Verfahren und System zur Verbesserung der Treibhausgas-Emissionsminderungsleistung biogener Kraft-, Heiz- und Brennstoffe und/oder zur Anreicherung landwirtschaftlich genutzter Flächen mit Humus-C 1. Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft die Herstellung THG-emissionsreduzierter Kraft-, Heiz und Brennstoffe aus Biomasse und die Sicherung bzw. Verbesserung der Qualität land- und forstwirtschaftlich genutzter Flächen durch Sicherung oder Verbesserung von deren Humus-Gehalt.

2. Hintergrund

Der Verkehr ist Grundlage unserer Gesellschaft und Wirtschaft. Mobilität ist das Lebenselixier des europäischen Binnenmarktes, sie prägt die Lebensqualität der Bürger, die ihre Reisefreiheit genießen. Effiziente Mobilität ist auch Voraussetzung für wirtschaftliche Prosperität. Kein Verkehr ist keine Option, freies Reisen, Gütertransport und Handel sind und bleiben Grundbedürfnisse der Menschen. Angesichts der Begrenztheit der Ressourcen und im Lichte der vom Verkehr verursach- ten Treibhausgas-Emissionen (THG-Emissionen) sind Gesellschaft, Politik und Akteure der Mobilitäts-Branche jedoch aufgerufen, die Reisebedürfnisse der Bürger und den Güterverkehrsbedarf unserer Wirtschaft in einer neuen Weise zu erfüllen.

Bereits im Jahr 1988 hat der ehemalige NASA-Wissenschaftler Dr. James Hansen als erster den Treibhausgas-Effekt beschrieben, davor gewarnt und wenig Gehör erhalten. Heute, fast 30 Jahre später, warnen er und sein Team in einer im März 2016 veröffentlichte Studie, dass die aufgestellten Klimamodelle die Geschwindigkeit der Erderwärmung und des Klimawandels nicht richtig abbilden und verharmlosen. Auch bei einer Erderwärmung von 'nur' 2° Celsius wären durch den baldigen Anstieg des Meeresspiegels um einige Meter ganze Landstriche und Länder in ihrer Existenz gefährdet.

Gleichzeitig wird Öl in den kommenden Jahrzehnten knapper werden und zunehmend aus unsicheren Lieferquellen stammen. Der Ölpreis wird langfristig umso stärker ansteigen, je weniger erfolgreich die Welt die Umstellung auf nichtfossile Energieträger meistert. Wenn wir dieser 01- abhängigkeit nicht Herr werden, könnte dies einschneidende Auswirkungen auf die Reisetätigkeit und den Gütertransport haben mit gravierenden Konsequenzen für die Preisstabilität, den Handel, die Beschäftigung und damit für unsere wirtschaftliche Sicherheit und den sozialen Frieden.

Die internationale Staatengemeinschaft hat im Dezember 2015 in Paris beschlossen, den Anstieg der mittleren Temperatur der Erdatmosphäre gegenüber dem vorindustriellen Niveau auf unter 2°C und damit den Klimawandel zu begrenzen. Um dieses global-politische Ziel zu erreichen, muss die EU die Emission der europäischen Treibhausgase bis 2050 um 80% bis 95% gegenüber 1990 verringern. Ob letztendlich der Zielwert 80 Prozent oder 95 Prozent erreicht werden muss, wurde hat die Politik bislang noch nicht entschieden.

Gemäß der Statistik des deutschen Umweltbundesamtes betrug der deutsche Anteil an den europäischen THG-Emissionen im Jahr 1990 rd. 1.251 Mio. Tonnen C0 ₂ -Äquivalente, so dass sich für Deutschland für das Jahr 2050 ein Emissionsziel von maximal 63 - 250 Mio. Tonnen C0 ₂ -Äq. ergibt. Dieses Ziel hat die deutsche Bundesregierung so auch in ihrem in 2010 verfassten Energiekonzept bestätigt. Es wurde in 2014 im Aktionsprogramm„Klimaschutz 2020" der Bundesregierung bekräftigt und in 2016 im„Klimaschutzplan 2050" festgeschrieben und mit Maßnahmen unterlegt. Als Emissions-Zwischenziele gibt das deutsche Politik-Programm für das Jahr 2020 eine restliche THG-Emission von maximal 751 Mio. Tonnen an (minus 40% ggü. 1990), für das Jahr 2030 eine solche von maximal 563 Mio. Tonnen (minus 55%) und für das Jahr 2040 eine auf maximal 375 Mio. Tonnen (minus 70%) reduzierte THG-Emission.

Bis 2010 hatte sich die deutsche THG-Emission von den 1.251 Mio. t C0 ₂ -Äq des Jahres 1990 auf 941 Mio. t C0 ₂ -Äq (-25%) reduziert, in 2015 betrug sie nur noch 902 Mio. Tonnen C0 ₂ -Äq (-28%). Im Jahr 2016 erreichte sie aber schon wieder 906 Mio. Tonnen C0 ₂ -Äq (-27,6%). Wenn das erste Zwischenziel 2020 erreicht werden soll, muss die THG-Emission in jedem einzelnen der bis zum Jahr 2020 noch verbleibenden 4 Jahre um 38,75 Mio. t C0 ₂ -Äq (jeweils -3,1%-Punkte/a ggü. 1990) zurückgehen und danach jährlich um 18,80 Mio. t C0 ₂ -Äq/Jahr (jeweils -1,5%-Punkte/a ggü. 1990). Es ist bereits jetzt absehbar, dass die bislang beschlossenen Maßnahmen nicht ausreichen, um die angestrebten THG-Emissionsminderungsleistungen zu erreichen.

Im Verkehrssektor, in dem die Verringerung der THG-Emissionen mangels Alternativen besonders schwierig und folglich auch besonders kostenträchtig ist, soll die Emissionsverringerung bis 2050 mindestens 60% gegenüber dem Stand von 1990 erreichen. Gemäß der Statistik des deutschen Umweltbundesamtes, die in anderen Sektoren entstehende THG-Emissionen dort belässt und also nicht die vom IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change = Weltklimarat) und dem UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change = Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen) entwickelte Lebenszyklus-Methode (Life Cycle Analysis LCA) anwendet, betrug der Anteil des deutschen Verkehrs an den deutschen THG-Emissionen im Jahr 1990 rd. 164 Mio. Tonnen C0 ₂ -Äq, was 13,1% der gesamten THG-Emissionen entspricht. Bis 2010 sich hat das THG-Emissionsniveau zwar unterproportional zur Gesamtentwicklung auf 154 Mio. t C0 ₂ -Äq reduziert, der Anteil des Verkehrs ist aber auf 16,4% der Gesamtemissionen gestiegen. Bis 2015 hat die THG-Emission des deutschen Verkehrs sowohl absolut als auch relativ weiter zugelegt und zwar auf 161 Mio. t C0 ₂ -Äq und einen Anteil von 17,8% an den gesamten THG-Emissionen Deutschlands. Während die gesamte deutsche THG-Emission in den 25 Jahren von 1990 bis 2015 um 28% zurückgegangen ist, ist die THG-Emission des deutschen Verkehrs in dieser Zeit lediglich von 164 Mio. t C0 ₂ -Äq um 3 Mio. t C0 ₂ -Äq bzw. um 1,8% auf 161 Mio. t C0 ₂ -Äq gesunken. Dies zeigt, wie schwierig es ist, im Verkehrssektor THG-Emissionsminderungen herbeizuführen.

Gleichwohl schlägt die im Juni 2016 im Auftrag des deutschen Umweltbundesamtes erstellte Studie„Klimaschutzbeitrag des Verkehrs bis 2050" vor, die THG-Emissionsminderungsziele für den deutschen Verkehr (ohne internationalen Verkehr) für 2020 gegenüber 1990 auf 15% - 20% festzulegen, für 2030 auf 25% - 40%, für 2040 auf 43% - 70% und für 2050 auf 60% - 98%. Die THG- Emission des Verkehrs darf damit unter Nichtberücksichtigung der THG-Emissionen der Herstel- lungs-Vorketten in 2020 nur noch 131 - 139 Mio. t C0 ₂ -Äq betragen (-10% bis -15% ggü. 2005), in 2030 nur noch 98 - 123 Mio. t C0 ₂ -Äq (-20% bis -36% ggü. 2005), in 2040 nur noch 49 - 93 Mio. t C0 ₂ -Äq (-40% bis -68% ggü. 2005) und in 2050 nur noch 3 - 66 Mio. t C0 ₂ -Äq (-57% bis -98% ggü. 2005).

Gemäß dieser Studie soll die THG-Emission des Verkehrs vorwiegend dadurch gemindert werden, dass der Energieeinsatz zurückgeführt wird und zwar bis 2020 gegenüber dem Energieeinsatz des Jahres 2005 um 12 - 16%, bis 2030 ggü. 2005 um 21 - 31%, bis 2040 um 31 - 45% und bis 2050 um 40 - 60%. Damit wird den Kraftstoffen bis 2020 praktisch keine THG- Emissionsminderungsleistung zugetraut, denn der Kraftstoffminderverbrauch liegt mit 12% - 16% sogar über der THG-Minderung, die 10% - 15% erreichen soll. Bis 2030 soll die THG- Minderungsleistung zu 86% - 105% über den Kraftstoffminderverbrauch erreicht werden und zu 14% bis -5% über die spezifische, auf eine Energieeinheit bezogene THG-Emissionsminderung (der Kraftstoffminderverbrauch von 21% - 31% macht rd. 105% bis 86% der THG-Minderung von 20% - 36% aus). Bis 2040 soll die THG-Minderungsleistung immer noch zu 66% - 78% über den Kraftstoffminderverbrauch erreicht werden und lediglich zu 34% bis 22% über die spezifische, auf eine Energieeinheit bezogene THG-Emissionsminderung (der Kraftstoffminderverbrauch von 31% - 45% macht rd. 78% bis 66% der THG-Minderung von 40% - 68% aus). Und in 2050 soll die THG- Minderungsleistung zu 61% - 70% über den Kraftstoffminderverbrauch erreicht werden und lediglich zu 39% bis 30% über die spezifische, auf eine Energieeinheit bezogene THG- Emissionsminderung (der Kraftstoffminderverbrauch von 40% - 60% macht rd. 70% bis 61% der THG-Minderung von 57% - 98% aus). Die Studie will die THG-Minderungsleistung im Wesentlichen durch die Herstellung flüssiger und gasförmiger Kraftstoffe aus erneuerbarem elektrischem Strom (Power to Liquid PtL und Power to Gas PtG) erreichen, wobei die mit der Stromherstellung verbundenen THG-Emissionen - quasi als Mogelpackung - nicht dem Verkehr sondern dem Energie- Sektor angelastet werden.

Die im Juni 2016 erstellte Studie„Klimaschutzbeitrag des Verkehrs bis 2050", die das neueste ist, was die deutschen Verkehrsexperten im Rahmen der in Entwicklung befindlichen Mobilitäts- und Kraftstoffstrategie (MKS) der Bundesregierung produziert haben, zeigt, dass der Beitrag der Biokraftstoffe zur Minderung der THG-Emissionen als gering eingeschätzt wird. In den Planungen kommt deshalb lediglich eine Biokraftstoffmenge von insgesamt nur 300 PJ/a (83.333 GWh _H a) zum Einsatz, deren Herstellung in der von der Studie nicht berücksichtigen Vorkette auch in 2050 noch eine THG-Emission von 10 Mio. t C0 ₂ -Äq verursacht, was 120 gC0 ₂ /kWh _H i entspricht.

Den mit Abstand größten Anteil an den THG-Emissionen des gesamten deutschen Verkehrs (Luft-, Wasser-, Schienen-, Straßenverkehr ohne den deutschen Anteil am internationalen Seeverkehr) hat mit rd. 94% - 96% der Straßenverkehr. In 1990 betrug dessen Anteil an den gesamten deut- sehen THG-Emissionen rd. 154 Mio. t C0 ₂ -Äq (12,3%), in 2010 rd. 148 Mio. t C0 ₂ -Äq (15,7%) und in 2015 rd. 155 Mio. t C0 ₂ -Äq (17,1%). Es ist also im Wesentlichen der Straßenverkehr, der schuld daran ist, dass die relativen Emissionen des deutschen Verkehrs von 13,1% in 1990 auf 17,8% in 2015 angestiegen sind.

Dabei sind diese THG-Werte des deutschen Umweltbundesamtes noch um ca. 20% zu gering aus- gewiesen, denn sie basieren wie vorstehend dargestellt nicht auf der Lebenszyklus-Methode (Life Cycle Analysis LCA), die auch als Well to Tank-Analyse bezeichnet wird und die THG-Emissionen des gesamten Kraftstoff-Herstellungspfades beinhaltet. Berücksichtigt werden nur die direkten verbrennungsbedingten (stöchiometrischen) Treibhausgasemissionen, die im Rahmen der Tank to Wheel-Analyse ermittelt werden. Zudem werden für die nationale Klimaberichterstattung unrea- listische Verbrauchswerte aus der Kraftfahrzeug-Zulassung (Stichwort: Neuer Europäischer Fahrzyklus NEFZ) und keine sogenannten„Real Driving"-Werte genutzt. Um im Rahmen der nationalen Klimaberichterstattung dennoch zu belastbaren THG-Emissionswerten zu kommen, die mit dem tatsächlichen nationalen Kraftstoffverbrauch übereinstimmen, müssen erhebliche Korrekturrechnungen vorgenommen werden. Durch die Herstellung der Kraftstoffe verursachte THG- Emissionen gehen also ebenso wenig in die Treibhausgasbilanz des Verkehrs ein wie die THG- Emissionen, die bei der Herstellung des als Kraftstoff verwendeten Stroms entstehen. In der nationalen Klimaberichterstattung werden diese THG-Emissionen den anderen Sektoren zugerechnet. Damit sind Auswirkungen von Klimaschutzmaßnahmen, die die THG-Emissionen des im Verkehr eingesetzten Stroms und der Kraftstoffe betreffen, nur bedingt aussagekräftig. Dass auf dem Prüfstand ermittelte Emissionswerte nur sehr wenig mit den im realen Fahrbetrieb auftretenden DE (Real Driving Emissions) zu tun haben, zeigt sich nicht zuletzt auch am Diesel- Abgas-Skandal. Auch noch nach der Nachbesserung der Motorsteuerungsprogramme überschreiten die RDE (Real Driving Emissions) bei den Stickoxiden (NO _x ) die gemäß NEFZ ermittelten Prüfstandswerte um den Faktor 3 - 5. Diese eklatante Übertretung wurde von mindestens einem der weltweit führenden Automobilhersteller und dem deutschen Kraftfahrt-Bundesamt entgegen dem geltenden Umweltrecht als zulässig eingestuft, was zeigt, wie schwer es der Automobilindustrie fällt, die vom europäischen Gesetzgeber vorgegebenen Emissionswerte einzuhalten.

Im Folgenden werden deshalb die bereinigten, nach der Lebenszyklus-Methode (Life Cycle Analy- sis LCA) und im Real Driving-Modus ermittelten LCA-THG-Emission der im deutschen Straßenverkehr eingesetzten Kraftstoffe inkl. Strom (in 2015 rd. 636.000 GWh bzw. rd. 2.290 PJ) betrachtet, die in 2015 nicht zu einer THG-Emission von 155 Mio. t C0 ₂ -Äq sondern zu einer THG-Emission von rd. 186 Mio. t C0 ₂ -Äq geführt haben.

Trotz erheblicher technischer Fortschritte hat sich das europäische Verkehrssystem nicht grundle- gend geändert. Es ist nicht nachhaltig. Der Verkehr ist zwar energieeffizienter geworden, hängt in der EU aber immer noch zu ca. 95% vom Öl und von Öl-basierten Kraftstoffen ab. Der Verkehr ist auch umweltfreundlicher geworden, ein zunehmendes Verkehrsaufkommen hat diese positive Entwicklung jedoch überkompensiert. Es sind deshalb neue Antriebstechnologien, neue Kraftstoffe und ein besseres Verkehrsmanagement erforderlich, in der EU ebenso wie in der übrigen Welt, für eine Verringerung der verkehrsbedingten Emissionen an Treibhausgasen, Stickoxiden, Feinstaub und Lärm. Aufschub und eine zögerliche Einführung neuer Technologien sind nicht mit dem fehlenden Effekt der ersten Jahre zu gewichten, sondern mit den fehlenden Effekten der Zieljahre 2020 bzw. 2030 bzw. 2040 bzw. 2050, die ungleich größer sind.

Die Herausforderung besteht also darin, die Abhängigkeit des Verkehrs vom Öl aufzuheben, ohne seine Effizienz zu opfern und die Mobilität einzuschränken. Gleichzeitig müssen bei der Bereitstellung hochwertiger Mobilitätsoptionen vorhandene Ressourcen nachhaltig genutzt werden. In der Praxis muss der Verkehr umweltfreundlichere, nicht-fossile Energie verbrauchen, eine moderne Infrastruktur besser nutzen und seine negativen Auswirkungen auf die Umwelt und wichtige Naturgüter wie Wasser, Land und Ökosysteme verringern.

Das Auto und dessen Nutzung müssen also neu erfunden werden. Es gilt zu handeln ohne zu zögern. Die Entscheidungen, die wir heute treffen, sind für den Verkehr in 2050 ausschlaggebend. Bis 2020, 2030 und 2040 müssen anspruchsvolle Zwischenziele erreicht werden, damit sichergestellt ist, dass wir uns in die richtige Richtung bewegen. Dazu gehört die Entwicklung und Einführung nachhaltiger und umweltfreundlicher Kraftstoffe und Antriebssysteme. Gegenwärtig sind wir zwar noch von den Öl-basierten fossilen Kraftstoffen Benzin und Diesel abhängig, die Zukunft gehört aber den fortschrittlichen alternativen Kraftstoffen mit hoher und sehr hoher Emissions- minderungsleistung. Dabei gehören aus Nahrungs- oder Futtermitteln erzeugte Biokraftstoffe laut den neueren EU-Richtlinien nicht zu den fortschrittlichen Kraftstoffen, da sie die ethische Komponente des Nachhaltigkeits-Prinzips nicht einhalten.

Der Europäische Rat, die Europäische Kommission, das Europäische Parlament und die Mitgliedstaaten haben es sich deshalb zum Ziel gesetzt, die laufenden Treibhausgasemissionen des Verkehrssektors zu mindern (siehe Richtlinie 2015/1513 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 9. September 2015). Bis zum 31. Dezember 2020 haben die Anbieter fossiler Kraftstoffe deren Lebenszyklus-Treibhausgasemissionen (LCA-THG-Emission) pro Energieeinheit um mindestens 6% zu mindern. Außerdem soll Forschung und Entwicklung in Bezug auf neue fortschrittliche Biokraftstoffe gefördert werden, die hohe Treibhausgasemissionseinsparungen ermöglichen und nicht direkt um landwirtschaftliche Flächen für die Nahrungsmittel- und Futtermittelproduktion konkurrieren.

Die EU (Rat, Kommission, Parlament, Mitgliedsstaaten) halten es für wünschenswert, bereits 2020 einen deutlich höheren Verbrauchsanteil an fortschrittlichen Kraftstoffen im Vergleich zu der gegenwärtig verbrauchten Menge zu erreichen, denn sie werden insbesondere nach 2020 eine wichtige Rolle bei der Verringerung der verkehrsbedingten C0 ₂ -Emissionen und bei der Entwicklung C0 ₂ -emissionsarmer Verkehrstechnologien spielen. Insbesondere sollen biogene Einsatzstoffe bevorzugt werden, die für andere Verwendungszwecke als für die Herstellung von Biokraftstoffen keinen hohen wirtschaftlichen Wert haben und die hohe Treibhausgas- Emissionsminderungsleistungen aufweisen. In diesem Zusammenhang kommt Abfällen und Reststoffen als potenzielle Einsatzstoffe für die Kraftstoff-Herstellung besondere Bedeutung zu. Diese im September 2015 veröffentlichten Zielsetzungen der EU widersprechen damit den neueren Zielen der im Juni 2016 vom deutschen Umweltbundesamt veröffentlichten deutschen Studie „Klimaschutzbeitrag des Verkehrs bis 2050".

Da die THG-Emissionsminderungsleistungen von aus Abfällen und Reststoffen erzeugten Kraftstoffen besonders hoch sind, werden diese z.B. von der EU mit dem Doppelten ihres Energiegehalts auf das von den Mitgliedsstaaten zu erreichende jeweilige nationale Ziel angerechnet, bis zum 31. Dezember 2020 einen Biokraftstoff-Anteil von mindestens 10% an den gesamten im Verkehrssektor verbrauchten Kraftstoffen zu erreichen. Oberziel aller Bemühungen ist also die Minderung der laufenden THG-Emissionen. Das wird oft vergessen, z.B. bei der Betrachtung und Bewertung des Unterziels der Energieeffizienz.

Die Erdatmosphäre weist einen bestimmten Anteil an Treibhausgasen (THG) auf, darunter Was- serdampf, Kohlenstoffdioxid (C0 ₂ , kurz auch nur als Kohlendioxid bezeichnet), Methan (CH ₄ ) und Lachgas (Distickstoffmonoxid N ₂ 0, kurz auch nur als Stickoxid bezeichnet). Die in der Erdatmosphäre enthaltenen Treibhausgasmengen und deren Veränderungen werden in Mio. oder Mrd. Tonnen gemessen. Lachgas ist dabei gemäß neuer EU-Richtlinie 2015/652 des EU-Rates vom 20. April 2015 rund 298 Mal so umweltschädlich wie Kohlenstoffdioxid und Methan ca. 25 Mal so umweltschädlich. Umweltschädlichkeit wird in diesem Zusammenhang gleichgesetzt mit der Temperatur-erhöhenden Wirkung der Treibhausgase auf die Erdatmosphäre.

Zur Vereinheitlichung der diversen Umweltbelastungen nutzt die Fachwelt die Umweltbelastung des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid als Referenzgröße. Der absolute Gesamtbestand der diversen Treibhausgase in der Erdatmosphäre und dessen Veränderung werden entsprechend in Mio. oder Mrd. Tonnen C0 ₂ -Äquivalenten (C0 ₂ -Äq) gemessen und angegeben. Der relative Bestand an C0 ₂ wird als relativer Anteilswert„part per million" (ppm) gemessen und angegeben. Der relative Anteilswert des C0 ₂ betrug in der vorindustriellen Zeit ca. 300 ppm, heute liegt er bei ca. 400 ppm. Der weitere Anstieg bis zum Jahr 2100 soll auf 550 ppm begrenzt werden.

Jeder Verbrennungsvorgang, bei dem fossiler Kohlenstoff (C) mit Luftsauerstoff (0 ₂ ) zu C0 ₂ oxi- diert, erhöht den (in Mio. oder Mrd. Tonnen C0 ₂ -Äquivalenten gemessenen) Bestand an C0 ₂ in der Erdatmosphäre. Entsprechend erhöht jeder anaerobe Vergärungsprozess, bei dem sich fossiler oder atmosphärischer Kohlenstoff (C) mit Wasserstoff (H) zu Methan (CH ₄ ) verbindet - wie das z.B. in Reisfeldern und den Mägen eines jeden Rindes der Fall ist - ebenfalls den Bestand an C0 ₂ - Äquivalenten in der Erdatmosphäre. Ebenso erhöhen jeder beim Düngen stattfindende Nitrifizie- rungs- und De-Nitrifizierungsvorgang, bei denen sich Lachgas (N ₂ 0) bildet, den Bestand an C0 ₂ - Äquivalenten in der Erdatmosphäre. Diese Vorgänge sind sämtlich chemische und damit technische Vorgänge.

Dementsprechend handelt es sich bei der auf eine Energieeinheit bezogenen und in gC0 ₂ - Äquivalenten/MJ bzw. in gC0 ₂ -Äquivalenten/kWh gemessenen Treibhausgasemissionsmenge eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes um einen technischen Wert. Dabei kommt es nicht darauf an, ob sich dieser technische Wert der Treibhausgasemission in die Erdatmosphäre (kurz Treibhausgasbelastung) aus dem chemischen Vorgang der (stöchiometrischen) Verbrennung ergibt oder gemäß der Lebenszyklus-Analyse (Life Cycle Analysis LCA), die auch Prozesse in die Betrachtung einbezieht, die der stöchiometrischen Verbrennung vor- und ggf. auch nachgelagert sind. Die LCA- Betrachtung wird auch als Well to Wheel-Analyse bezeichnet, die sich aus den zwei Abschnitten Well-to-Tank und Tank-to-Wheel zusammensetzt, wobei der Tank to Wheel-Abschnitt die stö- chiometrische Kraftstoff-Verbrennung im Motor umfasst.

In diesem Zusammenhang ist zwischen einer Minderung der THG-Emissionsrate und einer Minde- rung der Treibhausgase (THG) zu unterscheiden. Eine Minderung der THG-Emission(-srate) bedeutet lediglich, dass der Ausstoß an THG (der Strom an zusätzlichen THG) zurückgeht, eine Minderung der Treibhausgase reduziert dagegen den absoluten Bestand der in der Erdatmosphäre enthaltenen THG-Mengen. Dementsprechend unterscheiden die Gremien des UNFCCC bzw. des Kyoto-Protokolls gemäß Anhang zum Beschluss 13/CMP.l auch zwischen Emissionsreduktionseinhei- ten („Emission Reduction Unit", ERL ⁾ ) und Gutschriften aus THG- bzw. Kohlenstoff-Senken l,Removal Unit", RMU).

In Dissens zum TREMOD-Modell des Umwelt-Bundesamtes und in Übereinstimmung mit allen nationalen und internationalen Umweltbehörden (z.B. dem Weltklimarat IPCC = Intergovernmental Panel on Climate Change, der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen UNFCCC = United Nations Framework Convention on Climate Change), staatlichen Stellen wie dem Finanzministerium und überstaatlichen Stellen wie der EU-Kommission, dem Europäischen Parlament und dem Europäischen Rat werden die THG-Emissionen der diversen Energieträger im Folgenden über deren gesamten Entstehungsprozess betrachtet, also auf der Basis einer sogenannten Life Cycle Analysis (LCA) bzw. well to wheel (WtW).

Als Referenzgröße für die Treibhausgasbelastung eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes nimmt die Fachwelt die Lebenszyklus-Treibhausgasemissionen, die sich bei der Herstellung, Distribution und Nutzung der aus fossilem Erdöl erzeugten (fossilen) Kraftstoffe Benzin (Ottokraftstoff) und Diesel (Dieselkraftstoff) über den gesamten Herstellungs- und Nutzungspfad ergeben. Die gemäß LCA ermittelte Treibhausgas-Emission (oder auch Treibhausgas-Intensität, Treibhausgas-Belastung, Treibhausgas-Bilanz) dieser fossilen Referenz betrug gemäß EU-Richtlinie 2009/28/EG bislang 83,8 gC0 ₂ -Äq/MJ, was 301,7 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi entspricht.

Mit der EU-Richtlinie 2015/652 des EU-Rates vom 20. April 2015 zur Festlegung der Berechnungsverfahren der Qualität von Otto- und Dieselkraftstoffen wurden das Verfahren zur Berechnung der Treibhausgasintensität und entsprechende Standardwerte detailliert und neu festgelegt. Um Wiederholungen zu vermeiden, sei hinsichtlich der Berechnung der THG-Emissionswerte (Treibhausgasintensität) und hinsichtlich der absoluten THG-Emissionswerte auf diese EU-Richtlinie verwiesen, insbesondere auch auf den dieser Richtlinie zugrundeliegenden„Well to Tank-Report" (Version 4) vom Juli 2013 des Joint Research Center-EUCAR-CONCAWE (JEC-Konsortium). Die nach der LCA ermittelten bzw. festgelegten Standardwerte für fossile Kraftstoffe betragen gemäß dem absatzgewichteten Durchschnitt der jeweiligen Rohstoffquellen für Ottokraftstoff nunmehr 93,3 gC0 ₂ -Äq/MJ (335,9 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi ), für Dieselkraftstoff 95,1 gC0 ₂ -Äq/MJ (342,4 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi ), für Flüssiggas 73,6 gC0 ₂ -Äq/MJ (265,0 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi ), für komprimiertes Erdgas (CNG) 69,3 gC0 ₂ -Äq/MJ (249,5 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi ), für verflüssigtes Erdgas (LNG) 74,5 gC0 ₂ -Äq/MJ (268,2 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i), für komprimiertes, gemäß Sabatier erzeugtes synthetisches Methan (SynMethan) 3,3 gC0 ₂ -Äq/MJ (11,9 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi ), für komprimierten Wasserstoff aus dampfreformiertem Erdgas 104,3 gC0 ₂ -Äq/MJ (375,5 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i), für komprimierten Wasserstoff aus mit Ökostrom betriebener Elektrolyse 9,1 gC0 ₂ -Äq/MJ (32,8 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i), für komprimierten Wasserstoff aus Kohle 234,4 gC0 ₂ -Äq/MJ (843,8 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi ), für komprimierten Wasserstoff aus Kohle mit C0 ₂ -Abscheidung 52,7 gC0 ₂ -Äq/MJ (189,7 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi ) und für Otto- oder Dieselkraftstoff aus fossilen Altkunststoffen 86 gC0 ₂ -Äq/MJ (309,6 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi ). Der als Kraftstoffbasiswert bezeichnete gewichtete Durchschnitt über alle fossilen Kraftstoffe beträgt gemäß der EU-Richtlinie 2015/652 nun 94,1 gC0 ₂ -Äq/MJ (338,8 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi ), also 10,3 gC0 ₂ -Äq/MJ (37,1 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi ) mehr als bislang.

Eine Reduzierung dieses von der EU-Kommission vorgegebenen (technischen) Referenzwertes um 1,00% entspricht eine Reduzierung der LCA-THG-Emission um 3,388 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i. Diese Reduzierung des LCA-Treibhausgas-Emissionswertes und jedes Vielfaches hiervon stellen ebenso wie der Ausgangswert (fossiler Referenzwert) technische Werte dar, denn die Reduzierung eines (all- gemein anerkannten) technischen Wertes ist das (technische) Resultat eines technischen Vorgangs. Dementsprechend beschreiben auch die Begriffe„Treibhausgasemissionseinsparungen", „THG-Emissionsminderung" und„THG-Emissionsminderungsleistung" technische Sachverhalte.

Die Schrift von Katja Kolimuss:„Carbon offsets 101", World watch Magazine, Bd. 20 Nr. 4, Washington July 2007 (www.worldwatch.org/node/5134) und Unbekannt: „Understanding carbon offsets", Offset Options S:L:, Barcelona, 2010 (www.offsetoptions.com/faq_carbonoffsets.php) stellen den Hintergrund des Fachgebiets dar. Aber selbst diese Quellen stellen THG- Reduzierungen fälschlicherweise mit der Reduzierung von THG-Emissionen gleich. Während THG- Reduzierungen tatsächlich zu einem geringeren Bestand von THG in der Erdatmosphäre führen, haben Reduzierungen der THG-Emissionen lediglich eine Verkleinerung der THG-Emissionsrate zur Folge; im letzteren Fall kommt es gleichwohl noch zu weiteren THG-Emissionen, so dass sich der THG-Bestand der Erdatmosphäre nach wie vor weiter erhöht - wenn auch nicht mehr ganz so schnell. Diese beiden Sichtweisen werden bedauerlicherweise immer wieder verwechselt - auch auf technischer Ebene. Die Folge sind falsche Schlussfolgerungen.

Für die Einordnung und Beurteilung des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsge- mäßen Systems ist es essentiell, diese Fachbegriffe auseinanderzuhalten. In diesem Zusammenhang sind vermiedene THG-Emissionen (also die Reduzierung der Emissionsrate) auch nicht gleichzusetzen mit C0 ₂ -bindenden Maßnahmen. Erstere reduzieren die Rate der Emission fossilen Kohlenstoffs, letztere wie z.B. die Wiederaufforstung entziehen der Erdatmosphäre über die Photosynthese tatsächlich atmosphärischen Kohlenstoff, wenn auch nicht wirklich dauerhaft, sondern nur über die Lebenszeit desjeweiligen Baumes bzw. Holzprodukts (also für circa 20 bis 500 Jahre). Danach verrottet der Baum bzw. das Holzprodukt, wobei die aerobe Verrottung einen chemischen Oxidationsprozess darstellt, der Luftsauerstoff nutzt, so dass der atmosphärische Kohlenstoff letztlich doch wieder in der Erdatmosphäre landet.

Die EU-Richtlinie 2009/28/EG (RED I) berichtet für eine Vielzahl biogener und synthetischer Kraft- Stoffe und deren diversen Herstellungswege, wie hoch diese mit THG-Emissionen belastet sind. Die Ermittlung der Emissionswerte erfolgte nach der LCA-Methode. Keiner der in der Richtlinie aufgeführten Bio-kraftstoffe und auch keiner der aufgeführten synthetischen Kraftstoffe kommt auf eine THG-Emission von 0 gC0 ₂ -Äq/MJ bzw. 0 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i. Die besten Werte werden mit 10 gC0 ₂ -Äq/MJ (36 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i) von BioDiesel aus pflanzlichem oder tierischem Abfall-Öl erreicht und mit 12 gC0 ₂ -Äq/MJ (43,2 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i) von aus Trockenmist hergestelltem Biogas. Von den sogenannten Zukunftskraftstoffen kommen nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren aus Abfallholz erzeugter synthetischer Diesel auf 4 gC0 ₂ -Äq/MJ (14,4 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i), aus Abfallholz erzeugtes DME und aus Abfallholz erzeugtes Methanol auf 5 gC0 ₂ -Äq/MJ (18 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi ), aus Kulturholz erzeugter Fischer-Tropsch-Diesel auf 6 gC0 ₂ -Äq/MJ (21,6 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i) und aus Kulturholz erzeugtes DME sowie aus Kulturholz erzeugtes Methanol auf 7 gC0 ₂ -Äq/MJ (25,2 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi ). Aus Weizenstroh erzeugtes Ethanol (LignoEthanol) erreicht noch 11 gC0 ₂ -Äq/MJ (39,6 gC0 ₂ - Äq/kWh _Hi ).

Damit stellen selbst die in Verbrennungsmotoren als Substitute fossiler Kraftstoffe eingesetzten Biokraftstoffe und zukünftige synthetische Kraftstoffe nicht per se THG-emissionsfreie bzw. THG- neutrale Energieträger dar, sie können im Gegenteil erheblich mit THG-Emissionen belastet sein. Die Treibhausgasbelastung ergibt sich dabei gemäß der LCA-Methode aus der Summe der (indirekten) THG-Belastungen aller Energien bzw. aller Energieträger, die bei Anbau, Ernte, Biomasse- Lagerung, Transport, Konversion in marktfähige Energieträger, Energieträger-Lagerung, Distribution und Nutzung zum Einsatz kommen sowie der (direkten) THG-Emissionen, die in Form von N ₂ 0-, CH ₄ -, C0 ₂ - und sonstigen Treibhausgasen in die Erdatmosphäre emittiert werden.

Obwohl die THG-Belastung des Verkehrs mit dem Einsatz von konventionellen Biokraftstoffen und erst recht mit der Verwendung synthetischer Kraftstoffe substanziell gesenkt wird (laut dem Eva- luierungs- und Erfahrungsbericht 2015 der deutschen Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung BLE in 2015 im Durchschnitt um 70%), konnte in der Praxis bislang mit keinem der in der EU-Richtlinie 2009/28/EG aufgeführten Kraftstoffe die absolute THG-Neutralität heißt THG- Freiheit (die beide einer THG-Emissionsminderungsleistung von 100% entsprechen) erreicht werden. D.h., in der Praxis gibt es noch keinen in Verbrennungsmotoren einsetzbaren Kraftstoff mit einer THG-Emission von 0,0 gC0 ₂ -Äq/MJ bzw. von 0,0 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i, auch keinen absolut THG- freien Biokraftstoff.

Am nächsten kommt dem Ziel der THG-Neutralität gemäß Sabatier aus netzentkoppeltem Windstrom und atmosphärischem C0 ₂ erzeugtes synthetisches Methan (SynMethan). Dementsprechend kommt die vom deutschen Umweltbundesamt in Auftrag gegebene und im Juni 2016 veröffentlichte Studie„Klimaschutzbeitrag des Verkehrs bis 2050" zu folgendem Schluss (vgl. S. 95 und S. 97):„Verbrennungsmotoren können über den Lebenszyklus des Kraftstoffes quasi THG-neutral betrieben werden, wenn die Kraftstoffe aus EE-Strom produziert werden und C0 ₂ über die Atmosphäre im Kreis geführt wird." und„Soll eine wesentliche Reduktion der THG-Reduktionen erreicht werden, ist dabei die Verwendung von aus erneuerbarem Strom erzeugten Energieträgern notwendig." Andere THG-neutrale Kraftstoffe als sogenannte PtG-und PtL-Kraftstoffe sind den Autoren der Studie, ausgewiesenen Verkehrsexperten mit überdurchschnittlichem Knowhow, offen- sichtlich nicht bekannt, denn gleichzeitig kommen die im Juni 2016 vom UBA veröffentlichte Studie zu folgendem Schluss (vgl. Seite 82):„Eine besondere Herausforderung stellen dabei die importierten Biokraftstoffe dar, da diese in der nationalen Inventarberichten unberücksichtigt bleiben [UBA, 2014b], diese aber, anders als Strom oder stromgenerierte Kraftstoffe, auch zukünftig nicht treibhausgasneutral hergestellt werden können. " Diese Aussage passt zu der in der Studie getätigten Annahme, dass Biokraftstoffe auch in 2050 noch eine THG-Emission von 120 gC0 ₂ -Äq aufweisen (s.o.).

Die ausgewiesenen Verkehrsexperten berücksichtigen bei ihrer Bewertung nicht, dass die Herstellungskosten insbesondere des aus Windstrom erzeugten synthetischen Methans aufgrund der geringen technischen Anlagenverfügbarkeit (Wind weht nur 2.000 bis 3.000 Stunden in den 8.760 Stunden eines Jahres) und der einhergehenden hohen Anlagenkosten sowie infolge des geringen Wirkungsgrades von insgesamt nur 40% (70% bei der Elektrolyse, 80% bei dem Sabatier-Prozess und 70% bei der Summe aller anderen vor- und nachgeschalteten Prozessen wie z.B. C0 ₂ - Extrahierung aus der Luft und Kompression des erzeugten Gases) und der einhergehenden hohen Energiekosten pro erzeugter Kilowattstunde an Gaskraftstoff (9,2 Cent/kWh _e | Windstrom / 0,4 = 23 Cent / kWh _H i SynMethan) sehr hoch sind. Allein die Energiekosten belaufen sich inklusive Mehrwertsteuer pro Liter Benzin-Äquivalent auf 23 Cent / kWh _Hi x 8,8 kWh _Hi / Liter x 1,19 = 241 Cent / Liter Benzinäquivalent. Anlagen- und Kapitalkosten für die Herstellungsanlagen, Personalkosten, Transportkosten im Erdgasnetz, Tankstellenkosten sowie Energie- und Mehrwertsteuern sind hierbei noch gar nicht berücksichtigt.

Auch die häufig aufgeführte Beschränkung auf nicht ins Stromnetz abgeleiteten (und deshalb quasi kostenlosen) Windstrom stellt keine Lösung dar, denn in diesem Fall sind die Windräder teilweise ans Stromnetz angeschlossen, womit die von der EU-Kommission gesetzte Vorbedingung für die Nichtanrechnung der THG-Belastung des Strom-Mixes - die Netzentkopplung der EE- Stromerzeugungsanlagen - nicht mehr erfüllt ist. Zudem geht die technische Verfügbarkeit der Elektrolyse- und Syntheseanlagen noch weiter zurück, nämlich auf nur noch die Zeit, in der das Stromtransportnetz überlastet ist. Selbst wenn man diesen Anteil extrem hoch auf 25% der Zeit ansetzt, die Windräder überhaupt laufen (2.000 - 3.000 h/a) - also auf 500 bis 750 Stunden pro Jahr - würden die sehr kapitalintensiven Elektrolyse- und Syntheseanlagen 8.010 bis 8.260 Stun- den im Jahr ungenutzt bleiben. Die Kalkulation für aus Windstrom erzeugtes SynMethan wird also durch hohe Kosten der eingesetzten netzentkoppelten Energieträger (EE-Strom) und/oder durch eine geringe technische Verfügbarkeit der Herstellungsanlagen ruiniert.

Gemäß der Studie„Klimaschutzbeitrag des Verkehrs bis 2050" sind bei Pkw, leichten Nutzfahrzeugen und kleinen Lkw die bevorzugten Technologien der Zukunft batterieelektrische (BEV) und Plugln-Hybrid-(PHEV) Fahrzeuge (vgl. S. 105). Diese kommen angeblich nach 2015 verstärkt in den Markt und dominieren angeblich nach 2050 die Zulassungen. Daneben werden auch Nischen für Brennstoffzellenfahrzeuge berücksichtigt. Verbrennungsmotoren mit Flüssigkraftstoffen dominieren aber weiterhin den Fahrzeugbestand. Gasfahrzeuge (CNG und LPG) bleiben eine Nische auch bei den schweren Lkw und Bussen. Die THG-arme Energieversorgung des Verkehrs wird ab 2030 realisiert, indem die fossilen Flüssigkraftstoffe auf aus erneuerbaren (EE) erzeugte Power to Gas (PtG)- und/oder Power to Liquid (PtL)-Kraftstoffe umgestellt werden (vgl. S. 106). Mit Verbrennungsmotoren ausgestattete Gasfahrzeuge (CNG und LNG) sind den Autoren der Studie kaum der Erwähnung wert, schon gar nicht mit BioMethan angetriebene Gasfahrzeuge.

Von den Reststoffen mit hoher THG-Emissionsminderungsleistung eignen sich insbesondere die- jenigen für die Herstellung von Kraftstoffen, die in großen Mengen zur Verfügung stehen. Der Strohaufwuchs ist so ein in großen Mengen zur Verfügung stehender Reststoff mit hoher THG- Emissionsminderungsleistung. Allein in Deutschland fallen jährlich rd. 44 Mio. Tonnen an mit einem (unteren) Heizwert Hi von rd. 180.000 GWh _Hi (650 PJ), davon rd. 29,8 Mio. Tonnen Getreidestroh (Weizen-Stroh, Roggen-Stroh, Gerste-Stroh, Triticale-Stroh und Hafer-Stroh), rd. 9,9 Mio. Tonnen Raps-Stroh und rd. 4,0 Mio. Tonnen Körnermais-Stroh. Dieser Strohaufwuchs kann jedoch nicht vollständig genutzt werden. In der landwirtschaftlichen Praxis verbleiben auch bei einer„vollständigen" Strohabfuhr gegenwärtig rd. 28% bzw. rd. 12,2 Mio. Tonnen Feuchtmasse des nationalen Strohaufwuchses in Form von Stoppeln und Kaff auf dem Acker, d.h., maximal 72% sind überhaupt abfahrbar. Nutzbar sind damit überhaupt nur ma- ximal 31,5 Mio. Tonnen Stroh-Feuchtmasse. Da es mittlerweile Konsens der Agrarexperten ist, dass im Durchschnitt rd. 2/3 des Strohaufwuchses für die Aufrechterhaltung des Humus-Gehalts der Ackerböden auf den Feldern verbleiben müssen, insbesondere zum Ausgleich der Effekte, die „Bodenräuber" wie Mais, Kartoffeln und Zuckerrüben auf den Ackerboden haben, müssen in Deutschland nicht nur 12,2 Mio. Tonnen des jährlichen Strohaufwuchses auf dem Acker verblei- ben, sondern rd. 29 Mio. Tonnen. Damit reduziert sich die von deutschen Feldern abfahrbare Strohmenge von rd. 44 Mio. Tonnen/a auf rd. 15 Mio. Tonnen/a (die als Einstreu für die Viehhaltung benötigte Menge in Höhe von 4,15 Mio. Tonnen/a zählt hierbei nicht in das 1/3 sondern in die 2/3, denn es wird davon ausgegangen, dass dieses Stroh im Form von Festmist zurück auf den Acker gelangt und somit zur Aufrechterhaltung des Humus-Gehalts beiträgt). Die ausgewiesenen Experten des Deutschen BiomasseForschungsZentrums DBFZ kommen sogar nur auf eine für energetische Zwecke verfügbare Menge von 8 - 13 Mio. Tonnen Stroh-Feuchtmasse pro Jahr, was ca. 1/5 bis 1/3 des nationalen Strohaufwuchses entspricht.

Die Herstellung von Kraftstoff aus Stroh ist so ein energetischer Zweck. Wenn man von einer Konversionseffizienz von 40% ausgeht, dann kann aus einer nationalen Strohabfuhr von 8 - 15 Mio. Tonnen mit ihrem Heizwert von rd. 33.000 - 61.000 GWh _Hi (120 - 220 PJ) eine Kraftstoffmenge von circa 13.100 - 24.500 GWh _Hi (48 - 88 PJ) hergestellt werden. Bei einer auf 70% erhöhten Konversionseffizienz erhöht sich die aus deutschem Stroh herstellbare Kraftstoffmenge entsprechend auf 23.000 - 43.000 GWh _Hi (83 - 155 PJ).

Vom Feld abgefahrene Stroh-Trockenmasse besteht zu 46% - 48% aus Kohlenstoff. Die Getreide- pflanze bezieht diesen Kohlenstoff bekanntlich durch Photosynthese aus dem in der Atmosphäre enthaltenen Kohlenstoffdioxid (C0 ₂ ). Der in der pflanzlichen Trockenmasse enthaltene Kohlenstoff ist also atmosphärischen Ursprungs. Wenn dieser atmosphärische Kohlenstoff aus der Erdatmosphäre entfernt (sequestriert) wird, findet eine Dekarbonisierung der Erdatmosphäre statt.

Stroh, das in Deutschland nach der Ernte der Getreidekörner großenteils auf dem Feld verbleibt und zur Aufrechterhaltung des Humus-Gehalts des Ackerbodens in diesen eingearbeitet wird, wird dort in seine Bestandteile zerlegt. Dieser Strohabbau erfolgt sowohl durch Bodentiere, Mikroorganismen und Pilze als auch durch den aus der Kompostierung bekannten physikalischchemischen Prozess der aeroben Rotte, die nichts anderes ist als eine exotherme Oxidation der aufgelösten Strohbestandteile und insbesondere des atmosphärischen Kohlenstoffs mit Luftsau- erstoff. Beides zusammen wird auch als Bodenatmung bezeichnet, bei der im Endeffekt (atmosphärisches) Kohlenstoffdioxid (C0 ₂ ) und Wasser (H ₂ 0) entstehen. Dieses Kohlenstoffdioxid kann als atmosphärisch bezeichnet werden, weil sowohl sein Kohlenstoffanteil als auch sein Sauerstoffanteil atmosphärischen Ursprungs sind. Das atmosphärische C0 ₂ entweicht aus dem Ackerboden in die Atmosphäre, wodurch ein Kohlenstoffkreislauf entsteht.

Ein (kleinerer) Teil des von dem in den Ackerboden eingearbeiteten Stroh-stämmigen atmosphärischen Kohlenstoffs oxidiert nicht im Rahmen der Bodenatmung kurzfristig zu C0 ₂ , sondern verbleibt mit degressiv abnehmenden Anteilen eine Zeit lang (maximal einige Jahrzehnte) als Bestandteil des sogenannten aktiven Nährhumus im Boden. Im Gegensatz dazu verbleibt passiver Dauerhumus für Jahrhunderte und Jahrtausende im Boden. Humus ist ein vor allem in der Ackerkrume enthaltenes komplexes Gemisch aus lebender und abgestorbener organischer Substanz. Diese organische Bodensubstanz (OBS) ist Lebensgrundlage für heterotrophe Bodenorganismen. Streustoffe pflanzlicher Herkunft wie z.B. gehäckseltes Stroh und Streu-stoffe tierischer Herkunft wie z.B. Wirtschaftsdünger (Gülle, Mist) werden nach Einar- beitung in den Ackerboden durch Pilze, Vertreter der Makrofauna (z.B. Regenwürmer, Asseln, Tausendfüßler) oder Vertreter der Mesofauna (z.B. Enchyträen, Collembolen) in einem permanenten Ab-, Um- und Aufbauprozess umgewandelt. Bereits zerkleinerte Pflanzen- und Tierreste sowie Exkremente der Bodentiere werden durch Sekundär-Zersetzer (Bakterien, Pilze) weiter abgebaut.

Nach heutiger Ansicht besteht Humus aus verhältnismäßig kurzkettigen Substanzen diverser Art (Polysaccharide, Polypeptide, aliphatische Gruppen (Fette), polyaromatische Lignin-Fragmente), die mit Kationen, Sand- und Tonteilchen sogenannte Aggregate bilden.

Aus langfristigen Dauerversuchen hat sich ergeben, dass der Humus-Gehalt positive Auswirkungen auf die chemischen, physikalischen und auch biologischen Eigenschaften eines Bodens hat. Beim Vergleich von zwei Extrem-Varianten, die die obere und untere Grenze der Veränderung des jeweiligen Merkmals angeben, wurde der Gehalt an organischer Bodensubstanz (OBS) vom Zustand eines deutlichen Mangels auf die obere Grenze gewöhnlicher ackerbaulicher Möglichkeiten gesteigert. Es waren signifikante positive Effekte auf Lagerungsdichte, Porenvolumen und Aggregatstabilität zu verzeichnen und in der Folge eine deutlich verbesserte Wasserinfiltration, Wasserspeicherkapazität und nutzbare Feldkapazität. Zudem wurde das Bodenleben intensiviert, die Regenwurmdichte und die mikrobielle Biomasse nahmen deutlich zu. Hierdurch wurden auch die Nährstoffgehalte (N, P, S) des Bodens, der Anteil an Spurenelementen und die Kationenaus- tauschkapazität angehoben. Die Zufuhr an umsetzbarer organischer Substanz führte zu einer erhöhten Freisetzung der Nährstoffe, wovon insbesondere leichte Böden profitierten, deren Ertragsfähigkeit im Durchschnitt um 10% - 33% und im Maximum um rd. 125% zulegte.

Fachleute kommen deshalb zu dem Schluss, dass das Versorgungsniveau des Bodens mit organischer Substanz bzw. die Humus-Gehalte des Bodens als übergeordnete Merkmale für die Qualität des Bodens angesehen werden können, weil ein breites Spektrum wichtiger Eigenschaften der Bodenfruchtbarkeit direkt oder indirekt davon abhängen. Damit werden Humus-Gehalt und Bodenfruchtbarkeit einander mehr oder weniger gleich gesetzt.

Die Humusvorräte des Bodens werden vereinfacht in zwei Fraktionen unterschiedlicher (biochemischer Stabilität und Lebensdauer eingeteilt, nämlich in den aktiven und labilen Teil des Nährhumus und in den passiven und stabilen Teil des Dauerhumus. Der größere Teil der Humusvorräte des Bodens ist in einem seit der letzten Eiszeit andauernden Prozess der Bodenbildung entstanden. Er ist chemisch sehr stabil und wird deshalb auch als Dauerhumus bezeichnet. Ab- bauprodukte aus der zugeführten organischen Substanz gehen mit den Ton- und Feinschluff- Partikeln des Bodens feste Bindungen ein, so dass ein weiterer Abbau dieser OBS auf lange Sicht verhindert wird. Der Dauerhumus ist deshalb durch Verweilzeiten von hunderten bis tausenden von Jahren gekennzeichnet. Diese weitgehend stabile Humusfraktion umfasst in leichten Böden ca. 20% - 50% des gesamten Humusbestandes und in schweren Böden bis über 80%.

Die in Form von Ernte- und Wurzelrückständen sowie Wirtschaftsdünger (Gülle, Mist) zugeführten organischen Substanzen gehören zum sogenannten aktiven Nährhumus, einer labilen, teilweise hochlabilen Humusfraktion. Dieser Nährhumus ist permanenten biochemischen Umwandlungsprozessen unterworfen, die mehr oder weniger schnell ablaufen. Nach der Einarbeitung in den Boden werden von dem frisch zugeführten organischen Material zunächst die biochemisch sehr leicht abbaubaren Bestandteile kurzfristig - meistens schon innerhalb weniger Monate - von den Bodenlebewesen (Tiere, Mikroorganismen, Pilze) als Nahrungsund Energiequelle genutzt und zu Kohlendioxid veratmet. Zu diesen Materialien gehören insbe- sondere solche mit engen C/N- elationen wie z.B. Gründünger. Schwerer abbaubare organische Substanzen wie Ernte- und Wurzelrückstände mit weiten C/N-Relationen und hohen Lignin- Gehalten wie z.B. Stroh, das ein C/N-Verhältnis von 70/1 bis 100/1 aufweist (im Durchschnitt 86/1), sowie Reste und Stoffwechsel produkte der Bodenlebewesen reichern sich im Boden zunächst etwas an bis sie nach einigen Jahrzehnten doch noch abgebaut werden. Letztlich werden alle zugeführten organischen Substanzen, die nicht dauerhaft chemisch stabilisiert sind, innerhalb von 25 - 30 Jahren vollständig abgebaut.

Die abgebaute organische Substanz wird schließlich als (Sicker-)Wasser in den Boden und als Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre abgegeben. Die mit den pflanzlichen und tierischen Materialien eingebrachten Nährstoffe (vor allem die Funktionselemente Kalium und Natrium) werden über- wiegend bereits im ersten Jahr nach der Einbringung in den Boden freigesetzt, sie sind nämlich nicht in den pflanzlichen Zellstrukturen eingebaut. Die organisch gebundenen Grundnährstoffe Stickstoff, Phosphor und Schwefel und einige Spurenelemente werden großenteils erst mittelfristig freigesetzt und sind dann für das pflanzliche Wachstum verfügbar. Diese Freisetzung der chemischen Baustoffe wird als Mineralisation bezeichnet.

In Abhängigkeit von den jeweiligen Umwelt- und Standortbedingungen finden im Humusanteil des Bodens also laufend mehr oder weniger schnelle Abbau-, -Umbau- und -Aufbauprozesse statt. So wird der Humusaufbau von der Art und Menge der Ernte- und Wurzelrückstände bestimmt, von der Menge an abgestorbenen Bodentieren und Mikroorganismen und von den organischen Düngemitteln, die insgesamt auch als organische Primärsubstanzen (OPS) bezeichnet werden. Wie lange diese OPS im Boden verweilen, hängt von der Abbauintensität bzw. der Abbauresistenz der OBS ab.

Der aktuelle Humus-Gehalt (= das Versorgungsniveau einer Ackerkrume mit organischer Substanz) kann als offenes Fließgleichgewicht zwischen Zufuhr und Abbau der OBS angesehen werden: Um ein bestimmtes Humusniveau zu halten, muss die durch Mineralisation aufgelöste organische Substanz durch Zufuhr neu gebildeter Ernte- und Wurzelrückstände und/oder neuen organischen Düngers laufend bzw. jährlich ersetzt werden. Nur dann ist die Humus-Bilanz ausgeglichen.

Einerseits ist die Umsetzung der OBS also von den Lebensbedingungen (Witterung, Bodeneigenschaften) der am Abbau beteiligten Organismen abhängig, andererseits von den Eigenschaften des zu zersetzenden Substrats (Konsistenz, C/N-Verhältnis, Grad und Art der Stabilisierung). Der Grad der OBS-Stabilisierung ist wiederum abhängig von der standortspezifischen Bodencharakteristik und den Eigenschaften der OBS. Eine Form der Stabilisierung der OBS verläuft in Wechselwirkung mit Mineralen aus der Tonfraktion (Tonminerale, Eisenoxide). Dabei bilden sich so genannte Ton-Humus-Assoziate. Diese Verbindungen sind so stabil, dass sie den pflanzlichen atmosphärischen Kohlenstoff weitgehend vor Oxidation durch Mikroorganismen und vor anderen chemischen Reaktionen schützen.

Der Humus dient zudem als Speicher und Transformator von Nährstoffen, insbesondere von Stickstoff, Schwefel und Phosphor, eine nur allmähliche Freigabe dieser Nährstoffe erlaubt eine Verbesserung der Nährstoffausnutzung. Ferner dient Humus als Puffer und Filter, denn er kann toxische Substanzen immobilisieren und teilweise auch entgiften. Humus besteht im Wesentlichen aus organischem Kohlenstoff, organischem Sauerstoff, organischem Wasserstoff, organischem Stickstoff, organischem Phosphor und organischem Schwefel. Diese Elemente kommen im Boden auch in anorganischen Verbindungen vor. Eine analytische Trennung zwischen den organischen und anorganischen Komponenten ist lediglich für Kohlenstoff möglich. Deshalb wird der Gehalt an organischem Kohlenstoff als Maßstab für den Humus-Gehalt eines Bodens hergenommen.

Humus-Trockensubstanz besteht zu 30% - 70% (im gewichteten Durchschnitt zu 58%) aus organischem und damit aus atmosphärischem Kohlenstoff. Mit diesem Masseanteil ist Kohlenstoff der wichtigste Bestandteil der organischen Bodensubstanz (OBS).

Der Humus-Gehalt und einhergehend der Kohlenstoffgehalt der obersten Bodenschicht (Krume) betragen bei Ackerland 1% - 4% Humus (bei einem durchschnittlichen C-Gehalt des Humus von 58% also 0,58% - 2,32% Humus-C _org ), in Waldgebieten 2% - 8% Humus (1,16% - 4,64% Humus-C _org ) und im Grünland 4% - 15% (2,32% - 8,7% Humus-C _org ). Gemäß der Bodenkundlichen Kartieranleitung KA-2005 der Arbeitsgruppe Boden der deutschen Bundesanstalt für Geowissen- Schäften und Rohstoffe (BGR) werden die Humus- und C-Gehalte der obersten Bodenschicht in 7 Stufen eingeteilt.

Bezogen auf die Zeit erfolgt der Abbau der OBS und damit des Kohlenstoffs substratabhängig degressiv: tendenziell sind bei der Applikation von Torf und Holz nach 1 Jahr noch 75% der ersten C- Gabe im Boden vorhanden, nach 2 Jahren noch 65% und nach 3 Jahren noch 60%. Gründünger ist viel kurzlebiger: nach 1 Jahr sind nur noch 15% vorhanden, nach 2 Jahren nur noch 10% und nach 3 Jahren nur noch 5%. Vom in den Boden eingearbeiteten nativen Stroh sind nach 1 Jahr nur noch 35% vorhanden, nach 2 Jahren noch 25% und nach 3 Jahren noch 15%. Nach 25-30 Jahren ist von einer OBS-Gabe i.d.R. außer den Abbau-Endprodukten Wasser (H ₂ 0) und Kohlenstoffdioxid (C0 ₂ ) nichts mehr im Boden vorhanden und selbst diese sind nach dieser Zeit meist versickert oder ver- dunstet.

Die Abbaugeschwindigkeit der OBS wird u.a. vom C/N-Verhältnis bestimmt, das beim Gründünger mit der Relation von 20 für Bodenorganismen nahezu ideal ist, beim Stroh mit 70-100 (im Durchschnitt 86) bereits sehr viel weiter ausfällt und beim Torf/Holz mit bis zu 300 extrem weit ist. Nach der Zufuhr von Biomasse in den Boden setzt neben der Verwertung durch Bodenlebewesen ein aerober physikalisch-chemischer Rotte-Prozess ein, der wie bei der Kompostierung einen Teil der Biomasse in einer exothermen Oxidation reduziert. D.h., dass ein (hoch-labiler) Teil der frisch zugeführten Biomasse innerhalb weniger Wochen und Monate zersetzt wird. Nur der nicht verrottete Rest der zugeführten Biomasse geht für längere Zeit (1 - 30 Jahre) in den labilen Pool des Nährhumus ein. Entsprechend ergeben sich für jedes Substrat spezifische Humifizierungsfaktoren, die sogenannten Humus-Äquivalente HÄQ, die in kg Humus-Äquivalent/t Substrat gemessen werden, wobei es sowohl für die Feuchtmasse HÄQ gibt als auch für die jeweilige Trockenmasse. Bei hohen Applikationen an organischer Substanz sind die HÄQ-Faktoren tendenziell geringer als bei geringen Zufuhrmengen, weil bei hohen Gaben auch die Abbaurate höher ausfällt.

Für Stroh mit einem Feuchtmassegehalt von 86% werden Humifizierungswerte von 41 - 83 kg HÄQ/t Stroh-FM angegeben (im Durchschnitt 62 HÄQ/t Stroh-FM) und für Stroh-Trockenmasse 48 - 97 kg HÄQ/t Stroh-Trockensubstanz (im Durchschnitt 72 HÄQ/t Stroh-TS), d.h., bei der Einarbeitung von Stroh stellt sich im Boden nur eine relativ geringe Humuswirkung ein. Bei der Applikation der eher festen Phase aus den flüssigen Gärrückständen der Vergärung von Rinder- und Schweinegülle (TS-Gehalt dieser festen Phase 25% - 35%) wurden HÄQ-Werte von 24 - 46 kg HÄQ/t FM und von 95 - 133 kg HÄQ/t TS ermittelt. Für die Bestimmung des Kohlenstoffanteils des Humus sind diese HÄQ-Werte mit dem Durchschnittsfaktor 1,724 zu dividieren bzw. mit dem durchschnittlichen Prozentsatz von 58% zu multiplizieren, wobei zu beachten ist, dass die Bandbreite des Kohlenstoffanteils standortabhängig 30% - 70% beträgt, was HÄQ-Faktoren von 3,3 - 1,4 ent- spricht.

Mit seinen 41 - 83 kg HÄQ/t Stroh-FM liefert Stroh unter Berücksichtigung der vollen Bandbreite also nur rd. 12 - 58 kg C _org /t Stroh-FM (im Durchschnitt 35 kg C _org /t Stroh-FM) in den Boden und die eher feste Phase der vorstehend aufgeführten Gärrückstände lediglich 7 - 32 kg C _org /t FM (im Durchschnitt rd. 20 kg C _org /t FM). Aufgrund des weiten C/N-Verhältnisses und der resultierenden Abbauresistenz ist Stroh dennoch relativ gut als Humusbildner geeignet, denn es dauert im Vergleich mit anderen organischen Substraten relativ lange, bis Bodenflora und Bodenfauna es vollständig zersetzt haben.

Der meist in Kohlenhydraten gebundene und damit chemisch nicht stabilisierte Kohlenstoff dient den Bodenorganismen zur Energiegewinnung. Stickstoff und andere Nähr- sowie Mikro- Nährstoffe verwenden sie zum Substanzaufbau. Die Endprodukte der Energieverwertung (Kohlenstoffdioxid und Wasser) verlassen die Ackerkrume durch Verdunstung und Sickerung (s.o.), während der (organische) Stickstoff Teil der mikrobiellen Biomasse und damit des Humus wird. Mit dem Abbau des Kohlenstoffs und der simultanen Speicherung des Stickstoffs in der mikrobiellen Biomasse verengt sich das C/N-Verhältnis des Humus (bzw. der OBS) allmählich bis auf die in landwirtschaftlich genutzten Böden üblicherweise vorkommenden Relationen von 6,6 - 30,0.

In der Regel gehen hohe Humus-Gehalte des Bodens mit einer hohen bodenbiologischen Aktivität einher, die positive phytosanitäre Effekte hat und die die Notwendigkeit des Einsatzes von Pflanzenschutzmitteln tendenziell reduziert. Hohe Humus-Gehalte resultieren in der Regel in einer erhöhten Aggregatsstabilität, guter Bodendurchlüftung, einer verbesserten Wasserspeicherung, erhöhter Durchwurzelbarkeit, verminderter Bodenerosion, geringerem Oberflächenabfluss und in der Verminderung schädlicher Bodenverdichtung.

Unter konstanten Umwelt- und Vegetationsbedingungen stellt sich auf Ackerböden mittelfristig ein Gleichgewicht zwischen Anlieferung und Abbau organischer Substanzen ein. Bei einer jährlich gleichbleibenden Zufuhr an organischen Materialien (z.B. in Form einer konstanten Zufuhrmenge an Stroh) kommt es aufgrund einer damit einhergehenden Zunahme der Abbaurate zu einer von Jahr zu Jahr geringer werdenden weiteren Anreicherung an aktivem Nährhumus. Die kumulierte Gesamtwirkung weist einen sinkenden Grenzeffekt auf. Die Zunahme der Abbaurate hat ihren Grund darin, dass der Humusabbau eine Funktion des Gesamtbestandes an Nährhumus ist.

Nach ungefähr 20 - 30 Jahren nimmt der kumulierte Humus-Gehalt ceteris paribus nicht mehr zu. Der jeweilige Boden hat ein sogenanntes Fließgleichgewicht erreicht, bei der die Zufuhr aus der organischen Düngung genau der Menge an organischer Substanz entspricht, die jährlich über die Mineralisation abgebaut wird. Der organische Dünger aus dem ersten Applikationsjahr wurde zu diesem Zeitpunkt vollständig abgebaut. Entsprechend ergibt sich ein neues standortspezifisches Humusniveau. Demnach führt eine Steigerung des Zufuhrniveaus an organischen Materialien zu einem Anstieg der Humusversorgung und des Humus-Gehalts des Bodens. Ceteris paribus nimmt dann auch der Humusabbau zu und zwar so lange, bis im Boden ein neues, höheres Humus- Fließgleichgewicht erreicht ist, die Humus-Zufuhrmenge also wieder genau der Humusabbaumenge entspricht. Bislang haben bei stetiger Nutzung eines Ackers Bewirtschaftungsmaßnahmen jedoch nur begrenzte Effekte von wenigen Zehntel Prozentpunkten auf den Humus- und damit auf den Kohlenstoffanteil der Böden. In Europa hat organischer Kohlenstoff einen Anteil von 0,23% - 9,45% an der Masse landwirtschaftlich genutzter Böden. Im europäischen Mittel beträgt er bei sehr leich- ten, sandigen Böden (Tonanteil <5%) im Durchschnitt rd. 0,87% C _org , bei leichten sandigen Böden (Tonanteil 5-12%) durchschnittlich rd. 1,01% C _org , bei mittelschweren Böden (Tonanteil 12-25%) durchschnittlich rd. 1,39-1,52% C _org , bei schweren Böden (Tonanteil 25-45%) durchschnittlich rd. 1,56% C _org und bei sehr schweren Böden (Tonanteil > 45%) durchschnittlich rd. 2,01% C _org . C _org - und Humus-Gehalte nehmen also mit steigendem Tonanteil zu. Spezifische Standortbedingungen wie insbesondere hohe Niederschläge können jedoch dazu führen, dass auch Sandböden hohe und Lehmböden geringe Humus-Gehalte aufweisen.

Das bei der Getreideernte als landwirtschaftliches Nebenprodukt anfallende Stroh ist trotz seiner relativ niedrigen HÄQ- und Kohlenstoff-Werte (s.o.) der derzeit wichtigste organische Dünger zur Humusreproduktion ackerbaulich genutzter Flächen. Getreidestroh wird deshalb nicht als est- stoff oder gar als Abfall ackerbaulicher Bodennutzung angesehen. Dementsprechend wird empfohlen, eine Strohabfuhr von Flächen zu vermeiden, die über mehrere Jahre negative Humus- Bilanzen aufweisen.

Um die Überführung des in den Boden eingearbeiteten Strohs in Humus-C zu fördern, wird bei dessen Einarbeitung in den Ackerboden oft eine Düngung mit Stickstoff (N) vorgenommen. Auf- grund des hohen C/N-Verhältnisses bei Getreidestroh von 70/1 bis 100/1 (im Durchschnitt 86/1) können die Mikroorganismen das Stroh nämlich zunächst nur schlecht verarbeiten, denn bei diesem C/N-Verhältnis fehlt ihnen der anteilige Stickstoff, der erforderlich ist, damit sie körpereigene Proteine aufbauen können. Optimal sind für Bodenmikroben C/N-Verhältnisse von ca. 6-10, die mit der Nachdüngung von Stickstoff näherungsweise hergestellt werden.

Nach Cross Compliance (DirektZahlVerpflV 2004) ist die Stroh-Humifizierung mit 100 kg Humus-C pro Tonne Stroh-Feuchtmasse anzunehmen, was bei einem durchschnittlichen Humus- Kohlenstoffanteil von 58% rd. 58 kg C _org /t Stroh-Feuchtmasse entspricht (Bandbreite: 30 - 70 kg C _org ). Nach der VDLUFA-Humus-Bilanzierung wird Stroh mit einer Humusreproduktionsleistung von 80 - 110 kg HÄQ pro Tonne Stroh-Feuchtmasse bewertet, was bei Anwendung der vollen Bandbreite einem Kohlenstoffgehalt von 24 - 77 kg C _org /t Stroh-FM entspricht und im Durchschnitt rd. 50 kg Corg/t Stroh-FM. Nach den Vorgaben der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft, die sich an der so genannten Humuseinheiten-Methode orientiert, sollen bayerische Betriebe für Stroh eine Humusreproduktionsleistung von 70 kg HÄQ (41 kg C _org ) pro Tonne Stroh- Feuchtmasse annehmen.

Im Folgenden wird für Stroh bei 100%-igem Verbleib des Strohs auf dem Acker von einer durchschnittlichen Humusreproduktionsleistung von 35 kg C _org pro Tonne Stroh-Feuchtmasse ausgegangen, was bei einem durchschnittlichen Kohlenstoffgehalt von 58% einer Humusäquivalenz von rd. 60 kg HÄQ gleichkommt.

Eine energetische Verwertung von Stroh wie z.B. die Stroh-Verbrennung in Stroh- Heizkraftwerken, hat zur Folge, dass es nicht mehr für die Humusreproduktion des Bodens zur Verfügung steht. Bei getreidebetonten Fruchtfolgen und einer angenommenen Humusreproduktionsleistung von 60 kg HÄQ pro Tonne Stroh-Feuchtmasse (35 kg C _org /t Stroh-FM) wird im Bundesland Brandenburg nur dann von einer nachhaltigen Humusreproduktionsleistung ausgegangen, wenn mindestens 50% des Strohs auf dem Acker verbleiben. Das DBFZ ermittelte in seiner detaillierten Studie„Basisinformation für eine nachhaltige Nutzung von landwirtschaftlichen Reststoffen zur Bioenergiebereitstellung - DBFZ-Report Nr. 13" im Jahr 2012 mit der dynamischen Humuseinheiten-Methode, dass zur Aufrechterhaltung des Humus-Gehalts der Ackerböden im Durchschnitt sogar 65% des Strohaufwuchses auf dem Feld verbleiben müssen. Zur stofflichen und energetischen Nutzung stehen somit nur 35% des nationalen Strohaufwuchses zur Verfügung. Davon ging in der Vergangenheit ca. die Hälfte (18%) als Einstreu in die Vieh- und Pferdehaltung, so dass für die energetische Nutzung effektiv nur rd. 17% des Strohaufwuchses zur Verfügung stand. Wenn man davon ausgeht, dass das als Einstreu genutzte Stroh vollständig in Form von Stroh-haltigem Wirtschaftsdünger (Festmist) wieder auf den Acker gelangt (eine energetische Verwertung des Festmistes in Biogasanlagen unterbleibt), erhöht sich der zur energetischen Nutzung verfügbare Anteil des nationalen Strohaufwuchses auf 35% bzw. auf 1/3. D.h., rund 2/3 des deutschen Strohaufwuchses müssen auf dem Feld verbleiben.

3. Stand der Technik

Gegenwärtig gibt es im Wesentlichen drei technische Richtungen, die zwecks Erzeugung emissi- onsreduzierter Energieträger aus Kohle, Erdgas oder Erdöl eine Rekuperation von C0 ₂ vornehmen, nämlich erstens die Post Combustion Capture-Technologie, zweitens die überstöchiometrische Verbrennung (Oxyfuel-Technologie) und drittens die Pre Combustion Capture-Technologie.

Die Post Combustion Capture-Technologie wird hauptsächlich bei Kohlekraftwerken eingesetzt, die fossile Kohle zur Stromerzeugung verbrennen, um aus deren Rauchgas (fossiles) C0 ₂ abzu- trennen und zu rekuperieren, damit die C0 ₂ -Emissionsrate des Kohlekraftwerks und der THG- Emissionswert des erzeugten elektrischen Stroms zurückgeht. Aus der US 2007/0178035A1 (White / Allam), aus der DE102008062497A1 (Linde-KCA-Dresden) und aus der DE102009043499A1 (Uhde) sind Techniken zur Extrahierung fossilen C0 ₂ s aus Rauchgasen von Feuerungsanlagen bekannt, insbesondere von mit fossiler Kohle oder fossilem Erdgas betriebenen Großkraftwerken. Das extrahierte fossile C0 ₂ soll einer geologischen Endlagerung zugeführt werden (sogenannte CCS-Verfahren, wobei CCS für Carbon Capture and Storage steht). Die weitere und zusätzliche Belastung der Erdatmosphäre mit zusätzlichem fossilem C0 ₂ soll so reduziert und im idealen Fall komplett vermieden werden.

Bei Anwendung der Post Combustion Capture-Technologie werden nach wie vor vorhandene La- gerstätten fossiler Energieträger mit steigenden Abbau- bzw. Förderraten ausgebeutet. Die Konversion dieser fossilen Energieträger in marktfähige Energieträger ist kein bisschen nachhaltig, es wird nur die Emission den fossilen C0 ₂ s - also die Emissionsrate - reduziert. Zudem ist eine vollständige Erfassung und Endlagerung des bei der Verbrennung fossiler Energieträger entstehenden fossilen C0 ₂ s aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht möglich. D.h., auch beim Einsatz der besten CCS-Verfahren und CCS-Anlagen kommt es immer zu einem gewissen C0 ₂ -Schlupf, der zwischen 2% und 85% des C0 ₂ -Aufkommens liegt und der den in der Erdatmosphäre befindlichen Bestand an Treibhausgasen somit weiter erhöht.

Mit den bislang konzipierten und geplanten CCS-Techniken lassen sich also weder ein absolut THG-emissionsfreier noch ein nachhaltiger Kohle- oder Erdgasstrom herstellen noch absolut THG- neutrale Kraftstoffe wie Wasserstoff, Methanol, Ethanol oder synthetisches Methan, Butan, Ok- tan, Propan oder DME, denn die CCS-Verfahren verwenden nach wie vor fossilen Kohlenstoff. Weder kennen diese Verfahren atmosphärischen Kohlenstoff noch dessen chemisch-physikalische Stabilisierung. Sie kennen auch keine Karbonisierung atmosphärischen Kohlenstoff enthaltender Reste aus einer Biomasse-Konversion zu einer aus atmosphärischem Kohlenstoff bestehenden Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks. Schon gar nicht offenbaren sie die Einarbeitung von chemischphysikalisch stabilisierten Kohlenstoffs in landwirtschaftlich genutzten Boden zur Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus-Gehalts dieses Bodens. Schon überhaupt nicht beschreiben sie die Kombination ihres Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Herstellungs- und Nut- zungssystem, das gemäß LCA ermittelte THG-positive THG-Emissionsmengen eines Kraft-, Heizoder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode ermittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen Emissions-Nullmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Gemisches zusammenführt.

Vorbekannt ist ferner das Oxyfuel -Verfahren, für das beispielhaft die WO 2004/094901 AI (Abrams & Culvey) angeführt werden kann. Die WO2004/094901A1 lehrt eine zweistufige Verbrennung fester Kohlenstoff-haltiger Brennstoffe mit reinem Sauerstoff und Stickstoff-freier Begleitgase wie Argon und Kohlenstoffdioxid, wobei zunächst unter Stickstoff-freien Bedingungen ein Brenngas hergestellt wird. Dieses Brenngas wird unter überstöchiometrischer Hinzufügung reinen Sauerstoffs und Argons verbrannt (oxidiert), um Hitze zu erzeugen und diese in einem Boiler in Dampf umzuwandeln. Das stark C0 ₂ -haltige und weitgehend von Stickoxiden freie Rauchgas aus dieser überstöchiometrischen Verbrennung wird unter Nutzung von Zyklon-Technik von Flugasche und Staub befreit. Das resultierende Abgas wird mittels eines„acid gas scrubbers" von gasösen Salzen befreit und zu einer kryogenen C0 ₂ -Abscheideanlage geführt. Das resultierende reine C0 ₂ wird zum kleineren Teil zur Steuerung bzw. Regelung des Prozesses zurückgeführt in die erste (oder zweite) Verbrennungsstufe, zum größeren Teil wird das erzeugte C0 ₂ als Industrieprodukt eingesetzt. Die WO2004/094901A1 spricht zwar von Biomasse als Brennstoff, meint damit aber alle Kohlenwasserstoff-haltigen festen Brennstoffe inklusive Rohöl-basierter Altreifen und Rohöl-basierten Plastiks.

Die WO2004/094901A1 stellt richtig fest, dass jede Verbrennung von Kohlenwasserstoffen das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid produziert, sie gibt als Verwendungszweck des abgeschiedenen C0 ₂ s gleichwohl lediglich die Verwendung als Industrieprodukt an. D.h., die WO2004/094901A1 offenbart kein Verfahren und auch keine Anlage, mit denen atmosphärischer Kohlenstoff chemisch-physikalisch stabilisiert werden könnte. Die WO 2004 / 094 901 AI beschreibt auch nicht die chemisch-physikalische Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs zwecks Vermeidung einer Reaktion mit Luftsauerstoff zu (atmosphärischem) C0 ₂ weder als Verfahren noch als Vorrichtung. Auch beschreibt die WO2004/094901A1 keine Karbonisierung von in Konversionsresten noch enthaltenem atmosphärischem Kohlenstoff zu Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks. Schon gar nicht beschreibt die WO2004/094901A1 eine Einarbeitung atmosphärischen Kohlenstoffs, der chemisch- physikalisch stabilisiert ist, in landwirtschaftlich genutzten Boden zwecks Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus-Gehalts dieses Bodens. Die WO2004/094901 AI lehrt auch kein Verfahren, das atmosphärischen Kohlenstoff als solchen dauerhaft aus der Erdatmosphäre entfernt, weder ein Verfahren zur geologischen Sequestrierung atmosphärischen Kohlenstoff als solchen noch die stoffliche Substitution fossilen C0 ₂ s durch atmosphärisches C0 ₂ , noch die Erzeugung THG-Emissionsreduzierten synthetischen Methans aus THG-emissionsreduziertem Wasserstoff und atmosphärischem C0 ₂ , noch dessen Nutzung als Substitut für einen oder mehrere fossile Kraftstoffe. Dazu ist der Gegenstand der WO2004/094901 AI auch gar nicht geeignet, denn die WO2004/094901A1 unterscheidet weder zwischen fossilem und atmosphärischem Kohlenstoff noch zwischen fossilem und atmosphärischem C0 ₂ - was essentielle Grundlage für die Erfindung und für die Bewertung der Erfindung ist - noch sind die Einrichtungen der WO2004/094901A1 geeignet, dafür zu sorgen, dass sich der Gesamtbestand der in der Erdatmosphäre befindlichen Treibhausgase trotz Herstellung von Kraft-, Heiz- oder Brennstoffen nicht weiter erhöht. Die WO2004/094901A1 lehrt auch nicht, den Gesamtprozess der Herstellung, der Distribution und der Nutzung von Kraft-, Heiz- oder Brennstoffen hinsichtlich der Emission von Treibhausgasen zu optimieren. Schon gar nicht beschreibt die WO 2004 / 094 901 AI die Kombination ihres Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Herstellungs- und Nutzungssystem, das die gemäß LCA ermittelten THG-positiven THG-Emissionsmengen eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode ermittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen THG-Gesamtmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Gemisches zusammenführt.

Vorbekannt sind auch sogenannte Pre Combustion Capture-Verfahren und entsprechende PCC- Anlagen, die in sogenannten IGCC-Kraftwerken (Integrated Gasification Combined Cycle) fossile Energieträger wie Kohle, aber auch regenerative Energieträger wie Biomasse oder Abfall, mittels Vergasungstechnik in partieller Oxidation unterstöchiometrisch mit Wasser in ein (Brenn-)Gas konvertieren, das im Wesentlichen aus Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid besteht. Mittels geeigneter Katalysatoren lässt man das Kohlenstoffmonoxid (CO) unter hohem Druck mit Wasserdampf zu C0 ₂ und Wasserstoff (H ₂ ) reagieren. Bei Drücken von bis zu 70 bar kann das Reaktionsprodukt C0 ₂ mit einem der bekannten Verfahren (Druckwechselabsorbtion, Amin-Wäsche, Kryo- Technik etc.) relativ einfach aus dem Gasgemisch absorbiert werden. Das vom C0 ₂ befreite (Brenn-)Gas wird mit hohem Wirkungsgrad in Gasturbinen verströmt, aus ihm kann aber auch reiner Wasserstoff, Methanol, Ethanol oder synthetisches Methan, Oktan, Propan, Butan oder DME erzeugt werden. Da das C0 ₂ vor der Nutzung des (Brenn-)Gases aus diesem entfernt wird, wird diese Technik auch als„Pre Combustion Capture"-Technologie bezeichnet. Als Nebenprodukt des PCC-Verfahren hat man dann aber nur C0 ₂ und keine Kohle oder Koks. IGCC-Kraftwerke weisen einen bis zu 15% geringeren THG-Emissionswert auf, was sie im Vergleich zu konventionellen Kohlekraftwerken als relativ sauber erscheinen lässt, ihre THG-Emissionsminderungsleistung erreicht gleichwohl nur 15% und eben nicht 100%. Schon gar nicht erreichen IGCC THG-negative Emissionswerte.

Die CN102784544 (A) (XU et al.) ist ein Beispiel für eine derartige Pre Combustion Capture- Technik. Diese in das Gebiet der„Clean Coal Power Generation" fallende Offenlegungsschrift be- schreibt ein System zur PCC-Rekuperierung von C0 ₂ vor der Nutzung des erzeugten (Brenn- )Gases. Die Erfindung bezieht sich auf ein IGCC-basiertes Vorverbrennungs-C0 ₂ - Abscheidungssystem, das eine schwefel beständige Umwandlungsvorrichtung, eine MDEA-(Methyl Di Ethanol Amin) Entschwefelungs- und Entkohlungsvorrichtung und eine Schwefel- und Kohlenstoff-Trennvorrichtung umfasst. Die schwefel beständige Umwandlungsvorrichtung wird zur Um- Wandlung des im Synthesegas enthaltenen CO in ein Mischgas konvertiert, das wie vorstehend beschrieben hauptsächlich aus C0 ₂ und H ₂ besteht, wobei diese Umwandlung in einem Umwandlungsofen erfolgt. Die MDEA-Entschwefelungs- und Entkohlungsvorrichtung umfasst einen Absorptionsturm und einen Desorptionsturm. Der Absorptionsturm dient zur Aufnahme des Mischgases in der schwefelbeständigen Umwandlungsvorrichtung und zur Absorption von C0 ₂ - und H ₂ S-Gasen und der Desorptionsturm dient zur Aufnahme von C0 ₂ und H ₂ S und zur Desorption von C0 ₂ und H ₂ S. Die Schwefel- und Kohlenstoff-Trennvorrichtung umfasst einen Entschwefelungsreiniger zum Aufnehmen der C0 ₂ - und H ₂ S-Gase in dem Desorptionsturm. Und das H ₂ S-Gas wird von einem H ₂ S-Absorber absorbiert, was das C0 ₂ -Gas übrig lässt. Ein weiterer Effekt der Erfindung ist, dass die Konzentration des C0 ₂ s im Mischgas auf 35% - 45% erhöht werden kann, wodurch die Absorption des C0 ₂ s technisch weniger aufwendig und damit kostengünstiger wird. CN102784544 (A) differenziert weder zwischen fossilem und atmosphärischem Kohlenstoff noch zwischen fossilem und atmosphärischem C0 ₂ - was essentielle Grundlage für die Erfindung und für die Bewertung der Erfindung ist. Die PCC-Technik der CN102784544 (A) erzeugt keinen chemisch-physikalisch stabilisierten Kohlenstoff, erst recht keinen chemisch-physikalisch stabilisier- ten atmosphärischen Kohlenstoff. Auch eine Karbonisierung von in Konversionsresten noch enthaltenen atmosphärischem Kohlenstoff lehrt die CN102784544 (A) nicht. Schon gar nicht umfasst die Lehre der CN 102 784 544 (A) die Einarbeitung atmosphärischen Kohlenstoffs, der chemischphysikalisch stabilisiert wurde, in landwirtschaftlich genutzten Boden zwecks Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus-Gehalts dieses Bodens. Schon überhaupt nicht beinhaltet die PCC- Technik die Kombination eines PCC-Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Herstellungsund Nutzungssystem, das die gemäß LCA ermittelten THG-positiven THG-Emissionsmengen eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode ermittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen Nullmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Gemisches zusammen- führt.

Diesen drei Technologien zur C0 ₂ -Rekuperation (Post Combustion Capture-Technologie, Oxyfuel- Verfahren, Pre Combustion Capture-Verfahren) ist gemein, dass erstens weder zwischen fossilem und atmosphärischem Kohlenstoff noch zwischen fossilem und atmosphärischem C0 ₂ unterschieden wird und dass zweitens der Aspekt der chemisch-physikalischen Stabilisierung atmosphäri- sehen Kohlenstoffs nicht zur Sprache kommt. Zudem ist am Ende neben dem erzeugten Energieträger nur fossiles C0 ₂ -Gas verfügbar und kein (mehr oder weniger reiner) Kohlenstoff. Damit fehlen die grundsätzlichen Voraussetzungen für die Erzeugung eines THG-negativen Kraft-, Heizoder Brennstoffes, der wiederum Voraussetzung ist für die Herstellung eines aus THG-negativen und THG-positiven Komponenten bestehenden Mischkraftstoffes bzw. Mischheizstoffes bzw. Brennstoffgemisches mit ausgeglichener THG-Bilanz bzw. mit einem THG-Emissionswert von null ist.

Die DE 197 47 324 C2 (Wolf) beschreibt eine Vorrichtung zur Erzeugung von Brenn-, Synthese- und Reduktionsgas aus fossilen und nachwachsenden Brennstoffen, Biomasse, Müll und Klärschlamm mittels Pyrolyse (CHOREN-Verfahren). Das bis zu 500°C heiße Schwelgas und der aus der Verschwelung resultierende Restkoks werden in einem Reaktionsraum bei 500°C bis 1.200°C in Brenn-, Synthese- oder Reduktionsgas konvertiert, wobei lediglich mineralische Schlacke übrig bleibt, die keinen Kohlenstoff mehr enthält. DE19747324C2 kennt weder den Unterschied zwischen fossilem und atmosphärischem Kohlenstoff noch den Unterschied zwischen fossilem und atmosphärischem C0 ₂ - was essentielle Grundlage sowohl für die Erfindung selbst ist als auch für die Bewertung der Erfindung. Dementsprechend kann DE19747324C2 auch keinen atmosphärischen Kohlenstoff angeben, geschweige denn chemisch-physikalisch stabilisierten atmosphärischen Kohlenstoff. Dies geht schon deshalb nicht, weil der gesamte Kohlenstoff, der in den zugeführten Einsatzstoffen enthalten ist, bei der DE19747324C2 in Gas überführt wird und die (gesundheitsgefährdende) Schlacke, die den einzigen Konversionsrest darstellt, so gut wie keinen Kohlenstoff mehr enthält. Damit ist auch eine Vermeidung einer Reaktion von (atmosphärischem) Kohlenstoff und Luftsauerstoff nicht möglich. Dementsprechend kann DE19747324C2 kein C0 ₂ aus der Erdatmosphäre entfernen und somit auch keine Dekarbonisierung der Erdatmosphäre vornehmen. Selbst wenn ausschließlich Biomasse wie z.B. Stroh eingesetzt werden würde, gelangt der im Stroh enthaltene atmosphärische Kohlenstoff zurück in die Erdatmosphäre. Ohne Sequest- rierung atmosphärischen Kohlenstoffs erreicht das erzeugte Synthesegas damit bestenfalls eine THG-Neutralität und keine THG-Negativität und dies auch nur, wenn ausgeschlossen ist, dass es während der Herstellung, Distribution und Nutzung des Brenngases bzw. der aus Synthesegas hergestellten Kraft- und Heizstoffe zu weiteren Emissionen von Treibhausgasen kommt. Auf keinen Fall kann die DE19747324C2 BioKohlen, Pflanzenkohlen oder Biokoks bereitstellen, die geeignet wären, den Humus-Gehalt landwirtschaftlich genutzter oder sonstiger Böden aufrechtzuerhal- ten oder gar zu verbessern.

Ebenfalls vorbekannt ist der Bioliq ^® -Prozess des Karlsruher Instituts für Technologie (http://www.bioliq.de/55.php), mit dem aus trockener Biomasse synthetische Kraftstoffe und chemische Grundprodukte hergestellt werden sollen. Der Bioliq ^® -Prozess umfasst die 5 Verfahrensschritte Schnellpyrolyse, Energieverdichtung, Hochdruck-Flugstromvergasung, Gasreinigung und Kraftstoffsynthese. Endprodukte sind mittels Fischer-Tropsch-, Methanol- oder Dimethylether-Synthese aus Synthesegas erzeugte Designer-Kraftstoffe wie SynDiesel, SynBenzin, SynKerosin, SynDME und SynMethanol. Neben diesen Kraftstoffen lassen sich aus dem Synthesegas auch viele Grundstoffe für die chemische Industrie herstellen. Als Vorteile der aus Biomasse erzeugten Synthese-Kraftstoffe gegenüber anderen Biokraftstoffen und ggü. Synthese-Produkten, die im CtL-Verfahren aus Kohle oder im GtL-Verfahren aus Erdgas erzeugt werden, geben die Entwickler des Bioliq ^® -Verfahrens folgendes an: Schonung fossiler Rohstoffe; teilweise Unabhängigkeit von Energieimporten; breites Rohstoffspektrum; keine Nutzungs- bzw. Flächenkonkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion; Beitrag zur Stärkung regionaler Landwirtschaft; vorhandene Infrastruktur ohne Änderung nutzbar; keine Änderung an der Fahrzeugtechnik notwendig; Bereitstel- lung einer breiten Palette von Kraftstoffarten (SynDiesel, SynKerosin, SynBenzin) möglich; Maß- schneiderung („Designer-Kraftstoffe") auf verschiedene Motorentypen möglich; keine Änderung der Fahrgewohnheiten (Reichweite) erforderlich; Reduzierung anthropogener C0 ₂ -Emission.

In der Schnellpyrolvse (www.bioliq.de/64.php) wird die gehäckselte Biomasse bei 500 °C in einem Doppelschneckenreaktor innerhalb von Sekunden zu heißem Schwelgas (Pyrolysedämpfe) und feinem Koks umgesetzt. Zur schnellen Aufheizung der Biomasse dient ein Wärmeträgerkreislauf, in dem ein 5-10-facher Überschuss von Sand mit der Biomasse in dem Reaktor vermischt wird. Die Pyrolysedämpfe werden mittels Quenchkühlung auf Umgebungstemperatur abgekühlt und dadurch zu einem Schweröl-ähnlichen wässrigen Kondensat (Slurry) verflüssigt. Übrig bleiben ein Schwelteer und ein brennbares Pyrolysegas, das im Wesentlichen aus Kohlenstoffdioxid und - monoxid sowie Kohlenwasserstoffen besteht und zusammen mit einem Teil des im Sand enthaltenen Pyrolyserest - einem feinen Koks - verbrannt wird. Das dabei entstehende Rauchgas erhitzt den im Kreislauf umlaufenden Sand. Bei optimaler Verfahrensführung werden angeblich lediglich 10% der in der Biomasse enthaltenen Energie für die Schnellpyrolyse benötigt. Produkt der Schnellpyrolyse ist das energieverdichtete fließfähige Schweröl-ähnliche Kondensat. In der Ener- gieverdichtung (www.bioliq.de/66.php) werden staubförmiger Pyrolysekoks und das Pyrolysekondensat miteinander zu einer als BioliqSyncrude bezeichneten Suspension vermischt. In der Hochdruck-Flugstromvergasung (www.bioliq.de/67.php) wird der BioliqSyncrude in einem Flugstromvergaser unter Hinzufügung von heißem Sauerstoff zerstäubt und bei über 1200°C zu einem teerfreien, methanarmen Rohsynthesegas umgesetzt. Der dafür eingesetzte Vergasertyp eignet sich besonders für aschereiche Biomasse wie Stroh. Die Reaktion erfolgt unter Drücken, die von der nachfolgenden Synthese bestimmt werden. Fischer-Tropsch-Synthesen erfordern Prozessdrücke bis zu 30 bar, Methanol- oder Dimethylether-Synthesen (DME) bis zu 80 bar. Der im Demonstrationsprojekt installierte Bioliq ^® -Pilotvergaser ist für 5 Megawatt (1 t/h) und zwei Druckstufen von 40 und 80 bar ausgelegt und basiert auf dem Lurgi Multi-Purpose-Gasification (MPG) Konzept. Als Nebenprodukte entstehen Wärme und Strom, die einen großen Teil der Prozessenergie decken und damit zur geforderten hohen C0 ₂ -Emissionsminderungsleistung beitragen. Für die Gasreinigung (www.bioliq.de/69.php) werden vom KIT entwickelte Hochdruck- Hochtemperaturverfahren eingesetzt. Diese lassen bei einer späteren Kommerzialisierung Energieeinsparungen durch optimale Temperaturführung bzw. Wärmeverschiebung erwarten. In der ersten Ausbaustufe der Bioliq ^® -Pilotanlage wird bei 800 °C zunächst eine Partikelabscheidung (Asche, Koks, Ruß) mit keramischen Filterkerzen vorgenommen. Anschließend werden bei ca. 500 °C in einem Festbettabsorber mit Trona als Sorbens (NaHC0 ₃ , Na ₂ C0 ₃ x2 H ₂ 0) Sauergase (HCl, H ₂ S), Alkalien und Schwermetalle abgetrennt. Ein nachgeschalteter katalytischer Konverter dient der Zersetzung organischer und stickstoffhaltiger Stoffe (HCN, NH ₃ ). Die C0 ₂ -Abtrennung erfolgt in der ersten Ausbaustufe durch eine konventionelle Lösemittelwäsche, für eine spätere Entwicklungs- stufe der Anlage ist hier ebenfalls eine Heißgasreinigung vorgesehen. Das abgetrennte C0 ₂ wird prozessintern bei der Kraftstoffsynthese weiterverwendet. Die Kraftstoffsynthese (www.bioliq.de/73.php) erfolgt zweistufig über Dimethylether (DME) als Zwischenprodukt, für dessen Synthese ein Wasserstoff zu Kohlenmonoxid-Verhältnis von etwa 1:1, wie es aus der Biomassevergasung üblicherweise auftritt, vorteilhaft ist. Die DME-Synthese läuft bei ca. 250 °C und einem Druck von etwa 55 bar ab. Das DME wird in der Pilotanlage direkt weiter zu einem hoch- oktanigem Motoren benzin umgesetzt. Hier erfolgt eine zeolithkatalysierte Dehydratisierung, Oligomerisierung und Isomerisierung bei Temperaturen von ca. 350 °C und einem Druck von ca. 25 bar. In Anlehnung an bekannte Prozesse (MtG Methanol to Gasoline) ergibt sich daraus mit hoher Selektivität ein Kraftstoff mit Benzinqualität. Nicht umgesetztes Synthesegas wird über eine Gasrückführung in den Reaktor zurückgeführt.

Beim Bioliq ^® -Verfahren des KIT sollen vor allem dezentral anfallende biogene Reststoffe aus der Land- und Forstwirtschaft eingesetzt werden wie z.B. Stroh und Durchforstungsholz. Als Einsatzstoffe eignen sich gemäß (www.bioliq.de/212.php) alle Arten trockener Biomassen mit weniger als 15 % Wasser, auch solche mit hohen Aschegehalten wie Stroh, und schnell wachsende Bio- massen wie Holz aus Kurzumtrieb-Plantagen. Der hochkomplexe Prozess„Flugstromvergasung- Gasreinigung-Kraftstoffsynthese" ist aber nur beim Einsatz von groß-industriellen Einheiten wirtschaftlich (economies of scale). Bei dem erforderlichen Biomasse-Volumenstrom ist der Einzugsbereich dieser Raffinerie-ähnlichen groß-industriellen Einheiten sehr groß. Um angeblich zu teure Transportwege einzusparen, wurde der Gesamtprozess deshalb in eine kleinere dezentrale Vor- behandlung zur Energieverdichtung der Biomasse und in Großanlagen zur Weiterverarbeitung des dezentral erzeugten Produktes (BioliqSyncrude) aufgeteilt. Um 1 kg Kraftstoff (mit einem Heizwert von 12,0 kWh _H i) zu erzeugen, ist der Einsatz von 8-10 kg Biomasse erforderlich (32,7 - 40,9 kWh _H i). D.h., die Konversionseffizienz beträgt damit lediglich 29% - 37%. Dabei wird der im Verfahren anfallende Biokoks entweder zur Beheizung der Schnellpyrolyse oder als Teil des BioSyncrudes genutzt. Das im Prozess anfallende (atmosphärische) C0 ₂ wird in der Kraftstoffsynthese eingesetzt. Außer gesundheitsschädlichem Teer, der in Deutschland nicht einmal mehr beim Straßenbau eingesetzt werden darf, fällt beim Bioliq ^® -Verfahren kein Kohlenstoff-haltiger Konversionsrest an, so dass mit dem Bioliq ^® -Verfahren keine chemisch-physikalische Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs möglich ist. Damit kann das Verfahren weder Bio-/Pflanzenkohlen noch Biokoks bereitstellen und auch kein atmosphärisches C0 ₂ . Folglich entfallen auch die 3 Optionen einer Sequestrierung atmosphärischen C0 ₂ s, einer Substitution fossilen C0 ₂ s durch atmosphärisches C0 ₂ und einer Herstellung synthetischer Kraftstoffe wie z.B. SynMethan aus atmosphärischem C0 ₂ . Ohne Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks kann auch kein stabilisierter atmosphärischer Kohlenstoff sequestriert werden. Damit können gemäß dem Bioliq ^® -Verfahren erzeugte Kraftstoffe allenfalls THG-Neutralität erreichen, aber nicht THG-Negativität. Schon gar nicht kann das Bioliq ^® - Verfahren zur Absicherung oder Verbesserung des Humus-Gehalt von (land- oder forstwirtschaftlich genutzten) Böden beitragen.

Vorbekannt sind aus DE 10 2005 045 166 B4 / EP 1943 463 Bl (Sehn & Gerber) ein Verfahren und Vorrichtungen zur Erzeugung thermischer Energie, bei dem Biomasse, insbesondere Getreide oder Halmgut-artige Energieträger, kontinuierlich einem Pyrolyse-Reaktor zugeführt werden und bei dem das im Pyrolyse-Reaktor gewonnene Pyrolyse-Gas einem FLOX-Brenner zur flammlosen Oxidation zugeleitet wird und bei dem das Abgas des FLOX-Brenners dessen Verbrennungsluft vorwärmt, wobei der Pyrolyse-Reaktor außenseitig mit dem Abgas des FLOX-Brenners beaufschlagt wird. Die Biomasse wird bei ca. 500°C zu Pyrolyse-Gas konvertiert, das in den FLOX- Brenner gelangt. Durch die Pyrolyse werden ca. 70% des Energiegehalts der eingesetzten Biomasse bzw. ca. 85% der eingesetzten Brennstoff-Trockenmasse in Gas umgewandelt. Der im Pyrolyse- Reaktor als Nebenprodukt des Verfahrens anfallende Biokoks wird einer energetischen Verwertung zugeführt, wobei der Biokoks vorzugsweise in einem Kohle-Verflüssigungsverfahren eingesetzt wird und dort fossile Kohle ersetzt. Die DE102005045166B4 / EP1943463B1 kennt nicht den Unterschied zwischen fossilem und atmosphärischem C0 ₂ und beschreibt auch keinen atmosphärischen Kohlenstoff. Die DE102005045166B4 / EP1943463B1 setzt zudem auch keine Konversionsreste aus einem vorgeschalteten ersten Konversionsprozess ein. Sie offenbart ferner keine chemisch-physikalische Stabilisierung von in Konversionsresten noch enthaltenem atmosphärischem Kohlenstoff zwecks Vermeidung einer Reaktion mit Luftsauerstoff zu (atmosphärischem) C0 ₂ we- der als Verfahren noch als Vorrichtung. Schon gar nicht offenbart die DE 102005045166B4/EP1943463 Bl eine Einarbeitung atmosphärischen Kohlenstoffs, der den Resten einer vorgeschalteten ersten Biomasse-Konversion entstammt und der chemisch-physikalisch stabilisiert ist, in landwirtschaftlich genutzten Boden zwecks Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus-Gehalts dieses Bodens. Schon überhaupt nicht beschreibt die DE102005045166B4 / EP1943463B1 die Kombination eines solchen Verfahrens bzw. Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Herstellungs- und Nutzungssystem, das die gemäß LCA ermittelten THG-positiven THG-Emissionsmengen eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode ermittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen Nullmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Gemisches zusammenführt. Der bei dem Verfahren auftretende Trockenmasse-Verlust ist mit 85% sehr hoch, d.h. es bleiben nur 15% Biokoks und Asche zurück.

Vorbekannt ist weiterhin die Patentschrift EP 1 767 658 AI (Griffin et al.), die ein Verfahren zur Erzeugung von BioEthanol aus Lignocellulose-haltigen Einsatzstoffen wie Stroh (lOGEN-Verfahren) offenbart. Über den Verbleib der der Konversionsreste macht diese Offenbarungsschrift keine Angaben. EP1767658 AI kennt nicht den Unterschied zwischen fossilem und atmosphärischem C0 ₂ und beschreibt auch keinen atmosphärischen Kohlenstoff. Ferner wird auch keine chemischphysikalische Stabilisierung von in Gärresten noch enthaltenem atmosphärischem Kohlenstoff zwecks Vermeidung einer Reaktion mit Luftsauerstoff zu (atmosphärischem) C0 ₂ beschrieben weder als Verfahren noch als Vorrichtung. Schon gar nicht offenbart die EP1767658 AI eine Ein- arbeitung atmosphärischen Kohlenstoffs, der den Resten einer vorgeschalteten ersten Biomasse- Konversion entstammt und der chemisch-physikalisch stabilisiert ist, in landwirtschaftlich genutzten Boden zwecks Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus-Gehalts dieses Bodens. Schon überhaupt nicht beschreibt die EP1767658 AI die Kombination eines solchen Verfahrens bzw. Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Herstellungs- und Nutzungssystem, das die gemäß LCA ermittelten THG-positiven THG-Emissionsmengen eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode ermittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen THG-Nullmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Gemisches zusammenführt.

Ein weiteres Verfahren zur Erzeugung von BioEthanol zur Erzeugung von BioEthanol aus Lignocellulose-haltiger Biomasse durch alkoholische Fermentation beschreibt die US 2002 / 019 27 74 AI (Ahring et al.). Das Verfahren umfasst 8 Schritte und zwar 1.) Überführung der Biomasse in eine wässrige Suspension; 2.) Erwärmung der wässrigen Suspension und/oder Überführung der wässrigen Suspension aus Schritt 1 in eine mit Sauerstoff angereicherte Atmosphäre, um zumindest eine teilweise Trennung der Biomasse in Zellulose, Hemizellulose und Lignin zu erreichen; 3.) zumindest teilweise Hydrolyse der in Schritt 2 abgespaltenen Zellulose und Hemizellulose mit dem Ziel einer von Mikroorganismen vergärbaren zuckerhaltigen Suspension, die sich als Ausgangsmaterial für die Ethanol-Erzeugung eignet; 4.) alkoholische Fermentation der von Mikroorganismen vergärbaren zuckerhaltigen Suspension aus Schritt 3 zu Ethanol; 5.) Separierung des Ethanols aus der Gärmasse, was in einer Schlempe resultiert, die Stoffe beinhaltet, die bei Rückführung in den Prozess die alkoholische Gärung hemmen würden; 6.) Behandlung der Schlempe mit dem Ziel, die Hemmstoff-Konzentration so weit zurückzuführen, dass eine Rückführung der behandelten Schlempe in den Prozess die alkoholische Gärung nicht beeinträchtigt; 7.) Rückführung der behandelten Schlempe oder eines Teils in einen der Schritte 1 bis 5; 8.) Wiederholung der Schritte 1 bis 7. Circa 80% der organischen Trockensubstanz der Schlempe kann durch eine anaerobe bakterielle Vergärung oder durch eine aerobe Rotte (Oxidation) abgebaut werden, so dass die während des Prozesses entstehende Abfallmenge minimiert wird. Das im Prozess anfallende (atmosphärische) C0 ₂ wird in die Erdatmosphäre entlassen. Folglich entfallen auch die 3 Optionen einer Sequestrierung atmosphärischen C0 ₂ s, einer Substitution fossilen C0 ₂ s durch atmosphärisches C0 ₂ und einer Herstellung synthetischer Kraftstoffe wie z.B. SynMethan aus atmosphärischem C0 ₂ . Da auch kein Kohlenstoff-haltiger Konversionsrest anfällt, kann mit dem Verfahren der US2002 / 0192774A1 keine chemisch-physikalische Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs vorgenommen werden. Damit kann das Verfahren weder Bio-/Pflanzenkohlen noch Biokoks bereitstellen. Ohne Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks kann kein stabilisierter atmosphärischer Kohlenstoff sequestriert werden. Damit kann das gemäß dem Verfahren erzeugte LignoEthanol allenfalls THG- Neutralität erreichen, aber nicht THG-Negativität. Schon gar nicht kann das Verfahren zur Absi- cherung oder Verbesserung des Humus-Gehalt von (land- oder forstwirtschaftlich genutzten) Böden beitragen, denn es gibt kein Material, aus dem Humus-C, Nährhumus oder Dauerhumus erzeugt werden könnte.

Aus (www.clariant.com/de/lnnovation/lnnovation-Spotlight-Videos/ sunliquid) und aus (http:// www.pflanzenforschung.de/de/journal/journalbeitrage/stroh-is t-nicht-gleich-stroh-interview-mit- dr-markus-ra-10584) ist weiterhin das Sunliquid ^® -Verfahren der CLARIANT AG (vormals Süd- Chemie GmbH) bekannt, mit dem aus Pflanzenresten (Getreidestroh, Maisstroh, Bagasse) mittels enzymatischer Alkohol-Fermentation LignoEthanol erzeugt wird. Die Pflanzenreste werden zunächst zerkleinert und ohne Einsatz von Chemikalien thermisch vorbehandelt. Sodann brechen Enzyme, deren Produktion in den Prozess integriert ist und die auf den jeweiligen Einsatzstoff „maßgeschneidert" werden, die im Einsatzstoff enthaltenen Stoffe Hemicellulose und Cellulose mittels enzymatischer Hydrolyse auf. Produkte sind C5- und C6-Zucker. Zurück bleibt das für die Ethanol-Herstellung unbrauchbare Lignin. Dieses wird verheizt, um die im Prozess benötigte Wärme zu erzeugen. Die C5- und C6 Zucker werden mittels fermentativen Mikroorganismen in Ethanol umgewandelt, das nach diesem Verfahrensschritt gelöst in einer wässrigen Suspension vorliegt. Das Ethanol wird konzentriert und gereinigt. Die Treibhausgasminderungsleistung des erzeugten BioEthanols soll 95% erreichen. Aus rd. 4.500 t Stroh will CLARIANT rd. 1.000 t Ligno- Ethanol erzeugen. Einem Heizwert-Input von 4.500 t x 4.085 kWh _Hi /t = 18.383 MWh _Hi steht damit ein Heizwert-Output von 1.000 t x 7.467 kWh _H i/t = 7.467 MWh _Hi gegenüber. Die Konversionseffizienz beträgt somit lediglich 7.467 MWh _Hi / 18.383 MWh _Hi = 40,6%, nur unwesentlich mehr als bei dem Bioliq ^® -Verfahren des KIT (s.o.).

Da die Strohmasse nahezu vollständig in Zucker überführt und auch der Reststoff Lignin für das Verfahren genutzt wird, steht kein atmosphärischer Kohlenstoff für eine chemisch-physikalische Stabilisierung zur Verfügung. Damit kann das Verfahren weder Bio-/Pflanzenkohlen noch Biokoks bereitstellen. Ohne Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks kann kein stabilisierter atmosphärischer Kohlenstoff sequestriert werden. Damit kann das gemäß dem Verfahren erzeugte LignoEthanol allenfalls THG-Neutralität erreichen, aber nicht THG-Negativität. Schon gar nicht kann das Verfahren zur Absicherung oder Verbesserung des Humus-Gehalts von (land- oder forstwirtschaftlich genutzten) Böden beitragen, denn es gibt kein Material, aus dem Humus-C, Nährhumus oder Dauerhumus erzeugt werden könnte.

Vorbekannt ist ferner die Offenlegungsschrift DE4332789A1 (Eliasson & Killer). Diese beschreibt ein Verfahren zur Speicherung von Wasserstoffenergie. Eine Mischung von Wasserstoff und Kohlendioxid wird in einem Reaktor in Methan und/oder Methanol umgesetzt. Vorzugsweise wird dabei fossiles Kohlendioxid aus dem Abgas fossil beheizter Energieerzeugungsanlagen verwendet. Das erzeugte Methan bzw. Methanol können bei Bedarf als Energieträger für Fahrzeuge, Kraftwerke und Heizanlagen eingesetzt werden. Wie die Erfinder selbst angeben, ist das Verfahren lediglich dazu geeignet, die THG-Emissionsrate zu reduzieren, aufgrund der Erzeugung fossilen C0 ₂ s erhöht sich der Bestand an Treibhausgasen in der Erdatmosphäre nach wie vor. Diese Erfindung kann den THG-Bestand der Erdatmosphäre nicht reduzieren und damit auch keine THG- Negativität herbeiführen, was die Voraussetzung für die Kompensation von (positiven) THG- Emissionen ist. Die DE4332789A1 beschreibt auch keine chemisch-physikalische Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs zwecks Vermeidung einer Reaktion mit Luftsauerstoff zu (atmosphärischem) C0 ₂ weder als Verfahren noch als Vorrichtung. Schon gar nicht beschreibt die DE4332789A1 die Einarbeitung atmosphärischen Kohlenstoffs, der chemisch-physikalisch stabilisiert wurde, in landwirtschaftlich genutzten Boden zwecks Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus-Gehalts dieses Bodens. Schon überhaupt nicht beschreibt die DE4332789A1 die Kom- bination ihres Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Herstellungs- und Nutzungssystem, das die gemäß LCA ermittelten THG-positiven THG-Emissionsmengen eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode ermittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen Nullmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff -Gemisches zusammenführt.

Die vorbekannte DE102004030717A1 (Mayer) offenbart ein ähnliches Verfahren und eine Vorrichtung, mit denen geotherme und regenerative Energie in elektrische Energie umgewandelt und in ein Stromnetz eingespeist wird, wobei ein Überschuss an elektrisch erzeugter Energie mithilfe von Kohlendioxid in einen Kohlenwasserstoff und in einen Alkohol gewandelt, als chemische Energie in einem Behältnis gespeichert wird. Die im Behältnis gespeicherte Energie wird zur bedarfsab- hängigen Regelung in einem Verstromungsprozess in elektrische Energie zurückgewandelt, während mit dem Überschuss an chemisch gespeicherter Energie eine Erdgas-Pipeline mit synthetisch hergestelltem Methan gespeist und mit dem Überschuss aus zurückgewandelter elektrischer Energie Wasserstoff für eine Abfüllvorrichtung erzeugt wird. Die DE102004030717A1 unterscheidet nicht zwischen atmosphärischem und fossilem C0 ₂ . Damit kann auch diese Erfindung den THG-Bestand der Erdatmosphäre nicht reduzieren und damit auch keine THG-Negativität herbei- führen, was die Voraussetzung für die Kompensation von (positiven) THG-Emissionen ist. Die DE102004030717A1 beschreibt auch keine chemisch-physikalische Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs zwecks Vermeidung einer Reaktion mit Luftsauerstoff zu (atmosphärischem) C0 ₂ weder als Verfahren noch als Vorrichtung. Schon gar nicht beschreibt die DE102004030717A1 die Einarbeitung atmosphärischen Kohlenstoffs, der chemisch-physikalisch stabilisiert wurde, in landwirtschaftlich genutzten Boden zwecks Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus- Gehalts dieses Bodens. Schon überhaupt nicht beschreibt die DE102004030717A1 die Kombination ihres Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Herstellungs- und Nutzungssystem, das die gemäß LCA ermittelten THG-positiven THG-Emissionsmengen eines (fossilen) Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode ermittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen Nullmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff -Gemisches zusammenführt.

Vorbekannt ist ferner die DE102009018126A1 (Stürmer et al.) des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW), die ein Energieversorgungssystem lehrt, bei dem eine Wasser- Stofferzeugungseinrichtung (Elektrolyseur) Strom aus erneuerbaren Quellen (sogenannter EE- Strom) für eine Elektrolyse einsetzt und diesen somit chemisch im Energieträger Wasserstoff bindet. Dieser regenerative Wasserstoff wird einem Methanisierungsreaktor zugeführt, in den ein C0 ₂ -haltiges Gas geleitet wird, wobei dieses C0 ₂ sowohl fossiles als auch atmosphärisches C0 ₂ sein kann. Das Wasserstoffgas und das C0 ₂ werden gemäß dem vorbekannten Sabatier-Prozess im Methanisierungsreaktor zu Methan synthetisiert. Die Offenlegungsschrift DE102009018126A1 bezieht sich vornehmlich auf die Eigenschaft der Erneuerbarkeit der erzeugten Energien und Energieträger und nicht auf deren THG-Emissionsminderungsleistung. Diese beiden Eigenschaften können durchaus auseinanderfallen. Zudem kann mit dem Verfahren und dem System der DE102009018126A1 allenfalls der THG-neutrale Energieträger„Wasserstoffgas" erzeugt werden und auch nur dann, wenn ausschließlich absolut THG-neutraler Strom und absolut reines atmosphärisches C0 ₂ zum Einsatz kommen. Da die DE 10 2009 018126 AI weder eine Sequestrierung atmosphärischen C0 ₂ s offenbart noch eine Substitution fossilen C0 ₂ s durch atmosphärisches C0 ₂ , kann diese Erfindung den THG-Bestand der Erdatmosphäre nicht reduzieren und damit auch keine THG-Negativität herbeiführen, was die Voraussetzung für die Kompensation von positiven THG- Emissionen ist, die mit der Herstellung, Distribution und Nutzung fossiler Kraftstoffe verbunden sind. Die DE102009018126A1 beschreibt auch keine chemisch-physikalische Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs zwecks Vermeidung einer Reaktion mit Luftsauerstoff zu (atmosphärischem) C0 ₂ weder als Verfahren noch als Vorrichtung. Schon gar nicht beschreibt die DE102009018126A1 die Einarbeitung atmosphärischen Kohlenstoffs, der chemisch-physikalisch stabilisiert wurde, in landwirtschaftlich genutzten Boden zwecks Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus-Gehalts dieses Bodens. Schon überhaupt nicht beschreibt die DE102009018126A1 die Kombination ihres Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff- Herstellungs- und Nutzungssystem, das die gemäß LCA ermittelten THG-positiven THG- Emissionsmengen eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode er- mittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen Nullmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff- Gemisches zusammenführt.

Vorbekannt ist ferner die US 2010/0272619 AI (Frydman & Liu), die ein komplexes Gesamtsystem beschreibt, das im Wesentlichen aus einem Vergasungssystem, einem sogenannten Water-Gas- Shift (WGS)-Reaktor, einer Gasreinigungseinheit, einer C0 ₂ -Entwässerungs- und Verdichtungseinheit und einer Methanisierungseinheit besteht. Output des Gesamtsystems ist Methangas, das Erdgas substituiert und deshalb von der US2010/0272619A1 als Substitute Natural Gas (SNG) bezeichnet wird. Als Einsatzstoffe dienen alle Kohlenstoff enthaltenden Stoffe, z.B. Kohle, Ölkoks, landwirtschaftlicher Abfall, holzartige Materialien, Teer, Asphalt und Koksgas. Die US2010/0272619A1 unterscheidet dabei nicht zwischen atmosphärischem und fossilem Kohlen- stoff. Die Kohlenstoff-haltigen Brennstoffe werden in dem Vergasungssystem unter hohem Druck (20 bar bis 85 bar), hohen Temperaturen (700°C bis 1.600°C) und unter Hinzufügung reinen Sauerstoffs mittels Dampfreformierung in ein sogenanntes Roh-Syngas konvertiert, das im Wesentlichen aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff besteht. Alternativ findet in dem Vergasungssystem unter moderateren Reaktionstemperaturen (150°C bis 700°C) eine Verschwelung der Kohlen- stoff-haltigen Brennstoffe statt, die es in Kohlenstoff-haltige Koksasche (char) und ein aus Kohlenstoffmonoxid, Wasserstoff und Stickstoff bestehendes Restgas konvertiert. Die mittels Verschwelung erzeugte Koksasche kann mit Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf zu Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff reagieren. Produkt ist ein Roh-Syngas, das zu rd. 85% aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff besteht sowie aus CH ₄ , HCl, HF, NH ₃ , HCN, COS und H ₂ S. Das Roh-Syngas wird in den WGS-Reaktor geleitet, in dem Kohlenstoffmonoxid mit Wasser zu Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff reagiert. Das mit Wasserstoff angereicherte Roh-Syngas wird der Gasreinigungseinheit zugeführt. Diese entfernt unerwünschte Gasbestandteile wie HCL, HF, COS, HCN und H ₂ S aus dem Roh-Syngas. Produkt ist ein gereinigtes Syngas mit einem Anteil von ca. 55% Wasserstoff, ca. 40% Kohlenstoffdioxid und ca. 3% Kohlenstoffmonoxid. Die Gasreinigungseinheit kann ein C0 ₂ - Abscheidesystem umfassen, das auch noch das zu geringen Anteilen (< 2%) im Roh-Syngas enthaltene Kohlenstoffdioxid aus dem Roh-Syngas entfernt. Das aus dem Roh-Syngas abgeschiedene Kohlenstoffdioxid wird an die C0 ₂ -Entwässerungs- und Verdichtereinheit abgegeben, die es entwässert und verdichtet. Das entwässerte und verdichtete C0 ₂ wird eingelagert oder genutzt. Es kann durch eine Pipeline zu einer Sequestrierungsanlage geleitet werden, z.B. zu einer sogenann- ten EOR-Anlage, die das C0 ₂ nutzt, um Erdöllagerstätten besser auszubeuten (enhanced oil recovery) oder zu einer Anlage, die es in geologischen Schichten mit salzigem Grundwasser einlagert. Das gereinigte Syngas wird zu einer Methanisierungseinheit geleitet, die den Wasserstoff und das Kohlenstoffmonoxid in einer exothermen Reaktion zu Methan (CH ₄ ) und Wasser (H ₂ 0) reformiert. Die im Methan und im Wasser enthaltene Wärme wird über Wärmetauscher an Was- ser abgegeben, das sich in Hochtemperaturdampf umwandelt. Aus dem unter hohem Druck stehenden Dampf wird Elektrizität erzeugt. Das in der Methanisierungseinheit erzeugte synthetische Methan (SynMethan) wird zur C0 ₂ -Entwässerungs- und Verdichtungseinheit geführt, die das SynMethan entwässert, verdichtet und zum weiteren Gebrauch in eine (spezielle) SNG-Pipeline einspeist. Diese kann es zu einer Gaslagerstätte transportieren oder zu einer Methan verarbeiten- den Industrieanlage.

Da die US2010/0272619A1 als Einsatzstoffe Kohle und Rohöl-basierte Stoffe wie Ölkoks, Teer, Asphalt und Koksgas verwendet, gelangt fossiler Kohlenstoff in die Erdatmosphäre, eine Reduzierung des C0 ₂ -Bestandes der Erdatmosphäre ist damit schlicht nicht möglich. Die US 2010 / 027 26 19 AI gibt für das vom System erzeugte C0 ₂ zwar den Verwendungszweck der Sequestrierung an, unterscheidet aber weder zwischen fossilem und atmosphärischem Kohlenstoff noch zwischen atmosphärischem und fossilem C0 ₂ - was essentielle Grundlage für die Erfindung und für die Bewertung der Erfindung ist. Mit dem System der US2010/0272619A1 kann deshalb allenfalls die Emission zusätzlichen fossilen Kohlenstoffs bzw. C0 ₂ s in die Atmosphäre (also die positive THG- Emissionsrate) reduziert werden, jedoch nicht der C0 ₂ -Bestand der Erdatmosphäre. Letzteres würde eine negative Emissionsrate erfordern. Für den Ausgleich positiver (fossiler) C0 ₂ - Emissionen in die Erdatmosphäre sind ein negativer C0 ₂ -Strom bzw. eine absolute Reduzierung des Kohlenstoffbestandes der Erdatmosphäre bzw. die Entfernung von C0 ₂ aus der Erdatmosphäre zwingende Voraussetzung. Die US2010/0272619A1 beschreibt auch nicht die chemischphysikalische Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs zwecks Vermeidung einer Reaktion mit Luftsauerstoff zu (atmosphärischem) C0 ₂ weder als Verfahren noch als Vorrichtung. Schon gar nicht beschreibt die US2010/0272619A1 eine stoffliche Substitution fossilen C0 ₂ s durch atmosphärisches C0 ₂ oder die Einarbeitung atmosphärischen Kohlenstoffs, der chemisch-physikalisch stabilisiert ist, in landwirtschaftlich genutzten Boden zwecks Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus-Gehalts dieses Bodens. Schon überhaupt nicht beschreibt die US2010/0272619A1 die Kombination ihres Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff- Herstellungs- und Nutzungssystem, das die gemäß LCA ermittelten THG-positiven THG- Emissionsmengen eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode ermittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen Nullmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff- Gemisches zusammenführt.

Aus der DE102004054468A1 (Lehmann), aus der US 2006 / 275 895 AI (Jensen & Jensen), aus der DE 10 2007 10 29 700 AI / EP 216 7631 AI (Feldmann) des Erfinders und aus der DE 10 2012 11 28 98 / EP 13 807 989.2 (Lüdtke et al.) sind Vorrichtungen und Verfahren zur anaeroben bakteriellen Vergärung von Stroh bekannt. Keine dieser Offenbarungsschriften kennt den Unterschied zwischen fossilem und atmosphärischem Kohlenstoff und fossilem und atmosphärischem C0 ₂ . Keine dieser Schriften erwähnt eine chemisch-physikalische Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs zwecks Vermeidung einer Reaktion mit Luftsauerstoff zu (atmosphärischem) C0 ₂ weder als Verfahren noch als Vorrichtung, schon gar nicht die chemisch-physikalische Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs, der noch in den Gärresten enthalten sein könnte. Schon gar nicht offenbaren diese Schriften die Einarbeitung atmosphärischen Kohlenstoffs, der chemisch-physikalisch stabilisiert ist, in landwirtschaftlich genutzten Boden zwecks Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus-Gehalts dieses Bodens. Schon überhaupt nicht beschreibt diese Schriften die Kombination eines solchen Verfahrens bzw. Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff- Herstellungs- und Nutzungssystem, das die gemäß LCA ermittelten THG-positiven THG- Emissionsmengen eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode er- mittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen Nullmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff- Gemisches zusammenführt.

Vorbekannt ist ferner die EP 07 846 568.9 (Feldmann) des Erfinders, die eine Biogasanlage und ein Verfahren zur Erzeugung von Biogas aus Stroh offenbart, bei dem die Gärreste aus der anaeroben bakteriellen Vergärung nach einer Dehydrierung zu Brennstoffpellets bzw. Brennstoffbriketts ge- presst werden. Auch diese Schrift kennt den Unterschied zwischen fossilem und atmosphärischem Kohlenstoff und fossilem und atmosphärischem C0 ₂ nicht. Sie erwähnt auch keine chemischphysikalische Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs, der ggf. noch in den Gärresten enthalten sein könnte, zwecks Vermeidung einer Reaktion mit Luftsauerstoff zu (atmosphärischem) C0 ₂ weder als Verfahren noch als Vorrichtung. Schon gar nicht offenbart die EP07846568.9 die Einarbeitung atmosphärischen Kohlenstoffs, der chemisch-physikalisch stabilisiert ist, in landwirtschaftlich genutzten Boden zwecks Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus-Gehalts dieses Bodens. Schon überhaupt nicht beschreibt die EP07846568.9 die Kombination eines solchen Verfahrens bzw. Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Herstellungs- und Nutzungssystem, das die gemäß LCA ermittelten THG-positiven THG-Emissionsmengen eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode ermittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen Nullmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff -Gemisches zusammenführt.

Weiterhin ist die US 2008/153145 AI (Harper) vorbekannt, die ein Verfahren und ein System zur Entledigung von Wirtschaftsdünger lehrt, insbesondere die Konversion von Milchkuh- Exkrementen zu Ethanol, Methan, Kohlenstoffdioxid und Düngemitteln. Das System der US2008/153145A1 besteht im Wesentlichen aus einem Auffangbunker für Kuhexkrement, einem Fermentationsreaktor mit„Methan-Auslass", einer Methan-Trocknungs- und Verdichtungseinheit, einem Methan-Drucktank, einer Destillationssäule, Lagertanks für Ethanol und C0 ₂ und aus einem Drehofen zur Herstellung von Düngergranulat. Als Einsatzstoff dient ausschließlich Milchkuhgülle. Aus Kot, Urin und Wasser bestehende Milchkuhgülle wird im Auffangbunker gesammelt. Bei der Weiterleitung der Gülle in den anaerob arbeitenden Fermentationsreaktor wird als Vorbehandlungsmaßnahme schwach säurehaltige Lösung zugemischt, um den ersten Schritt der anaeroben Vergärung, die Hydrolyse des nur zum Teil von den Kühen verdauten und wieder ausgeschiedenen Viehfutters (darunter Getreidekorn, Getreideganzpflanzensilage, Heu und Hülsenfrüchte) zu be- schleunigen. Nach einer einstündigen Hydrolyse wird zur Neutralisation der versauerten Hydrolyse-Masse ein basischer Stoff zugeführt. Die hydrolysierte Gülle wird nach der Neutralisation unter Zugabe einer schwachen wässrigen Zuckerlösung (0,01%) und Mikroorganismen der Art „Saccharomyces cerevisiae" in den Fermentationsreaktor gegeben. Bei der von diesen Mikroorganismen durchgeführten anaeroben Vergärung entstehen angeblich Ethanol und Kohlenstoffdioxid, die angeblich im Wasser gelöst bleiben. Nebenbei produzieren auch die in der Gülle enthaltenen Mikroorganismen Ethanol, Kohlenstoffdioxid und Methan. Auch dieses Ethanol und dieses Kohlenstoffdioxid bleiben angeblich im Wasser gelöst. Das im Fermentationsreaktor gebildete Methan steigt auf und bildet oberhalb der Wasserlinie dessen Atmosphäre. Das angeblich reine Methan wird über den Auslass des Fermentationsreaktors ggf. unterstützt durch eine Methan- Vakuumpumpe der Methan-Trocknungs- und Verdichtungseinheit zugeführt und danach einem Druckgastank. Als Verwendung gibt die US2008/153145A1 für das Methan nicht näher spezifizierten Gebrauch, Verkauf und Elektrizitätserzeugung an. Das im Wasser der Gärflüssigkeit gelöste Kohlenstoffdioxid wird wie auch das dort ebenfalls gelöste Ethanol mittels einer Destillationssäule aus dem Wasser abgeschieden und in den C0 ₂ -Drucktank bzw. in den Ethanol-Tank gepumpt. Als Verwendung für das erzeugte Kohlenstoffdioxid lehrt die US2008/153145A1 die„Verpressung" zu Trockeneis und dessen Verkauf, für das erzeugte Ethanol den Einsatz als Kraftstoff.

Abgesehen davon, dass die anaerobe bakterielle Vergärung kein reines Methan produziert, sondern - wie allgemein bekannt ist - ein aus Methan, Kohlenstoffdioxid, H ₂ S, Wasserstoff, Stickstoff, Ammoniak und anderen Gasen bestehendes Gasgemisch, das Biogas genannt wird, erzeugt die anaerobe bakterielle Vergärung auch - wie ebenfalls allgemein bekannt ist - kein Ethanol. Die US2008/153145 AI könnte also gar nicht bestimmungsgemäß arbeiten. Weder unterscheidet die US2008/153145A1 zwischen atmosphärischem und fossilem Kohlenstoff noch zwischen atmosphärischem und fossilem C0 ₂ . Mit dem Einsatz von Milchvieh-Gülle kommt zwar ausschließlich atmosphärischer Kohlenstoff zurück in die Erdatmosphäre, US2008/153145A1 benennt auch die THG-Wirkung der Gase Methan und Kohlenstoffdioxid, ergreift aber keine Maßnahmen zur Entfernung dieser Treibhausgase oder des zugrunde liegenden Kohlenstoffs aus der Erdatmosphäre. Der Erfinder der US2008/153145A1 unterliegt vielmehr dem irrigen Trugschluss, dass der Verkauf des C0 ₂ s oder dessen„Verpressung" zu Trockeneis oder der Einsatz von Methan zur Erzeugung von Elektrizität den (atmosphärischen) Kohlenstoff aus der Erdatmosphäre entferne - was aber nicht der Fall ist (siehe einleitende Ausführungen). Das Verfahren und das System der US2008/153145A1 sind deshalb nicht geeignet, den C0 ₂ -Bestand der Erdatmosphäre zu reduzie- ren; dabei ist ein negativer C0 ₂ -Bestand bzw. die Entfernung (atmosphärischen) C0 ₂ s aus der Erdatmosphäre zwingende Voraussetzung für den (mengenmäßigen) Ausgleich positiver (fossiler) C0 ₂ -Emissionen in die Erdatmosphäre. Die US2008/153145A1 beschreibt auch nicht die chemischphysikalische Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs zwecks Vermeidung einer Reaktion mit Luftsauerstoff zu (atmosphärischem) C0 ₂ weder als Verfahren noch als Vorrichtung. Schon gar nicht beschreibt die US2008/153145A1 eine stoffliche Substitution fossilen C0 ₂ s durch atmosphärisches C0 ₂ oder die Einarbeitung atmosphärischen Kohlenstoffs, der chemisch-physikalisch stabilisiert ist, in landwirtschaftlich genutzten Boden zwecks Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus-Gehalts dieses Bodens. Schon überhaupt nicht beschreibt die US2008/153145A1 die Kom- bination ihres Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Herstellungs- und Nutzungssystem, das die gemäß LCA ermittelten THG-positiven THG-Emissionsmengen eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode ermittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen Nullmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff -Gemisches zusammenführt.

Vorbekannt ist ferner die WO 2010/043799 A2 (Morin), die ein Verfahren und ein System zur Extrahierung von Kohlenstoffdioxid aus der Erdatmosphäre beschreibt. Das System besteht im Wesentlichen aus einem Biomasse-Hochtemperaturtrockner, einem Verschwelungsreaktor, einem thermochemischen Konverter bestehend aus einer Verbrennungskammer und einer mit dieser verbundenen Oxidationskammer, einem Gasreformator sowie einer Anlage zur Erzeugung synthetischer Kohlenstoffverbindungen. Als Einsatzstoff wird Biomasse verwendet, die Photosynthese-bedingt einen natürlichen Zwischenspeicher atmosphärischen C0 ₂ s darstellt. Die zerkleinerte Biomasse, die einen Wassergehalt von 40% bis 55% aufweist, wird im Biomasse- Hochtemperaturtrockner mit 400°C bis 600°C heißer, sauerstoffarmer Abluft aus der Oxidationskammer auf eine Restfeuchte von 10% bis 15% getrocknet. Die nicht näher spezifizierte Abluft der Oxidationskammer, die mehr als 70% der Abgase der gesamten Anlage ausmacht, wird nach dem Trocknungsvorgang zusammen mit dem aus der Biomasse entzogenen Wasser aus dem Biomassetrockner in die Atmosphäre entlassen. Die getrocknete Biomasse wird im Pyrolysereaktor unter Einsatz zusätzlichen Sauerstoffs in einem aus der Oxidationskammer kommenden, 400°C bis 800°C heißes Feststoffbett aus Metalloxid bei 700°C bis 1.000°C zu einem Schwelgas verschwelt. Im Gasreformator wird die stoffliche Zusammensetzung des aus dem Verschwelungsreaktor kommenden Schwelgases„angepasst" und zwar bei 1.200°C bis 1.400°C durch eine mit Sauerstoff unterstützte Verbrennung der im Schwelgas enthaltenen Stoffe Teer und Methan. Das im Wesentlichen aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserdampf bestehende, ggf.„angepasste" Schwelgas wird sodann in diesem Gasreformator mittels einer CO-Shift-Reaktion in Wasserstoff und Kohlen- stoffdioxid reformiert. Dieses Mischgas wird chemischen Anlagen zugeführt, die daraus synthetische Kraftstoffe herstellen wie z.B. Methanol oder DME. Der bei der Verschwelung der Biomasse anfallende Verschwelungsrest (Kohlenstoff-haltige Koksasche) wird mit einem im thermochemischen Kreislauf umlaufenden Metalloxid vermischt, in den Verbrennungsreaktor geleitet und dort unter Zufuhr eines umlaufenden, aus Metalloxid bestehenden Flussbettmaterials und verfahrens- intern erzeugtem C0 ₂ sowie verfahrensextern hergestelltem C0 ₂ verbrannt. Der für die Verbrennung des Verschwelungsrestes benötigte Sauerstoff entstammt dem oxidierten metallenem Flussbettmaterial, das im Verbrennungsreaktor eine Reduktionsreaktion und in der Oxidationskammer eine Oxidation durchläuft und das in einem Kreislauf ständig zwischen dem Verbrennungsreaktor und der Oxidationsreaktor ausgetauscht wird. Das im Verbrennungsreaktor bei der Verbrennung des Verschwelungsrestes entstehende C0 ₂ wird abgekühlt, entstaubt, entwässert und sodann in 3 Teilströme aufgeteilt: ein C0 ₂ -Teilstrom 1 wird für den Abtransport verdichtet und nach einem entsprechenden Transport in grundwasserhaltigen Erdschichten eingelagert; ein C0 ₂ -Teilstrom 2 wird in den Verschwelungsreaktor zur Steuerung bzw. Regelung der dort ablaufenden Reaktionen geleitet und ein C0 ₂ -Teilstrom 3 wird in den Verbrennungsreaktor zurückgeführt zur Steuerung der dort ablaufenden Reaktionen. Zur Sicherstellung der Oxidation des betont reaktionsfreudigen metallenen Flussbettmaterials wird der Oxidationskammer Sauerstoff zugeführt. Das 400°C bis 600°C heiße Abgas der Oxidationskammer besteht angeblich aus luftarmer (gemeint ist wohl sauerstoffarmer) Abluft, die in den Biomassetrockner geführt wird.

Grundsätzlich wird der C0 ₂ -Bestand der Atmosphäre nur dann reduziert, wenn das C0 ₂ wirklich dauerhaft aus der Erdatmosphäre entfernt wird. Das ist bei der WO2010/043799A2 aber nicht der Fall. Abgesehen davon, dass die Einlagerung von C0 ₂ in grundwasserführenden Erdschichten (Aquiferen) das Grundwasser wie bei der Fördermethode des Frackings in umwelttechnisch nicht vertretbarer Weise verunreinigt (versauert), ist diese C0 ₂ -Einlagerung keine dauerhafte. Wie WO2010/043799A2 selbst feststellt, kann das Grundwasser schon nach relativ kurzer Zeit wieder an die Erdoberfläche treten und dort das im Wasser gelöste C0 ₂ wieder freisetzen - womit die gesamte C0 ₂ -Sequestrierung hinfällig wird. Ferner ist es mit der Konversion atmosphärischen Kohlenstoff-haltigen C0 ₂ s in Energieträger oder in Kohlenstoff-haltige Stoffe allein nicht getan. Die Konversion des atmosphärischen Kohlenstoffs bzw. des C0 ₂ s z.B. in elektrische Energie oder in einen Kraftstoff entfernt den Kohlenstoff nicht aus der Atmosphäre, denn bei der Nutzung des gemäß der WO2010/043799A2 erzeugten Energieträgers bzw. Kraftstoffes findet eine Verbren- nung des Kohlenstoffs mit Luftsauerstoff statt, die C0 ₂ produziert - womit das C0 ₂ zurück in die Atmosphäre gelangt. Das Außerachtlassen der auf der Stufe der (Kohlenstoff-)Nutzung anfallenden C0 ₂ -Emissionen zeigt, dass die WO 2010 / 043799 A2 die Treibhausgasanalyse bzw. die Ermittlung der THG-Mengen nicht mit der LCA-Methode vornimmt. Abgesehen davon, dass die von der WO2010/043799A2 gelehrte C0 ₂ -Sequestrierung keine wirklich dauerhafte ist, würde nach Nutzung der gemäß WO2010/043799A2 erzeugten Energieträger auch nur ein sehr kleiner Teil des in der Biomasse enthaltenen Kohlenstoffs bzw. des daraus erzeugten C0 ₂ s endgelagert, nämlich der aus der Verbrennung des Verschwelungsrestes resultierende C0 ₂ -Teilstrom 1. Diese Mini- Einlagerung wird schon benötigt, um die THG-Emissionen des Energieeinsatzes zu kompensieren, der nicht prozess-intern abgedeckt werden kann, darunter der Energieeinsatz für die Erzeugung des benötigten Sauerstoffs. Folglich sind weder das Verfahren noch das System der WO2010/043799A2 THG-negativ.

Die WO2010/043799A2 beschreibt auch nicht die chemisch-physikalische Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs zwecks Vermeidung einer Reaktion mit Luftsauerstoff zu (atmosphärischem) C0 ₂ weder als Verfahren noch als Vorrichtung. Schon gar nicht beschreibt die WO2010/043799A2 eine stoffliche Substitution fossilen C0 ₂ s durch atmosphärisches C0 ₂ oder die Einarbeitung atmosphärischen Kohlenstoffs, der chemisch-physikalisch stabilisiert ist, in landwirtschaftlich genutzten Boden zwecks Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus-Gehalts dieses Bodens. Schon überhaupt nicht beschreibt die WO2010/043799A2 die Kombination ihres Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Herstellungs- und Nutzungssystem, das die ge- mäß LCA ermittelten THG-positiven THG-Emissionsmengen eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode ermittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen Nullmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Gemisches zusammenführt.

Vorbekannt ist ferner die DE 10 2010 017 818.7 / EP 2536839 AI / WO 2011 1011 37 A1-A8 (Feldmann) des Erfinders, die ein Verfahren und eine Anlage zur Herstellung von CBM (Compressed BioMethane) als treibhausgasfreien Kraftstoff offenbart. Das Verfahren und die Anlage der Erfindung dienen zur Erzeugung von THG-emissionsreduzierten Energieträgern (Compressed BioMethane CBM) nach dem Verfahren der anaeroben bakteriellen Vergärung. Sie umfassen u.a. ein Modul zur Abscheidung und ekuperation von regenerativem (atmosphäri- schem) C0 ₂ . Das abgeschiedene und rekuperierte atmosphärische C0 ₂ wird a) entweder einem geologischen Endlager zugeführt oder b) als Substitut für fossiles C0 ₂ eingesetzt oder c) einer Reformierungsanlage zugeführt, in der es zu CH ₄ und/oder CH ₃ OH reformiert wird. Die erzeugten Energieträger werden als THG-emissionsreduzierte Kraftstoffe eingesetzt. Die Gärreste aus der ein-oder mehrstufigen anaeroben bakteriellen Vergärung substituieren entweder Mineraldünger oder sie werden nach einer Separation in eine eher feste und eine eher flüssige Phase zu Düngemitteln bzw. Düngemittelkomponenten aufbereitet. Die THG- Emissionsminderungsleistung der erzeugten Energieträger kann so hoch sein, dass sie THG-negativ werden. Das erzeugte, ggf. THG- negative BioMethan kann mit Erdgas (CNG) zu einem Mischgas vermischt werden, dessen THG- Emissionswert über den zugemischten CNG-Anteil eingestellt wird. D.h., das Mischgas kann so- wohl positive THG-Emissionswerte annehmen als auch negative THG-Emissionswerte. Ebenso ist es möglich, über die Vermischung von THG-negativem BioMethan und THG-positivem CNG ein exakt THG-neutrales Mischgas herzustellen, dessen THG-Emissionswert bei 0,0 gC0 ₂ -Äq/MJ bzw. 0,0 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi liegt. Die DE 10 2010 017 818.7 / EP 253 68 39A1, die bereits den Unterschied zwischen fossilem und atmosphärischem C0 ₂ kennt und thematisiert, beschreibt gleichwohl noch keinen atmosphärischen Kohlenstoff. Diese Offenbarungsschrift beschreibt auch keine chemischphysikalische Stabilisierung von in Gärresten noch enthaltenem atmosphärischem Kohlenstoff zwecks Vermeidung einer Reaktion mit Luftsauerstoff zu (atmosphärischem) C0 ₂ weder als Verfahren noch als Vorrichtung. Schon gar nicht offenbart die DE 102010017818.7 / EP2536839A1 die Einarbeitung atmosphärischen Kohlenstoffs, der chemisch-physikalisch stabilisiert ist, in landwirt- schaftlich genutzten Boden zwecks Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus-Gehalts dieses Bodens. Schon überhaupt nicht beschreibt die DE 102010017818.7/EP2536839A1 die Kombination eines solchen Verfahrens bzw. Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff- Herstellungs- und Nutzungssystem, das die gemäß LCA ermittelten THG-positiven THG- Emissionsmengen eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode er- mittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen Nullmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff- Gemisches zusammenführt.

Vorbekannt ist zudem die DE 10 2011 051 250 / EP 272 40 81 (Feldmann) des Erfinders, die die Herstellung von Pyrolysegas mittels Vergasungsanlagen, von Biogas mittels Biogasanlagen und von Rauchgas mittels Feuerungsanlagen beschreibt, wobei Separationsanlagen aus diesen Gasen atmosphärisches C0 ₂ abtrennen. Das atmosphärische C0 ₂ wird rekuperiert und nach einer Zwi- schenspeicherung in ein geologisches Endlager geführt (sequestriert) oder in eine Industrieanlage zur Substitution fossilen C0 ₂ s oder in eine Anlage zur Erzeugung synthetischer Kraftstoffe wie z.B. SynMethan, Methanol, Ethanol, Oktan, Butan oder Propan. Die resultierenden absoluten THG- Mengenminderungen im Bestand der Erdatmosphäre und die durch (fossilen) Kraftstoffverbrauch erzeugten THG-Mehrmengen werden zu einer THG-Gesamtmenge zusammengeführt, wobei der resultierende, gemäß IPCC (LCA) ermittelte, in der technischen Einheit gC0 ₂ -Äquivalent / MJ bzw. gC0 ₂ -Äquivalent / kWh _H i gemessene LCA-THG-Emissionswert des mindestens einen erzeugten Kraftstoffs um mindestens 5%, vorzugsweise um mindestens 50%, besonders vorzugsweise um mindestens 85% und insbesondere um 100% entlastet wird. Die DE102011051250/EP2724081, die bereits den Unterschied zwischen fossilem und atmosphärischem C0 ₂ kennt und thematisiert, beschreibt gleichwohl noch keinen atmosphärischen Kohlenstoff. Diese Offenbarungsschrift beschreibt auch keine chemisch-physikalische Stabilisierung von in Gärresten noch enthaltenem atmosphärischem Kohlenstoff zwecks Vermeidung einer Reaktion mit Luftsauerstoff zu (atmosphärischem) C0 ₂ weder als Verfahren noch als Vorrichtung. Schon gar nicht offenbart die DE102011051250/EP2724081 die Einarbeitung atmosphärischen Kohlenstoffs, der chemisch-physikalisch stabilisiert ist, in landwirtschaftlich genutzten Boden zwecks Aufrechterhaltung oder Verbesserung des Humus-Gehalts dieses Bodens. Schon überhaupt nicht beschreibt die DE 10 2011 051250 / EP 272 40 81 die Kombination eines solchen Verfahrens bzw. Systems mit einem Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Herstellungs- und Nutzungssystem, das die gemäß LCA ermittelten THG-positiven THG-Emissionsmengen eines Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes mit ebenfalls nach der LCA-Methode ermittelten THG-negativen Emissionsmengen eines anderen, kompatiblen Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes zu einer ausgeglichenen Nullmenge eines entsprechenden Kraft-, Heiz- oder Brennstoff-Gemisches zusammenführt.

Es gibt damit kein Verfahren und auch kein System zur Konversion von Biomasse in marktfähige Kraft-, Heiz- oder Brennstoffe, die ihre Treibhausgas-Emissionsminderungsleistung daraus herleiten, dass sie atmosphärischen Kohlenstoff, der noch in den Konversionsresten enthalten ist, chemisch-physikalisch stabilisieren und somit von der Reaktion mit Luftsauerstoff abhalten - wodurch die THG-Emissionswerte der erzeugten Energieträger reduziert werden. Schon gar nicht gibt es Verfahren und Systeme zur Erzeugung von Kraft-, Heiz- oder Brennstoffen, deren THG- Emissionsminderungsleistung aufgrund der Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs so hoch ist, dass die in der Erdatmosphäre befindliche THG-Menge (der THG-Bestand) zurückgeht. Weiterhin ist die Kombination der Erzeugung biogener Energieträger mit der Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs und mit der Sequestrierung atmosphärischen Kohlenstoffs unbekannt. Ferner gibt es kein Verfahren und kein System zur Kraftstoff-, Heizstoff- oder Brennstoff-Herstellung, das chemisch-physikalisch stabilisierten Kohlenstoff nutzt, um die Qualität land- oder forstwirtschaftlich genutzter Böden aufrechtzuerhalten oder zu verbessern.

4. Aufgabe

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ein System bereitzustellen, das die THG- Emissionsminderungsleistung bestehender Verfahren und Systeme zur Herstellung von Kraft-, Heiz- oder Brennstoffen verbessert, insbesondere so verbessert, dass die THG-Emissionswerte der erzeugten Kraft-, Heiz- oder Brennstoffe negativ werden - der in der Erdatmosphäre befindliche THG-Bestand trotz Nutzung der erzeugten Energieträger also kleiner wird.

Aus der Sicht des Energieerzeugers ist die Einarbeitung von Ernteresten, insbesondere von Stroh, in den Ackerboden unnützes Verrotten auf dem Feld. Aus der Sicht des Landwirts und der ausgewiesenen Experten der Agrarwissenschaft ist es zur gesetzlich verankerten Aufrechterhaltung des Humus-Gehalts bzw. der Bodenqualität unbedingt erforderlich, dass ein gewisser Mindestanteil des Strohaufwuchses auf den Feldern verbleibt. Da letztere Sichtweise ethischen, gesetzlichen und politischen Vorrang hat, ist der alljährlich neu vorhandene Strohaufwuchs mit einem Anteil von ca. 1/3 nur sehr eingeschränkt für die energetische Verwertung nutzbar. Damit steht der Strohaufwuchs auch für die Herstellung von Kraftstoff bzw. Heizstoff bzw. Brennstoff nur stark eingeschränkt zur Verfügung. Keines der vorbekannten Verfahren und keine der vorbekannten Anlagen, Vorrichtungen und Systeme kann die 2/3 des Strohaufwuchses, die im Durchschnitt zur Aufrechterhaltung des Humus-Gehalts der landwirtschaftlichen Nutzflächen dort verbleiben müssen, für die energetische Nutzung zugänglich machen.

Es ist deshalb weitere Aufgabe der Erfindung, die unterschiedlichen Fachgebiete der Erzeugung von Kraft-, Heiz- und Brennstoffen und der Landwirtschaft in einer neuen Querschnittstechnologie zusammenzuführen und ein Verfahren und ein System bereitzustellen, mit denen erstens mindestens ein THG-negativer biogener Energieträger erzeugt werden kann, der mit einem kompatiblen THG-positiven Energieträger zu einem THG-neutralen Misch-Kraftstoff (bzw. Misch-Heizstoff, Misch-Brennstoff) vermischt werden kann und mit denen zweitens mindestens ein Teil der 2/3 des Strohaufwuchses, die bislang nicht energetisch genutzt werden können, der energetischen Nutzung zugänglich gemacht wird und die dabei das Ziel des Landwirts erfüllen, trotz Strohentnahme bzw. -abfuhr die Bodenqualität seiner Ackerflächen und Felder, insbesondere den Humus- Gehalt seiner Ackerflächen und Felder, aufrecht zu erhalten oder gar noch weiter zu verbessern.

5. Lösung & Vorteile

Zur Lösung der Aufgabe stellt die Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ein System ge- mäß Anspruch 27 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und in dieser Beschreibung offenbart. Der Wortlaut aller Ansprüche wird durch die Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Wenn im Folgenden vom Stand der Technik die Rede ist, soll jeweils auch die Technik umfasst sein, die als Verfahren bzw. Methode und/oder als Vorrichtung bzw. System in der Praxis ange- wendet wurde und ggf. noch angewendet wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Verbesserung der THG- Emissionsminderungsleistung von Kraft-, Heiz- und Brennstoffen und zur Anreicherung landwirtschaftlich genutzter Flächen mit Humus-C, wobei diese Aufgaben vorzugsweise gleichzeitig erfüllt werden können aber nicht gleichzeitig erfüllt werden müssen. Die THG- Emissionsminderungsleistung der Kraft-, Heiz- oder Brennstoffe ist dabei so hoch, dass nicht nur gegenüber der fossilen Referenz eine erhebliche THG-Emissionsminderung erzielt werden kann, sondern dass die THG-Bilanz bzw. die THG-Emissionsmenge des erzeugten Kraft-, Heiz- oder Brennstoffs sogar negativ werden kann, d.h., dass sich nach der Herstellung, Bereitstellung und Nutzung des Kraft-, Heiz- oder Brennstoffs eine geringere Treibhausgasmenge in der Erdatmo- Sphäre befinden als vorher.

Der Effekt der Dekarbonisierung der Erdatmosphäre, der zu einer THG-Negativität (bzw. zu einer negativen THG-Emissionsmenge) führen kann, wird erfindungsgemäß zum Ersten erreicht, indem Kohlenstoff-haltige Reste einer ersten Biomassekonversion mittels einer chemisch-physikalischen Behandlung wie z.B. einer Karbonisierung (Auswahl aus Pyrolyse, Verschwelung, Torrefizierung, hydrothermale Carbonisierung HTC, vapothermale Karbonisierung, Vergasung und beliebige Kombination aus diesen Behandlungsmethoden) in BioKohle bzw. Pflanzenkohle bzw. Biokoks konvertiert werden und in den Resten der Biomassekonversion enthaltener atmosphärischer Kohlenstoff dabei derart chemisch-physikalisch stabilisiert wird, dass er unter normalen Umständen - zu denen nicht die Verbrennung gehört - nicht bzw. kaum noch mit anderen Stoffen reagiert, insbesondere nicht mit (Luft-)Sauerstoff.

Wenn im Folgenden keine anderen Angaben zu den Parametern Aufheizung, Reaktionstemperatur, Sauerstoffversorgung und Reaktionsdruck gemacht werden, soll unter„HTC" die thermoche- mische Konversion von Biomasse-haltiger wässriger Suspension unter Sauerstoffmangel und unter Druck von > 1,2 bar bei einer Reaktionstemperatur von mehr als 150°C und weniger als 350°C verstanden werden, wobei Produkte der HTC Prozesswasser und HTC-Kohle sind. Dementsprechend wird unter„Torrefizierung" die thermochemische Konversion von Biomasse unter Sauer- Stoffmangel bei einer Reaktionstemperatur von mehr als 150°C und weniger als 350°C verstanden, wobei das Produkt der Torrefizierung torrefizierte Biomasse ist. Unter„Pyrolyse" wird entsprechend die thermochemische Konversion von Biomasse unter Sauerstoffmangel bei einer Reaktionstemperatur von mehr als 300°C bis 1000°C verstanden, wobei Produkte der Pyrolyse brennbares Gas, Bio-/Pflanzenkohle und Öle sind. Wenn im Folgenden nur von„Pyrolyse" die Rede ist, sollen auch die Niedertemperatur-Pyrolyse und die Hochtemperatur-Pyrolyse umfasst sein, es sei denn, aus dem jeweiligen Zusammenhang ergibt sich etwas anderes. Unter„Vergasung" wird entsprechend die thermochemische Konversion von Biomasse unter mäßigem bis keinem Sauerstoffmangel bei einer Reaktionstemperatur von mehr als 500°C bis 1200°C verstanden, wobei Produkte der Vergasung brennbares Gas und Bio-/Pflanzenkohle sind. Unter„Verbren- nung" wird entsprechend die thermochemische Konversion von Biomasse unter Sauerstoffüber- schuss bei einer Reaktionstemperatur von mehr als 650°C bis 1600°C verstanden, wobei Produkte der Verbrennung heißes Abgas (Rauchgas) und Asche sind.

Durch die chemisch-physikalische Stabilisierung wird insbesondere die natürliche Reaktionsfähigkeit des atmosphärischen Kohlenstoffs mit (Luft-)Sauerstoff unterbunden bzw. stark einge- schränkt, es kann also außer durch Verbrennung kein C0 ₂ mehr entstehen. Wenn die Bio- /Pflanzenkohle bzw. der Biokoks wo auch immer vor aggressiven Bedingungen geschützt (eingelagert wird, wird der Erdatmosphäre Kohlenstoff entzogen - es kommt zu einer (gewünschten) Dekarbonisierung der Erdatmosphäre.

Vorzugsweise werden die erzeugte Bio-/Pflanzenkohle bzw. der Biokoks in Böden (land- oder forstwirtschaftlich genutzte Böden, Wüsten, Permafrostböden, Geröllfelder etc.), Wassermassen (Ozeane, Seen, Aquifere) oder in aufgelassene Steinbrüche, Kavernen oder Bergwerke eingebracht, einfach nur witterungsgeschützt in Gebäuden gelagert oder in den (Acker-)Boden eingearbeitet. Aufgrund der chemisch-physikalischen Stabilisierung des atmosphärischen Kohlenstoffs und der resultierenden Abbauresistenz bleibt der in der Bio-/Pflanzenkohle bzw. in dem Biokoks enthaltene atmosphärische Kohlenstoff nach der Einarbeitung in den Boden, vorzugsweise nach Einarbeitung in die Ackerkrume, dauerhaft dort und erhöht dort besonders vorzugsweise den stabilen Dauerhumus-Pool.

Hierzu ist auf dem Feld belassenes Stroh nicht geeignet. Innerhalb von maximal 30 Jahren verrottet es nämlich in einem aeroben Oxidationsprozess und/oder wird wie andere in den Boden ein- gebrachte bzw. dort belassene organische Primärsubstanz (OPS) von den Bodenorganismen letztlich zu C0 ₂ und H ₂ 0 zersetzt. Dies gilt auch für Holz, das in den Boden eingebracht wird. Die Abbauprozesse verlaufen dabei degressiv, d.h., anfänglich sind die Abbauraten bzw. die Abbaueffekte hoch. Im Laufe der Zeit nehmen sie zwar ab, gleichwohl ist von dem in den Ackerboden eingearbeiteten Stroh bzw. Holz schon sehr bald nicht mehr viel übrig. Während auf dem Acker belas- senes Stroh und in ihm enthaltener atmosphärischer Kohlenstoff nach ca. 30 Jahren nicht mehr in der Ackerkrume vorhanden sind, ist dies bei Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht der Fall. Trotz teilweiser Konversion in Kraft-, Heiz- oder Brennstoff kann ein Teil des in dem Stroh gebundenen atmosphärischen Kohlenstoffs in stabilisierter Form in den Boden gelangen und dort für hunderte bzw. tausende von Jahren verbleiben. Dadurch erhöht sich der Humus-Bestand, ins- besondere der Bestand an stabilem Dauerhumus. Die erfindungsgemäße Strohabfuhr und die erfindungsgemäße Strohbehandlung führen damit hinsichtlich der Bodenqualität zu einem besseren Endzustand als der Verbleib des Strohaufwuchses auf den Feldern.

Der Effekt der Dekarbonisierung, der zu einer THG-Negativität (bzw. zu einer negativen THG- Emissionsmenge) führen kann, wird zum Zweiten dadurch erzielt, dass stabilisierter, lediglich teil- stabilisierter oder nicht stabilisierter atmosphärischer Kohlenstoff in Form von Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks, nativem Stroh oder Stroh-haltigen Gärresten in tiefere Bodenschichten eingebracht wird, in denen es weder eine Bodenatmung gibt noch eine aerobe Rotte. D.h., weder Bodenorganismen noch Luftsauerstoff greifen den eingebrachten Kohlenstoff an. In diesem Fall ist eine Stabilisierung des atmosphärischen Kohlenstoffs durch Pyrolyse bzw. Torrefizierung / HTC / vapothermale Karbonisierung etc. nicht unbedingt erforderlich. Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann deshalb darin bestehen, dass eine Auswahl aus nativem Stroh, Stroh-haltigen Gärresten, Holz, teil-stabilisierte Bio-/Pflanzenkohle und nicht stabilisierte Bio/Pflanzenkohle sowie eine beliebige Kombination dieser Stoffe in tiefere Bodenschichten eingebracht wird, in denen es weder eine Bodenatmung gibt noch eine aerobe Rotte.

Da der Kohlenstoff der Biomasse vor seiner Einlagerung mittels Photosynthese in die pflanzliche Biomasse in Form von C0 ₂ Teil der Erdatmosphäre war und somit atmosphärischen Kohlenstoff darstellt, entspricht die dauerhafte (End-)Lagerung dieses atmosphärischen Kohlenstoffs einer Sequestrierung, d.h. der atmosphärische Kohlenstoff wird dauerhaft aus der Erdatmosphäre entfernt. Diese Dekarbonisierung der Erdatmosphäre wird dem Produkt des Verfahrens - also dem erzeugten Energieträger (Kraftstoff, Heizstoff, Brennstoff) - zugeschrieben. Die THG-Negativität (negative THG-Emissionsmenge) des erzeugten Energieträgers entsteht dabei dadurch, dass der vorstehend beschriebene (in C0 ₂ -Äquivalente umgerechnete) negative Effekt der Dekarbonisierung (deutlich) größer ausfällt als die Summe aller (in C0 ₂ -Äquivalente umgerechneten) positiven THG-Effekte der Herstellung, Bereitstellung und Nutzung des Kraft-, Heiz- oder Brennstoffs. M.a.W., nach der Herstellung, Bereitstellung und Nutzung des Energieträgers (Kraft-, Heiz- oder Brennstoffs) befindet sich eine geringere Treibhausgasmenge in der Erdatmosphäre als vorher.

Insofern stellt ein Verfahren, bei dem mindestens ein Anteil der bzw. des atmosphärischen Kohlenstoff enthaltenden Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses in einem zusätzlichen Verfahrensschritt zum Basisverfahren des Anspruchs 1 im Erdboden (geologischen Formationen), in stehenden Gewässern, im Ozean oder in Aquiferen sequestriert (endgelagert) wird, vorzugsweise in landwirtschaftlich oder forstwirtschaftlich genutzten Böden, besonders vorzugsweise in nicht oder nicht mehr landwirtschaftlich oder forstwirtschaftlich genutzten Böden und insbesondere in Mooren, Wüsten- oder Permafrostböden, eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Wenn die (der) chemisch-physikalisch stabilisierte bzw. teilstabilisierte BioKohle bzw. Pflanzenkohle bzw. Biokoks in landwirtschaftlich genutzte Böden eingebracht wird und dabei bestimmte Nebenbedingungen (u.a. Aufladung der Aktivkohle-ähnlichen Bio-/Pflanzenkohle bzw. des Biokokses mit Nährstoffen) beachtet werden, wird die Bodenqualität verbessert, insbesondere erhöhen sich der Humus-Gehalt und der Humus-C-Bestand dieser Böden, vor allem der Humus-C-Bestand im stabilen Dauerhumus-Pool. Gleichzeitig findet eine dauerhafte Sequestrierung chemisch stabilisierten atmosphärischen Kohlenstoffs statt. Durch die dauerhafte Sequestrierung chemisch stabilisierten atmosphärischen Kohlenstoffs wird verhindert, dass dieser mit (Luft-)Sauerstoff zu C0 ₂ reagiert oder - wie in Reisfeldern - von Bodenorganismen anaerob zu Methan (CH ₄ ) umgesetzt wird. Damit können weder C0 ₂ noch CH ₄ aus dem Boden in die Erdatmosphäre entweichen. Auf- grund des molaren Anteils von Kohlenstoff C am Kohlenstoffdioxid-Molekül C0 ₂ in Höhe von 12,0107 / 44,01 = 27,291% verhindert die Sequestrierung chemisch stabilisierten atmosphärischen Kohlenstoffs die Emission einer C0 ₂ -Masse, die um den Faktor 3,664 (1/27,291%) größer ist als die Masse des sequestrierten Kohlenstoffs. Die Sequestrierung von 1 Tonne stabilisierten atmosphärischen Kohlenstoffs verhindert also die Bildung von 3,664 Tonnen C0 ₂ .

Aufgrund des molaren Anteils von Kohlenstoff C am Methan-Molekül CH ₄ in Höhe von 12,0107 / 16,043 = 74,866% verhindert die Sequestrierung chemisch stabilisierten atmosphärischen Kohlenstoffs die Emission einer CH ₄ -Masse, die um den Faktor 1,336 (1/74,866%) größer ist als die Masse des sequestrierten Kohlenstoffs, pro 1 Tonne Kohlenstoff C also 1,336 Tonnen CH ₄ . Da die THG- Wirkung des Treibhausgases Methan bekanntlich um den Faktor 25 höher ist als die des Treib- hausgases Kohlenstoffdioxid, entspricht die Nicht-Emission von 1,336 Tonnen Methan der NichtEmission von 33,4 Tonnen C0 ₂ .

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann nicht nur stabilisierte Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks dem Boden appliziert werden, sondern auch eine erste Mischung aus stabilisierter und wenig stabilisierter (teilstabilisierter) Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks und eine zwei- te Mischung aus stabilisierter und gar nicht stabilisierter Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks. Ferner kann auch eine dritte vierteilige Mischung appliziert werden, die aus a) stabilisierter Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks besteht sowie aus b) teilstabilisierter Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks, c) nicht stabilisierter Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks und / oder d) nicht behandelten Gärresten. Die Anteile der vier Komponenten dieser Mischung können jeweils 0% - 100% betragen unter der selbstver- ständlichen Nebenbedingung, dass die Summe der vier Komponenten 100% nicht übersteigt.

Die Stabilisierung der bzw. des Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses (genauer: des in der Bio- /Pflanzenkohle bzw.im Biokoks enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs) wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Kohlenstoff-haltigen Reste aus einer ersten Biomasse-Konversion (anaerobe bakterielle Vergärung zu Biogas, Fermentation zu Ethanol, Umesterung zu BioDiesel oder BioKerosin, Vergasung und Synthese zu synthetischem Diesel bzw. synthetischem Benzin bzw. synthetischem Kerosin bzw. synthetischem Methanol, Methanol-Synthese, DME-Synthese etc.) unter Sauerstoffmangel bei einer Temperatur von 100°C - 1.600°C, vorzugsweise bei einer Temperatur von 200°C - 1.200°C, insbesondere bei 300°C - 1.000°C und im besten Fall bei 400°C - 900°C einer Karbonisierung unterzogen werden. Bei der Karbonisierung werden zunächst aus Makro- und Mikroporen leicht zersetzbare Verbindungen aufgelöst (vergast), während ein aus Kohlenstoff und polyaromatischen Kohlenstoffverbindungen bestehendes starres Gerüst mit seinen stabileren und schwerer abbaubaren Strukturen erhalten bleibt. Die eingesetzten Konversionsreste werden also in brennbare Gase und Kohlenstoff-haltige Bio-/ Pflanzenkohle bzw. in Biokoks umgesetzt.

Vorzugsweise beträgt der bei der zumindest teilweisen chemisch-physikalischen Stabilisierung der Konversionsreste auftretende Verlust an atmosphärischem Kohlenstoff maximal 95%, besonders vorzugsweise maximal 60%, insbesondere maximal 40% und bestenfalls maximal 30%.

Vorzugsweise beträgt der bei der Karbonisierung der Konversionsreste aus der ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion auftretende Trockenmasse-Verlust maximal 95%, besonders vorzugs- weise maximal 60%, insbesondere maximal 40% und bestenfalls maximal 30%.

In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt der Kohlenstoffgehalt der erzeugten Bio- /Pflanzenkohle bzw. des erzeugten Biokokses mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 40%, besonders vorzugsweise mindestens 60%, insbesondere mindestens 70% und im besten Fall mindestens 80%. In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen liegt das molare H/C-Verhältnis a) des gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten (teil-)stabilisierten atmosphärischen Kohlenstoffs, b) der erzeugten, stark C-haltigen Bio-/Pflanzenkohlen C bis E, c) der Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur H und/oder d) der Bio-/Pflanzenkohle-Konversionsrest-Mischung I bei <0,8, vorzugsweise bei <0,7 und besonders vorzugsweise bei <0,6, und/oder deren molares O/C-Verhältnis bei <0,8 und vorzugsweise bei <0,6 und besonders vorzugsweise bei <0,4.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung erfolgen die Aufheizung und die Karbonisierung der Reste aus der ersten Biomasse-Konversion gemäß einer beliebigen Auswahl aus den folgenden Reaktionsparametern: Aufheizung relativ langsam, Reaktionszeit relativ lange, Reaktionstemperatur relativ hoch, Reaktionsdruck relativ hoch. Je langsamer das Aufheizen der Konversionsreste vorgenommen wird, je länger die Konversionszeit dauert, je höher die Reaktionstemperatur ausfällt und je höher der Reaktionsdruck ist, desto stabiler wird die erzeugte Bio- /Pflanzenkohle bzw. der erzeugte Biokoks gegen chemische Reaktionen und gegen Abbau durch Bodenorganismen. Es ist also vorteilhaft, die zugeführte Biomasse nur langsam aufzuheizen und eine sogenannte Hochtemperatur-Karbonisierung vorzunehmen, diese ggf. besonders langsam und/oder sogar unter Druck. Vorzugsweise dauert die Aufheizung_der zu karbonisierenden Masse auf Reaktionstemperatur deshalb länger als 1 Sekunde, besonders vorzugsweise länger als 10 Minuten und insbesondere länger als 100 Minuten. Vorzugsweise wird die Reaktionsmasse der Reaktionstemperatur für mehr als 1 Sekunde ausgesetzt, besonders vorzugsweise für mehr als 50 Minuten und insbesondere für mehr als 500 Minuten. Die Reaktionstemperatur beträgt vorzugsweise mehr als 150°C, besonders vorzugsweise mehr als 300°C und insbesondere mehr als 600°C. Vorzugsweise entspricht der Druck im Reaktionsbehälter dem Druck der Umgebung, besonders vorzugsweise > 1 bar und insbesondere > 5 bar und im besten Fall > 10 bar.

Vorzugsweise erfolgt die Karbonisierung in Form einer Pyrolyse. Eine Pyrolyse funktioniert umso besser bzw. effektiver, je trockener die Reaktionsmasse ist. Die zu pyrolysierenden Reste aus der ersten Biomasse-Konversion weisen deshalb vorzugsweise einen Trockensubstanzgehalt (TS- Gehalt) von mindestens 35% auf, besonders vorzugsweise mindestens 50% TS und insbesondere mindestens 60% TS.

Infolge ihrer sehr porösen äußeren und inneren Oberfläche, die bei Pyrolysekohlen sehr viel grö- ßer ist als bei HTC-Kohlen, verfügen Pyrolysekohlen über eine hohe Wasseraufnahmekapazität, was im Fall der Einarbeitung in den Boden dazu führt, dass der Boden nach der Applikation von Pyrolysekohle Wasser besser speichern kann. Außer in tonreichen Lehmböden nimmt die Wasserspeicherkapazität insbesondere sandiger Böden nach der Gabe von Bio- /Pflanzenkohlen/Biokoks deutlich zu, wobei sogar auch für schwere Tonböden eine Zunahme des pflanzenverfügbaren Wassers festzustellen ist, wenn sie mit pyrolysierter Strohkohle versetzt werden. Dagegen kann mit Holzhackschnitzelkohle keine derartige Wirkung erzielt werden. Das Substrat Stroh hat hier Vorteile, die auf einer anderen Porenstruktur beruht. Besonders positiv sind die Effekte der Kohleapplikation von Pyrolysekohlen auf das Wasserspeichervermögen bei sandigen Böden. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung werden deshalb vor- zugsweise Stroh-haltige Reste einer ersten Biomasse-Konversion einer Pyrolyse, besonders vorzugsweise einer Hochtemperatur-Pyrolyse, unterzogen und die resultierende Strohkohle insbesondere auf sandigen Böden appliziert.

Die vorteilhafte Ausführungsform der Teilstabilisierung der Bio-/Pflanzenkohlen bzw. des Biokokses (genauer: des in den Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs) wird dadurch erreicht, dass die Kohlenstoff-haltigen Reste aus der ersten Konversion (jede Form der Biomasse-Konversion, vorzugsweise die anaerobe bakterielle Vergärung zu Biogas oder die Fermentation zu Ethanol) unter Sauerstoffmangel bei 150°C - 450°C, vorzugsweise bei 200°C - 400°C, insbesondere bei 250°C - 300°C einer Torrefizierung bzw. Niedertemperatur-Pyrolyse unterzogen werden (unter einer Niedertemperatur-Pyrolyse werden im Folgenden solche Pyrolysen verstanden, bei denen die Reaktionstemperatur weniger als 450°C beträgt; Hochtemperatur- Pyrolysen sind solche, bei denen die Reaktionstemperatur mehr als 600°C beträgt). Dabei entsteht zwar auch Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks, diese(r) ist aber nicht so reaktions- und abbauresistent wie Pyrolyse-Kohle, was positiv für den Gehalt an im Boden enthaltenem aktiven Nährhumus sein kann.

In einer vorteilhaften alternativen Ausführungsform wird die Teilstabilisierung der Bio- /Pflanzenkohlen bzw. des Biokokses (genauer: des in den Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs) dadurch erreicht, dass die Kohlenstoff-haltigen Reste aus der ersten Konversion unter Anwesenheit von Wasser bzw. Dampf, unter Sauerstoffmangel und unter Druck einer hydrothermalen Carbonisierung (HTC) unterzogen werden. Die Temperatur beträgt dabei 130°C - 400°C, vorzugsweise 150°C - 300°C und insbesondere 180°C - 250°C. Der Druck beträgt dabei 1,2 - 200 bar, vorzugsweise 10 - 100 bar und insbesondere 20 - 50 bar. Produkte der HTC sind sogenannte HTC-Kohle und Prozesswasser. Die HTC-Kohle ist wie bereits die torrefizierte Biomasse nicht so reaktions- und abbauresistent wie Pyrolyse-Kohle, was positiv für den Gehalt des im Boden enthaltenen aktiven Nährhumus sein kann.

Vorzugsweise erzeugen das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System Pyrolyse-Kohle. Verglichen mit Pyrolyse-Kohle werden nämlich HTC- und Torrefizierungs-Kohlen im Boden deutlich schneller abgebaut und zwar innerhalb von wenigen Jahrzehnten. Pyrolyse-Kohlen weisen einen relativ hohen Anteil an komplexen polyaromatischen Kohlenstoffstrukturen auf, sie sind deshalb deutlich stabiler als HTC-Kohlen, deren Gehalt an polyaromatischen Kohlenstoffver- bindungen geringer und deren Gehalt an leicht mineralisierbaren (abbaubaren) C-Verbindungen entsprechend höher ist. Die Stabilität von HTC- und Torrefizierungs-Kohlen gleicht eher denen von Komposten und Torfen. Eine langfristige Sequestrierung (atmosphärischen) Kohlenstoffs ist mit derartigen Kohlen deshalb nicht bzw. nur sehr bedingt möglich.

Vorzugsweise liegen das molare H/C-Verhältnis der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Bio-/Pflanzenkohle bzw. des erzeugten Biokokses bei <0,8, besonders vorzugsweise bei <0,6, und deren molares O/C-Verhältnis bei <0,8, besonders vorzugsweise bei <0,4. Das molare H/C-Verhältnis gibt den Verkohlungsgrad an, der mit der chemischen Stabilität der Bio- /Pflanzenkohle bzw. des Biokokses korreliert. Dieses Verhältnis gehört zu den wichtigsten Eigenschaften einer Bio-/Pflanzenkohle bzw. eines Biokokses. Damit eine für eine dauerhafte Sequest- rierung ausreichende Abbauresistenz gegeben ist, sollte die H/C-Relation unterhalb von 0,8 liegen. Mit der Alterung der Bio-/Pflanzenkohlen bzw. des Biokokses und der Oxidation ihrer Oberflächen nehmen die O/C- und auch die H/C-Verhältnisse allmählich zu, so dass es für einen maxi- mierten Sequestrierungseffekt wünschenswert ist, wenn frische Kohle bzw. Koks bei der Einbringung in den Boden sowohl eine möglichst geringe O/C-Relation (< 0,4) aufweist als auch eine mi- nimale H/C-Relation (<0,6): beides erhöht deren Verweilzeit im Boden und damit den langfristigen Sequestrierungseffekt.

Wenn die großenteils (5% - 95%) aus stabilisiertem atmosphärischem Kohlenstoff bestehende Bio- /Pflanzenkohle bzw. der Biokoks mit nicht bzw. wenig stabilisierter Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks und/oder mit Konversionsresten vermischt wird, die keiner chemisch-physikalischen Nachbehand- lung unterzogen wurden, erhält auch der labile Pool des Nährhumus bei der Einarbeitung in den Boden genügend organische Primärsubstanz OPS, damit die Bodenorganismen ausreichend mit Nahrung versehen sind und fortbestehen können und die Bodenqualität nicht leidet. Da im Fall des Einsatzes von Stroh-haltigen Konversionsresten bei der Strohernte immer ein gewisser nicht abfahrbarer Teil des Strohaufwuchses in Form von Stoppeln, Spreu und Kaff auf dem Feld ver- bleibt und bei der nachfolgenden Bodenbearbeitung in die Ackerkrume eingearbeitet wird, ist die Basis-Versorgung des labilen Nährhumus-Pools mit organischer Primärsubstanz (OPS) gesichert. Der Anteil der nicht bzw. wenig stabilisierten Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks und/oder der Konversionsreste, die keiner chemisch-physikalischen Nachbehandlung unterzogen wurden, kann deshalb i.d. . deutlich geringer ausfallen als der Anteil der stabilisierten Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann der aus dem Verfahrensschritt der ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion austretende Strom an Konversionsresten deshalb vor der thermo-chemischen Behandlung bis zu 4 Teilströme aufweisen, nämlich den ersten Teilstrom „Pyrolyse-Kohle", den zweiten Teilstrom „Torrefizierungs-Kohle", den dritten Teilstrom „HTC- Kohle" und den vierten Teilstrom„Nicht behandelte Konversionsreste". Die Teilströme können jeweils einen Anteil von 0% bis 100% am Gesamtstrom und am erzeugten Produkt haben, d.h. ein jeder Teilstrom kann sowohl den Gesamtstrom darstellen als auch null betragen.

Durch die Einbringung von stabilisiertem und teilstabilisiertem Kohlenstoff in den landwirtschaftlich genutzten Boden erhält dieser mehr Kohlenstoff, als wenn das Stroh auf dem Acker verblieben und dort verrottet wäre und/oder als wenn das Stroh im Rahmen der Bodenatmung zu C0 ₂ und Wasser umgesetzt würde. Folglich ist es für die Qualität der Ackerkrume vorteilhaft, wenn das Stroh nicht auf dem Acker verbleibt sondern abgefahren und teils in Kraftstoff (Heizstoff, Brennstoff) und teils in (teil-)stabilisierte Bio-/Pflanzenkohle bzw. Biokoks konvertiert wird und diese (teil-)stabilisierte Bio-/Pflanzenkohle bzw. der (teil-)stabilisierter Biokoks in die Krume eingearbeitet wird. Der Verbleib des Strohs auf den Feldern wird bei Nutzung des erfindungsgemä- ßen Verfahrens also überflüssig. Dadurch erhält der Nutzer des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest teilweisen Zugriff auf jene 2/3 des Strohaufwuchses, die bislang zur Aufrechterhaltung des Humus-Gehalts auf den Äckern verbleiben mussten.

Aus Stroh erzeugte(r) Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks erreicht in Abhängigkeit von der eingesetzten Stroh-Art, dem angewandten Verkohlungs-Verfahren, der Art der eingesetzten Anlagen und den Prozessparametern (Temperaturerhöhungskurve, Maximaltemperatur, Behandlungsdauer, Druck) Kohlenstoffgehalte von 25% - 79%. Es werden deshalb solche Verkohlungs-Verfahren, Anlagen und/oder Prozessparameter bevorzugt, die eine(n) Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks mit einem relativ hohen Kohlenstoffgehalt hervorbringen, vorzugsweise Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks mit einem Kohlenstoffgehalt von >25%, besonders vorzugsweise Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks mit einem Koh- lenstoffgehalt von >50% und insbesondere Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks mit einem Kohlenstoffgehalt von >70%.

Zudem weist mit hohen Temperaturen aus Stroh erzeugte(r) Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks hohe pH- Werte von bis zu 11,3 auf, was sie für die Einbringung in saure Böden prädestiniert. Alkalische(r) Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks, wie die meisten Pyrolysekohlen, heben mit ihren hohen pH-Werten die pH-Werte saurer und schwach basischer Böden an, was zu einer Verbesserung der Mineralisierung organischer Schwefelverbindungen führt, zu einer Verbesserung der sonstigen Humus- Mineralisation und zu einer Verbesserung des mikrobiellen Abbaus der OBS. Außerdem hat die Applikation von basischer Pyrolysekohle in sauren Böden eine Zunahme der Regenwurmpopulation zur Folge. Vorzugsweise wird die (der) Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks deshalb zumindest anteilig mittels hoher Reaktionstemperaturen aus Stroh-haltigen Konversionsresten erzeugt. Vorzugswei- se weist die (der) aus Stroh-haltigen Konversionsresten erzeugte Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks einen pH-Wert von >7,0 auf, besonders vorzugsweise von >8,5 und insbesondere von >10,0. Vorzugsweise wird die (der) aus Stroh-haltigen Konversionsresten erzeugte Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks auf sauren Böden ausgebracht.

Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks weisen eine große Kapazität zur Sorption, Bindung und Einlagerung von Nährstoff-Ionen sowie anorganischen und organischen Verbindungen auf. Diese resultiert aus ihrer sehr großen inneren und äußeren Oberfläche, die bei Pyrolysekohlen deutlich größer ist als bei Torrefizierungs- und HTC-Kohlen. Die rekuperierten Reste aus der ersten Biomasse-Konversion werden deshalb vornehmlich einer Pyrolyse unterzogen, vorzugsweise >1% der rekuperierten Reste, besonders vorzugsweise >50% der rekuperierten Reste und insbesondere >75% der rekuperierten Reste aus der ersten Biomasse-Konversion.

Nach der Applikation Bio-/Pflanzenkohle bzw. frischen Biokokses, insbesondere solcher, die mit niedrigen Temperaturen nach dem HTC -Verfahren erzeugt wurden, kann es zu dem Effekt der vorübergehenden Stickstoff-Immobilisierung kommen. Dieser Effekt hat seine Gründe in der Bin- dung des NH ₄ -lons und der daraus resultierenden Reduzierung der Nitrifikation und in der erhöhten Bodenatmung. Obwohl diese Effekte sind meist nur kurzfristiger Natur sind, wird der Anteil der HTC-Kohle an dem aus mehreren Bio-/Pflanzenkohlearten bzw. Biokoks bestehenden Kohlegemisch deshalb auf <99% minimiert, vorzugsweise auf <50% besonders vorzugsweise auf <25% und insbesondere auf <10%.

Im Laufe der Alterung der (des) Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses oxidieren Teile der porösen Oberflächen. Durch die Oxidation der Oberflächen entstehen funktionelle Gruppen mit negativem La- dungsüberschuss. Die Sorptionskapazität für Nährstoffkationen (z. B. K ⁺ , Mg ²⁺ , NH4 ⁺ ) entwickelt sich im Zuge der Alterung frischer Bio-/Pflanzenkohlen bzw. frischen Biokokses oder durch spezielle Maßnahmen (z.B. Aktivierung mit Wasserdampf). Entsprechend der Nährstoffverfügbarkeit findet eine mikrobielle Besiedlung der Kohlepartikel statt. Darüber hinaus ist auch eine erhebliche Speicher-und Adsorptionskapazität der (des) Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokses für Nährstoffanionen (z.B. P0 ₄ ) vorhanden. So liegt die Nährstoffverfügbarkeit von Pflanzenkohle-Phosphor im ersten Jahr nach der Applikation bei ca. 15% und die von Stickstoff bei nur ca. 1%, während vom Kalium im ersten Jahr bis zu 50% pflanzenverfügbar sind. Erfindungsgemäß werden die stabilisierten und teilstabilisierten Bio-/Pflanzenkohlen bzw. der Biokoks deshalb vor der Applikation in Böden mit Nährstoffen angereichert, insbesondere dann, wenn es sich bei den Böden um landwirtschaftlich genutzte Böden handelt.

Diese Anreicherung mit Nährstoffen, die vorzugsweise eine Anreicherung mit Stickstoffverbindungen ist, besonders vorzugsweise eine Anreicherung mit organischen Stickstoffverbindungen, wird auch als Aufladung bezeichnet. Eine Anreicherung der (des) Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses vor der Einbringung in den Boden mit Nährstoffen, vorzugsweise mit organischen Nährstoffen, ist vorteilhaft, weil diese die extrem poröse Oberfläche der Kohlepartikel belegen. Die Aufladung führt aufgrund der Nährstoffanreicherung zudem zu einer raschen Aktivierung der Oberfläche des Kohlenstoffgerüsts durch mikrobielle Besiedlung. Das Gerüst wird also mit umsetzbaren organi- sehen Materialien belegt, die Teil des aktiven Nährhumus werden, während das Gerüst selbst Teil des passiven Dauerhumus bleibt. Kurzfristige negative Effekte auf den Stickstoffhaushalt können so minimiert werden. Sie werden zudem durch spätere positive Effekte überkompensiert.

Die Aufladung mit (organischen) Nährstoffen verhindert den Aktivkohle-Effekt, der entsteht, wenn nicht aufgeladene(r) frische(r) Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks in den Ackerboden eingebracht wird. Ohne Aufladung würden sich Bodeninhaltsstoffe, insbesondere im Boden befindliche Nährstoffe wie z.B. die diversen Formen von Stickstoffverbindungen, an der sehr großen, porösen Oberfläche der eingebrachten frischen Kohlepartikel anlagern. Die nach der Einbringung frischer Bio-/Pflanzenkohle bzw. frischen Biokokses in den Boden anfänglich festzustellende Reduzierung der Stickstoff-Verfügbarkeit ist bedingt durch ihre sehr große äußere und innere Porosität und eine hohe Sorptionskapazität für Kationen, die die Kohle in starkem Maße NH ₄ adsorbieren lässt und die zudem das NH ₄ -lon in den Poren physikalisch„gefangen" hält. Mit zunehmendem Alter der Kohlen, einer einhergehenden Oxidation der Oberflächen und der Ausbildung funktioneller chemischer Gruppen nimmt diese Wirkung ab, d.h., mittelfristig wird der absorbierte Stickstoff wieder pflanzenverfügbar. Die (der) aufgeladene Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks kann deshalb vorzugsweise auch als Düngemittel eingesetzt werden, besonders vorzugsweise als langfristiger Stickstoff-Dünger.

Die Aufladung der (des) stabilisierten, teilstabilisierten oder nicht stabilisierten Bio- /Pflanzenkohle/Biokokses kann vorgenommen werden, indem die (der) aus der Pyrolyse bzw. Torrefizierung kommende heiße und absolut trockene Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks mit einer Nährstoff-haltigen wässrigen Suspension abgelöscht wird, vorzugsweise mit einer Auswahl aus den wässrigen Suspensionen Gülle, Perkolat, Jauche, Harn, Sickerwasser aus Silagen, Schlempe aus der Ethanol-Erzeugung, flüssige Reste aus der anaeroben Vergärung, Prozesswasser, aufbereitetes bzw. gereinigtes Prozesswasser, flüssige Gärmasse, Permeat, eher flüssige Phase einer Dehydrie- rung, eher feste Phase einer Dehydrierung, beliebige Phase einer Separation, sonstige Nährstoffe enthaltende Suspensionen und ähnliche Suspensionen. Vorzugsweise wird dabei nur so viel Flüssigkeit eingesetzt, dass die (der) abgelöschte Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks trocken bleibt. „Trocken" heißt in diesem Zusammenhang, dass die (der) abgelöschte Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks nach dem Ablöschen kein freies Wasser abgibt. Besonders vorzugsweise handelt es sich bei der Suspension, mit der die (der) heiße Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks abgelöscht wird, um die eher flüssige Phase der Dehydrierung der Reste aus der ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion, die vor der Pyrolyse bzw. Torrefizierung stattfindet.

Die Aufladung der (des) Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokses mit leicht abbaubaren organischen Substanzen und somit eine Nährstoffanreicherung der (des) Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokses kann auch erfolgen, indem diese zusammen mit Wirtschaftsdünger und/oder Stroh kompostiert (aerob verrottet) werden.

Im Laufe der Kohlealterung reagiert die (der) aus Kohlenstoff und sehr stabilen Kohlenstoffverbindungen bestehende Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks auf ihren äußeren und teilweise auch auf inneren Oberflächen, wobei sie sowohl als Katalysator als auch als Reagenz fungieren kann. Dabei bilden sich Amino-, Phenol-, Hydroxyl-, Carbonyl- oder Carboxylgruppen. Gleichzeitig nimmt die negative Ladung der Oberflächen zu, was in einer erhöhten Kationenaustauschkapazität resultiert. Deshalb kann Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks Nährstoffe aufnehmen, binden und über einen längeren Zeitraum für Mikroorganismen, Pilze und Pflanzen verfügbar halten. Infolge ihrer Polarität führen hydrophile Gruppen zudem zur verbesserten Speicherung von Wasser. Die (der) aufgeladene Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks kann deshalb vorzugsweise auch als Bodenverbesserer eingesetzt werden.

Die Kohlepartikel geben die Nährstoffe also nur nach und nach und erst über lange Zeiträume wieder ab, so dass bei Einbringung frischer Bio-/Pflanzenkohle bzw. frischen Biokokses kurzfristig ein meist nicht gewollter negativer Düngeeffekt entsteht. Wenn dieser negative Düngeeffekt je- doch gewollt ist z.B. bei einem Stickstoffüberschuss im Boden oder im Fall von Stickstoffaus- Waschungen vom (landwirtschaftlich genutzten) Boden in das Grundwasser, kann statt aufgeladener Bio-/Pflanzenkohle bzw. aufgeladenen Biokokses auch nicht mit Nährstoffen aufgeladene(r) frische(r) Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks in den Ackerboden eingebracht werden. Erfindungsgemäß können deshalb auch nicht aufgeladene(r) stabilisierte(r) Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks in über- düngte und/oder sandige Böden eingearbeitet werden, um Überdüngung und/oder Stickstoffauswaschungen zu reduzieren.

Hinsichtlich des Stickstoff-Managements setzt die Einarbeitung von stabilisierter Bio- /Pflanzenkohle bzw. stabilisierten Biokokses in den Ackerboden einen Kreislauf sich selbst verstärkender Einzeleffekte in Gang: Zusätzlich zur Stickstoff-Immobilisierung resultieren die vorste- hend aufgeführten, auf die Kohleapplikation zurückzuführenden Effekte (NH ₄ -Sorption, N- Immobilisierung, Rückhalt in Poren) in einem Rückgang der Stickstoff-Auswaschungen mit dem Sickerwasser, was insbesondere bei sandigen Böden der Fall ist. Aber auch die N-Auswaschung auch aus der Hauptwurzelzone von Maiskulturen geht bei der Applikation von stabilisierter Bio- /Pflanzenkohle bzw. von stabilisiertem Biokoks signifikant zurück. Weil die angebauten Pflanzen die Stickstoff-Düngung zudem besser ausnutzen, kommt es zu einem weiteren Rückgang der N- Auswaschungen. Hierzu tragen auch die mit einer Kohle-Applikation einhergehenden Effekte der erhöhten Aktivität der Mikroorganismen, einer signifikanten Steigerung der Wasserspeicherkapazität und einer verstärkten Besiedlung der Wurzeln mit Symbiose-Pilzen (Mykhorrizierung) in den behandelten Böden bei. Damit verbessern Gaben stabilisierter Bio-/Pflanzenkohle bzw. stabilisier- ten Biokokses die N-Speicherung der Böden und reduzieren zugleich deren Stickstoffverluste nicht nur durch die direkte Adsorption, sondern auch durch eine signifikante Reduzierung der N- Auswaschungen und durch weitere Sekundäreffekte.

Die Einbringung von stabilisierter Bio-/Pflanzenkohle bzw. stabilisierten Biokokses, insbesondere von Pyrolysekohle, in den Boden ermöglicht also eine Verbesserung der N-Effizienz und in Konse- quenz eine Reduzierung der gesamten Stickstoffdüngung. Vor allem die Reduzierung der N- Auswaschungen trägt zur Lösung eines zentralen Problems der deutschen Landwirtschaft bei. So wird z.B. der offizielle Nitrat-Grenzwert in großen Teilen des Bundeslandes Schleswig-Holstein, seit dem Jahr 2005 regelmäßig überschritten, insbesondere auf dem Geestrücken. Schon aus diesem Grund wird die innovative und von Rechts wegen (noch) nicht erlaubte Einarbeitung von sta- bilisierten Bio-/Pflanzenkohlen bzw. von stabilisierten Biokokses in den Pflanzenboden nicht zuletzt aus Umweltgesichtspunkten eine zunehmende Bedeutung erhalten.

Solange die stabilisierten Pyrolysekohlen nicht aus Einsatzstoffen mit relativ hohen N-Gehalten hergestellt werden wie es z.B. bei Geflügelmist der Fall ist, geben mit Pyrolysekohle behandelte Böden durchweg auch weniger Lachgas (N ₂ 0) in die Atmosphäre ab als unbehandelte Böden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kommen deshalb bevorzugt Biomassen mit relativ geringen N-Gehalten wie z.B. Stroh und Holz zum Einsatz.

Aber selbst die Einsatzstoff-bedingten N ₂ 0-Emissionen, die in einigen Fällen zunächst höher ausfallen können als bei nicht mit Pyrolysekohle behandelten Böden, gehen in der Regel nach ca. 4 Monaten deutlich zurück und zwar unter das Emissionsniveau, das nicht mit Pyrolysekohle be- handelte Böden aufweisen. Bei frischer Pyrolysekohle ist die Reduzierung der N ₂ 0-Emissionen größer als bei gealterter Pyrolysekohle. Gründe sind der Rückgang der mineralischen N-Gehalte, die höheren pH-Werte der Pyrolysekohlen und die daraus resultierenden bessere Bedingungen für N ₂ 0-abbauende Enzyme sowie die Reduzierung der Denitrifikation durch erhöhte Bodenbelüftung und zunehmende N-Immobilisierung. Die (der) gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten pyrolysierten Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks können deshalb auch als Bodenverbesserer eingesetzt werden.

Die große äußere und innere Oberfläche der (des) Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokses, vor allem der Pyrolysekohlen, und die mit dem Kohlealter ansteigende negative Oberflächenladung haben - wie bereits erläutert - den Effekt, dass die Kapazität der behandelten Böden zum Austausch von Kationen zunimmt. Neben der Steigerung der Bioverfügbarkeit der wichtigen Nährstoffkationen Ca, Mg und Na ist vor allem die Zunahme der K-Speicherung für die Pflanzenernährung relevant. Die Einarbeitung von Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks in den Boden hat darüber hinaus auch einen positiven Effekt auf die Pflanzenverfügbarkeit von Mn und Cu. Durch die Applikation von Bio- /Pflanzenkohlen/Biokoks verbessert sich ferner die Bioverfügbarkeit von Mikronährstoffen. Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse können deshalb auch als Makro- und Mikrodünger und insbesondere als Kaliumdünger eingesetzt werden.

Die Einbringung von Pyrolysekohlen in Getreideanbauflächen hat den weiteren positiven Effekt, dass es zu einer intensivierten und vorteilhaften Besiedlung von Weizenwurzeln mit symbioti- sehen Bodenpilzen (arbuskuläre Mykorrhiza Fungi - AMF) kommt. Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse werden deshalb in einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung als Pyrolysekohlen vor dem Anbau von Getreidekulturen appliziert.

Vorzugsweise nutzt das erfindungsgemäße Verfahren Weizenstroh-haltige Konversionsreste, da bei Applikation von Weizenstroh-basierter Pyrolysekohle ein signifikanter Rückgang der pflanzenparasitären Nematoden festzustellen ist.

Ob und inwieweit die Anwendung von stabilisierter Bio-/Pflanzenkohle bzw. von stabilisiertem Biokoks im konkreten Einzelfall bodenverbessernde Wirkungen hat, bestimmen neben den Ausgangsstoffen und den Verfahren zur Herstellung der (des) Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses auch die standortspezifischen Faktoren der Bodengenese und der Mineralisation, die bereits die Humifizie- rung der OBS determinieren sowie die Art und Weise der Bodennutzung. Eine positive Wirkung ist insbesondere dann zu erwarten, wenn die Gabe von Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks eine oder mehrere ertragsbegrenzende Eigenschaften des Bodens verbessert wie z.B. einen zu geringen Humus- Gehalt, zu sauren Boden, zu geringe Nährstoffverfügbarkeit, zu hohe Nährstoffverfügbarkeit, zu geringe Wasserversorgung und zu geringe mikrobielle Aktivität. Die (der) vom erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen System bereitgestellte Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks wird deshalb vorzugsweise eingesetzt, um mindestens eine dieser ertragsbegrenzenden Bodeneigenschaften zu verbessern.

Die Effekte von Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks auf die Bodenfauna und -flora sind eine Funktion der Eigenschaften der jeweils eingesetzten Kohle (Ausgangsmaterial, Herstellungsverfahren, Nachbehandlung, Aufladung) und der chemischen und physikalischen Eigenschaften des Standortes. Das funktionale Gefüge ist sehr komplex, Veränderungen der chemischen und physikalischen Bodeneigenschaften durch Applikation von Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks beeinflussen die Populationsdichten der Bodenorganismen und damit die bodenbiologische Aktivität und diese wiederum die Bodeneigenschaften. So ist z.B. davon auszugehen, dass Mikroorganismen Pyrolysekohle selbst aufgrund ihrer chemischen Stabilität - wenn überhaupt - nur in sehr geringem Umfang als Nährstoff- oder Energiequelle nutzen und dass die mikrobielle Aktivität deshalb nach der Einbringung derartiger Kohle in den Boden nicht unmittelbar zunimmt. Überraschenderweise konnte jedoch festgestellt werden, dass nach dem Einsatz von Pyrolysekohle, die mit hohen Temperatu- ren hergestellt wurde, gleichwohl Bakterienarten und Bakterienanzahl zunehmen. Ursächlich hierfür sind die äußeren und inneren Oberflächen der Kohlepartikel, die bei Pyrolysekohlen besonders groß ausfallen. Die Kohlepartikel bieten den Mikroorganismen entweder allein oder als Teil eines sogenannten Humusaggregats neuen Lebensraum und fördern somit deren Wachstum. Vorzugs- weise werden deshalb mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vor allem Pyrolysekohlen erzeugt und nach einer Aufladung mit Nährstoffen als Bodenverbesserer bzw. als Dünger in landwirtschaftlich genutzte Böden eingebracht.

Last but not least kann der Einsatz von Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks in einer Steigerung des Pflanzenwachstums und des Ernteertrags resultieren. Die ertragssteigernde Wirkung der Applikation von Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks ist dabei von der in den Boden eingearbeiteten Kohlemenge abhängig: Je mehr„richtige(r)" Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks eingesetzt wird, desto eher tritt eine ertragssteigernde Wirkung auf, wobei es (sehr hohe) Obergrenzen für die Applikation gibt, jenseits derer gegenteilige Effekte auftreten. Leichte, sandige und humusarme Standorte erfordern pro Hektar den Einsatz von 20 - 100 t Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Trockenmasse, experimentelle Anbauversuche im Gewächshaus haben nämlich gezeigt, dass auf sandigen und lehmigen Böden Kohlegaben von < 3 t/ha nicht zu Steigerungen von Roggenerträgen führen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Kohleapplikationen i.d.R. nur einmal pro 100 Jahre erfolgen müssen, während die Ausbringung von Gärresten und Kompost jährlich bzw. alle 3 Jahre vorgenommen werden muss. Damit signifikante boden- und ertragsverbessernde Effekte auftreten, sind also bestimmte Min- destmengen an Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks erforderlich. Positive Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum treten zwar schon bei Einarbeitungsmengen von 15 t/ha auf, um spürbare Effekte zu erzielen, müssen meist wesentlich größere Kohlemengen in den Boden eingearbeitet werden. Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse werden deshalb vorzugsweise in solchen Mengen eingesetzt, dass der Ertrag landwirtschaftlich genutzter Flächen steigt. Vorzugsweise werden pro Hektar mindestens 5 Tonnen Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks-Trockenmasse appliziert, besonders vorzugsweise mindestens 20 Tonnen, insbesondere mindestens 50 Tonnen und im besten Fall mindestens 100 Tonnen. Diese Mengenangaben können sich sowohl auf voll- als auch auf teilstabilisierten atmosphärischen Kohlenstoff beziehen als auch auf die applizierten Bio-/Pflanzenkohle-Mengen.

Zu berücksichtigen ist dabei, dass selbst Applikationen von 100 t Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks pro Hektar bezogen auf die Bodenmasse nur eine relativ geringe Gabe darstellen: Ackerkrume weist im Durchschnitt eine Dichte von 1,65 g/cm ³ auf, bezogen auf einen Hektar und eine Tiefe von 30 cm hat sie also eine Masse von ca. 5.000 Tonnen (100m x 100 m x 0,30m x 1,65 t/m ³ = 4.950 t). Die Einarbeitung von 25 t Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks pro Hektar entspricht damit einem relativen Anteil von 0,50% an der Bodenmasse und die Gabe von 50 1 einem relativen Anteil von 1,00%. Mit der Einarbeitung von 75 t Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks wird nur ein Anteil von 1,50% erreicht und selbst 100 t erhöhen den relativen Anteil der (des) Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses an der Bodenmasse lediglich auf 2,00%. Im Vergleich zu den erzielbaren Spitzenwerten von bis zu 10% sind diese Humus-Gehalte also noch relativ gering, wobei die Humus-C-Gehalte entsprechend dem Kohlenstoffgehalt der (des) Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses noch geringer ausfallen.

Da die ertragssteigernde Wirkung umso höher ausfällt, je höher die Temperatur bei der Herstellung der Kohlen ist, werden die gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Bio- /Pflanzenkohlen/Biokokse vorzugsweise nach dem Subverfahren der Hochtemperatur-Pyrolyse hergestellt. Es zeichnet sich somit klar ab, dass Pyrolysekohlen, insbesondere Hochtemperatur- Pyrolysekohlen, nicht nur atmosphärischen Kohlenstoff besser stabilisieren, sondern dass diese Kohlen auch besser für die Applikation in Ackerböden geeignet sind als andere Bio- /Pflanzenkohlen/Biokokse. Besondere Leistungen erbringt dabei aus Stroh erzeugte Pyrolysekohle und zwar in mehrfacher Hinsicht (s.o.). Mittels relativ hoher Temperatur aus Stroh erzeugte Pyrolysekohle eignet sich nicht zur Einarbeitung in leichte, sandige Ackerböden sondern auch in schwere Böden und damit zur langfristigen C-Sequestrierung. In vorteilhaften Ausführungsvarianten der Erfindung kommen deshalb insbesondere Stroh bzw. Stroh-haltige Konversionsreste zum Einsatz.

Da die Einarbeitung Stroh-haltigen Festmists und Stroh-haltiger Gärreste aus der anaeroben bakteriellen Vergärung in den Boden jetzt schon problemlos praktiziert wird, sollte es im Lichte der vorstehend dargestellten Erfindung möglich sein, auch solche Stroh-haltigen Gärreste in den Boden einzuarbeiten, die zuvor einer Hochtemperatur-Pyrolyse unterzogen wurden. Gegenwärtig ist das in Deutschland entgegen den egularien, die das europäische Düngemittelrecht vorgibt, aber (noch) nicht möglich. Nach deutschem Recht darf gegenwärtig nur mittels Pyrolyse aus unbehandelten Hölzern hergestellte Holzkohle als Trägermaterial von Nährstoffen in den Verkehr gebracht werden. Bevor das deutsche Bodenschutzgesetz den Einsatz von Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks in der Landwirtschaft gestatten könne, müssten für Deutschland noch negative Folgen auf Bodenfunktionen ausgeschlossen und entsprechende Kriterien erarbeitet werden. Negative Effekte der Einbringung von Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoksen in den Boden wie die Zufuhr von Schadstoffen (z.B. Schwermetallen) und verstärkte Freisetzung von Stoffen, die zu einer Gefährdung der zu schützenden Güter Luft und Wasser oder zu Gesundheitsrisiken für Pflanzen, Tiere und Menschen führen können, lassen sich aber durch die Auswahl schadstoffarmer Einsatzstoffe, durch eine geeignete Verfahrensführung und durch entsprechende Nachbe- handlungen minimieren. Da Stroh und Holz relativ schadstoffarm sind, kommen deshalb in dem erfindungsgemäßen Verfahren vor allem Stroh, Stroh-haltige Reste und Reste unbelasteten Holzes aus einer ersten Biomasse-Konversion zu Einsatz.

Der Effekt der Dekarbonisierung bzw. THG-Emissionsminderung des erzeugten Kraftstoffs (Heizstoffs, Brennstoffs), der vorzugsweise in einer THG-Negativität (bzw. in einer negativen THG- Emissionsmenge) resultiert, kann zum Dritten erreicht werden, indem bei der Herstellung des Kraft-, Heiz- oder Brennstoffs entstehendes atmosphärisches C0 ₂ , das aus atmosphärischem Kohlenstoff und atmosphärischem (Luft-)Sauerstoff zusammengesetzt ist, rekuperiert wird und fossiles C0 ₂ ersetzt (z.B. in der Getränkeindustrie), das üblicherweise aus fossilem Kohlenstoff besteht. Um Kohlenstoffdioxid zu erzeugen, das in Wasser gelöst auch als Kohlensäure bezeichnet wird, wird weltweit extra fossiles Erdgas (CNG) verbrannt. Die Substitution dieser fossilen Kohlensäure durch atmosphärisches C0 ₂ vermeidet die Emission fossilen C0 ₂ s, was die Erdatmosphäre entlastet (zusätzliches Subverfahren Zla). In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann deshalb das bei der Herstellung des Kraft-, Heiz- oder Brennstoffs entstehende atmosphärische C0 ₂ rekuperiert und für den industriellen Einsatz verfügbar gemacht werden.

Der Effekt der Dekarbonisierung bzw. THG-Emissionsminderung des erzeugten Kraftstoffs (Heizstoffs, Brennstoffs), der vorzugsweise in einer THG-Negativität (bzw. in einer negativen THG- Emissionsmenge) resultiert, kann zum Vierten dadurch erreicht werden, dass das bei der Herstellung des Kraft-, Heiz- oder Brennstoffs entstandene und rekuperierte atmosphärische C0 ₂ alternativ in geologischen Schichten dauerhaft sequestriert wird (z.B. in zur Neige gehenden geologi- sehen Öl- oder Gaslagerstätten), wodurch ebenfalls atmosphärischer Kohlenstoff aus der Erdat- mosphäre entfernt wird (zusätzliches Subverfahren Zlb). Erfindungsgemäß kann das rekuperierte Kohlenstoffdioxid deshalb verflüssigt und in diesem Aggregatszustand zu den geologischen 01- oder Gaslagerstätten transportiert werden.

Der Effekt der Dekarbonisierung bzw. THG- Emissionsminderung des erzeugten Kraftstoffs (Heiz- Stoffs, Brennstoffs), der vorzugsweise in einer THG-Negativität (bzw. in einer negativen THG- Emissionsmenge) resultiert, kann zum Fünften erreicht werden, indem das bei der Herstellung des Kraft-, Heiz- oder Brennstoffs entstandene und rekuperierte atmosphärische C0 ₂ eingesetzt wird, um C0 ₂ -basierte Energieträger herzustellen wie z.B. mittels Windstrom per Wasser-Elektrolyse erzeugtes Wasserstoff-Gas, das nach Sabatier mit C0 ₂ in synthetisches Methan (SynMethan) kon- vertiert wird (zusätzliches Subverfahren Zlc). Erfindungsgemäß kann das rekuperierte Kohlenstoffdioxid deshalb entsprechenden Herstellungsprozessen zur Verfügung gestellt werden, vorzugsweise in flüssigem Aggregatszustand.

Der Effekt der Dekarbonisierung bzw. THG- Emissionsminderung des erzeugten Kraftstoffs (Heizstoffs, Brennstoffs), der vorzugsweise in einer THG-Negativität (bzw. in einer negativen THG- Emissionsmenge) resultiert, kann zum Sechsten erreicht werden, indem das atmosphärische C0 ₂ , das bei der chemisch-physikalischen Stabilisierung des noch in den Konversionsresten enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs entsteht, rekuperiert wird und fossiles C0 ₂ ersetzt (zusätzliches Subverfahren Z2a). Erfindungsgemäß kann deshalb das bei der chemisch-physikalischen Stabilisierung des noch in den Konversionsresten enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs entste- hende atmosphärische C0 ₂ rekuperiert und für den industriellen Einsatz verfügbar gemacht werden.

Der der Dekarbonisierung bzw. THG- Emissionsminderung des erzeugten Kraftstoffs (Heizstoffs, Brennstoffs), der vorzugsweise in einer THG-Negativität (bzw. in einer negativen THG- Emissionsmenge) resultiert, kann zum Siebten erreicht werden, indem das atmosphärische C0 ₂ , das bei der chemisch-physikalischen Stabilisierung des noch in den Konversionsresten enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs entsteht, rekuperiert wird und einer Sequestrierung zugeführt wird (zusätzliches Subverfahren Z2b). Erfindungsgemäß kann deshalb das bei der chemischphysikalischen Stabilisierung des noch in den Konversionsresten enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs entstehende atmosphärische C0 ₂ rekuperiert, verflüssigt und in diesem Aggregatszu- stand zu den geologischen Öl- oder Gaslagerstätten oder anderen Sequestrierungsorten (Aquifere, Ozean, Seen etc.) transportiert werden.

Der Effekt der Dekarbonisierung bzw. THG- Emissionsminderung des erzeugten Kraftstoffs (Heizstoffs, Brennstoffs), der vorzugsweise in einer THG-Negativität (bzw. in einer negativen THG- Emissionsmenge) resultiert, kann zum Achten erreicht werden, indem das atmosphärische C0 ₂ , das bei der chemisch-physikalischen Stabilisierung des noch in den Konversionsresten enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs entsteht, rekuperiert und eingesetzt wird, um C0 ₂ -basierte Energieträger herzustellen wie z.B. mittels Windstrom per Wasser-Elektrolyse erzeugtes Wasserstoff-Gas, das nach Sabatier mit C0 ₂ in synthetisches Methan (SynMethan) konvertiert wird (zusätzliches Subverfahren Z2c). Erfindungsgemäß kann deshalb das bei der chemisch-physikalischen Stabilisierung des noch in den Konversionsresten enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs entstehende atmosphärische C0 ₂ rekuperiert und entsprechenden Herstellungsprozessen zur Verfügung gestellt werden, vorzugsweise in flüssigem Aggregatszustand.

Zu besonders vorteilhaften THG-Effekten (hohe THG-Negativität) kommt es, wenn die Stabilisierung der Kohlenstoff-haltigen Reste aus einer ersten Biomassekonversion mit einem der Subver- fahren Zla bis Zlc kombiniert wird. In diesem Zusammen sei darauf verwiesen, dass bereits die chemisch-physikalische Stabilisierung des atmosphärischen Kohlenstoffs ausreicht, um die Bildung von (atmosphärischem) C0 ₂ aus diesem Kohlenstoff zu verhindern, eine dauerhafte Sequestrierung des stabilisierten Kohlenstoffs ist nicht unbedingt erforderlich.

Zu besonders vorteilhaften THG-Effekten (hohe THG-Negativität) kommt es auch, wenn die Stabilisierung des atmosphärischen Kohlenstoffs, der in den Resten aus einer ersten Biomassekonversion noch enthalten ist, mit einem der Subverfahren Z2a bis Z2c kombiniert wird.

Zu ganz besonders vorteilhaften THG-Effekten (sehr hohe THG-Negativität) kommt es, wenn die Stabilisierung des atmosphärischen Kohlenstoffs, der in den Resten aus einer ersten Biomasse- konversion noch enthalten ist, mit einem der Subverfahren Zla bis Zlc und einem der Subverfahren Z2a bis Z2c kombiniert wird.

Die THG-Negativität (bzw. die negative THG-Emissionsmenge) des derart erzeugten Kraft-, Heizoder Brennstoffs macht es möglich, dass diesem mindestens anteilig ein kompatibler THG- positiver Kraft-, Heiz- oder Brennstoff zugemischt werden kann, ohne dass der resultierende THG- Emissionswert des Mischkraftstoffs (Mischheizstoffs, Mischbrennstoffs) ins Positive umschlägt. Daraus ergibt sich eine erhebliche Steigerung der verfügbaren mindestens THG-neutralen Menge an Kraftstoff (Heizstoff, Brennstoff). Der erzeugte Energieträger (Kraft-, Heiz- oder Brennstoff) wird deshalb vorzugsweise so mit einem THG-positiven Energieträger vermischt, dass die resultierende Energieträger-Mischung einen THG-Emissionswert von 0,0 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i bzw. von 0,0 gC0 ₂ -Äq/MJ aufweist.

Eine Option für eine erste Konversion von Biomasse in einen (marktfähigen) Energieträger ist die anaerobe bakterielle Vergärung von Stroh zu Biogas und dessen Aufbereitung zu BioMethan. Bei einer Konversionseffizienz von 70% in dieser ersten Biomassekonversion entstehen aus einem Stroh-Input von 1 Tonne Feuchtmasse mit einem üblichen Wassergehalt von 14% (Trockensub- stanzgehalt 86%) bis zu 2.860 kWh _H i Stroh-Gas. Gleichzeitig weist der THG-Emissionswert des erfindungsgemäßen Verfahrens trotz der bei den diversen Herstellungsschritten anfallenden THG- Emissionen einen THG-Wert von bis zu -648 kg C0 ₂ -Äq auf. Bei einem spezifischen Lebenszyklus- THG-Emissionswert von 249,5 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i CNG können den anaerob erzeugten 2.860 kWh _H i Stroh-Gas also bis zu 648.000 gC0 ₂ /249,5gC0 ₂ /kWh _Hi CNG = 2.597 kWh _Hi CNG zugemischt werden, ohne dass der THG-Emissionswert der resultierenden Mischgas-Menge von 5.457 kWh _H i ins Positive umschlägt. D.h., das erfindungsgemäße Verfahren kann aus 1 Tonne Stroh-Feuchtmasse eine absolut THG-neutrale Kraftstoffmenge (Heizstoffmenge, Brennstoffmenge) von bis zu 5.457 kWh _H i erzeugen, was dem Heizwert von 620 Litern Benzin entspricht. Der Anteil an zugemischtem CNG beträgt dabei bezogen auf den direkt aus dem Stroh erzeugten Kraftstoff (Heizstoff, Brennstoff) 2.597/2.860 = 90,8%.

Es kann angenommen werden, dass sich der jährliche Strohaufwuchs in Deutschland zukünftig von gegenwärtig 43,7 Mio. Tonnen Feuchtmasse auf bis zu 46 Mio. Tonnen Feuchtmasse erhöhen wird, denn die zunehmende Nachfrage nach Stroh wird dazu führen, dass Landwirte wieder Getreidesorten mit längeren Strohhalmen aussähen und ernten. Es kann ferner angenommen wer- den, dass zukünftig auch die Mähdrusch- und Bergetechnik verbessert wird und die Bergungsquote deshalb von gegenwärtig 72% auf 87% erhöht werden kann. Infolge der hier offenbarten Erfindung steigt die bergbare Strohmenge damit von den heutigen 24,8 Mio.t Stroh-FM/a um den Faktor 1,6 auf rd. 40 Mio. t FM/a. Infolge der latent zunehmenden Gülle-Aufstallungen ist der Bedarf an Einstreu mittlerweile auf rd. 4,15 Mio. t Stroh-FM/a zurückgegangen. Da das erfindungsgemä- ße Verfahren und das erfindungsgemäße System die Aufrechterhaltung des Humus-Gehalts des Bodens mit der Ausbringung stabilisierter Pflanzenkohle, die mit pflanzlichen Nährstoffen aufgeladen ist, gewährleisten können, ist es nicht erforderlich, dass neben dem nicht bergbaren Anteil des Strohaufwuchses weitere Anteile auf den Feldern verbleiben. Nach Abzug des Einstreu- und Rauhfutterbedarfs in der gegenwärtigen Höhe von 4,15 Mio. t/a bleiben für die energetische Nutzung damit 35,85 Mio. t Stroh/a. Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System vergrößern die energetisch nutzbare Strohmenge somit allein in Deutschland von den vom DBFZ ermittelten rd. 8,0 - 13,0 Mio. t Stroh-FM/a um den Faktor 2,0 - 4,5 auf rd. 35,85 Mio. t Stroh-FM/a.

Bei einer Produktionskapazität von bis zu 5.457 kWh _H i Mischkraftstoff pro Tonne Stroh- Feuchtmasse (s.o.) ergibt sich aus dieser energetisch nutzbaren Strohabfuhr allein für Deutschland ein absolut THG-neutrales Kraftstoffpotenzial von bis zu 35,85 Mio. t Stroh-FM x 5.457 kWh _H i /t Stroh-FM = 195.633 GWh _Hi (704 PJ). Dies entspricht 30% des Heizwertes aller in 2016 im deutschen Straßenverkehr eingesetzten Kraftstoffe und ist deutlich mehr als von den Experten bislang als verfügbare Kraftstoffmenge angenommen wurde.

Gegenwärtig verbraucht ein durchschnittlicher deutscher Pkw, der mit einem Ottomotor angetrieben wird, pro Jahr eine Benzinmenge von ca. 6.145 kWh _H i (rd. 700 Liter Benzin-Äquivalent) und ein durchschnittlicher Diesel-Pkw aufgrund der deutlich höheren Jahresfahrleistung eine Dieselmenge von ca. 11.500 kWh _H i (rd. 1.160 Liter). Aufgrund weiter verbesserter Motortechnik und zunehmenden Hybridisierung wird der Jahresverbrauch der Otto-Pkw zukünftig auf rd. 4.000 kWh _H i/a zurückgehen. Bei vollständiger Nutzung der deutschen Strohabfuhr kann mit der Mischgasmenge von 195.633 GWh _Hi ein Fahrzeugbestand von bis zu 48,9 Mio. Otto-Pkws versorgt werden und zwar absolut THG-neutral. Bei einer Verdoppelung der gegenwärtigen Energieeffizienz (Halbierung des jährlichen Energieeinsatzes auf rd. 3.000 kWh _H i/Otto-Pkw) kann sich der mit THG- neutralem Kraftstoff versorgbare Fahrzeugbestand auf bis zu 65 Mio. Otto-Pkw-Äquivalente erhöhen.

In Deutschland fallen jährlich Wirtschaftsdüngermengen (Gülle, Festmist) und Krautabfallmengen (Rüben- und Kartoffelkraut sowie Abfall von Hülsenfrüchten) in Höhe von rd. 191 Mio. t Feuchtmasse bzw. 21,7 Mio. t Trockenmasse an. In dieser Trockenmasse sind rd. 10,0 Mio. t an atmo- sphärischem Kohlenstoff enthalten. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und System könnten daraus bei einer angenommenen Konversionseffizienz von 70% nochmals bis zu 68.600 GWh _Hi an Kraftstoff erzeugt werden. Der üblicherweise hohe Stickstoffanteil dieser Einsatzstoffe sorgt im Fall der anaeroben bakteriellen Vergärung bei Vermischung mit dem N-armen Einsatzstoff Stroh für ein C:N-Verhältnis, das dem Bedarf der am anaeroben Vergärungsprozess beteiligten Mikroor- ganismen eher entspricht als das C:N-Verhältnis, das ihnen bei einer reinen Strohmonovergärung ohne Rückführung N-haltigen Prozesswassers zur Verfügung steht. Zumindest im Fall der anaeroben Vergärung ist der gemeinsame Einsatz von Stroh und Wirtschaftsdünger also vorteilhaft. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird deshalb Stroh und Wirtschaftsdünger gemeinsam anaerob bakteriell vergärt und die Gärreste werden karbonisiert, vorzugsweise mittels Pyrolyse und besonders vorzugsweise mittels Hochtemperatur-Pyrolyse.

Da das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System THG-negative Energieträger erzeugen, machen sie die Zumischung THG-positiver Energieträger wie z.B. CNG bzw. LNG möglich. Der Zumischungsanteil beträgt wie vorstehend dargestellt bis zu 90,8%. D.h., der aus Wirtschaftsdünger und Krautabfall ohne Stroheinsatz erzeugten THG-negativen Gaskraftstoff- menge von bis zu 68.600 GWh _H i können bis zu 62.300 GWh _H i CNG bzw. LNG zugemischt werden, ohne dass der THG-Emissionswert des resultierenden Mischgasmenge in Höhe von bis zu 130.900 GWh _H i (471 PJ) ins Positive umschlägt. Diese zusätzliche Mischgasmenge entspricht noch einmal 20% des Heizwerts aller in 2016 im deutschen Straßenverkehr eingesetzten Kraftstoffe.

Bei der Ko-Vergärung des gesamten deutschen Strohabfuhr und des gesamten deutschen Auf- kommens an Wirtschaftsdünger und Krautabfall können das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System somit jährlich bis zu 195.633 GWh _Hi + 130.900 GWh _Hi = 326.533 GWh _H i (1.176 PJ) an absolut THG-freiem Mischgas bereitstellen, was 50% aller in 2016 vom deutschen Straßenverkehr verbrauchten Kraftstoffe entspricht.

Bei einer Erhöhung der gegenwärtigen durchschnittlichen Energieeffizienz im Straßenverkehr um 100% (Halbierung des spezifischen Energieeinsatzes) können das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System damit allein mit dem deutschen Strohaufwuchs und dem nationalen Aufkommen an Wirtschaftsdünger und Krautabfall und ohne weitere Biomasse-Importe bis zu 100% der gesamten vom deutschen Straßenverkehr verbrauchten Energiemenge bereitstellen, also auch den Anteil des deutschen Kraftstoffverbrauchs, der auf den Dieselantrieb (Pkw, leichte Nfz und Lkw sowie Busse, Zugmaschinen und Sonderfahrzeuge) entfällt.

6. Detaillierte Beschreibung der Erfindung, Weiterbildungen und Ausführungsbeispiele

Vorstehend wurden und im Folgenden werden beispielhaft bevorzugte Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens und bevorzugte Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Systems beschrieben. Hinsichtlich der Ergänzungen der erfinderischen Lehre verweist der Erfinder auf den einschlägigen Stand der Technik. Dabei ist zu berücksichtigen, dass sowohl die grundsätzliche Idee der Erfindung als auch die Ausführungsbeispiele in vielfältiger Weise modifiziert und geändert werden können, ohne die grundsätzliche Idee und die Basis der Erfindung zu verlassen. Für naheliegende Modifikationen, Änderungen und Ergänzungen der Erfindung wird deshalb ebenfalls patentrechtlicher Schutz beansprucht.

Die in der Beschreibung, der Bezugszeichenliste, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander für eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein.

Die grundsätzliche Idee der Erfindung soll nicht beschränkt sein auf die exakte Form oder die Details der im Folgenden gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele. Sie soll ferner nicht beschränkt sein auf einen Gegenstand, der im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beschriebenen Gegenstand eingeschränkt wäre. Bei angegebenen Bemessungsgrenzen sollen auch innerhalb der Grenzen liegende Werte als mögliche Werte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein.

Relevante Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, der Bezugszeichenliste, den Zeichnungen, den möglichen Ausführungsvarianten, den Ausführungsbeispielen und den möglichen Ausführungsvarianten der Ausführungsbeispiele.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei einer im Rahmen einer Kraftstoffherstellung vorgenommenen Rekuperation und Sequestrierung fossilen Kohlenstoffs es selbst im besten Fall lediglich zu einer Nicht-Erhöhung der in der Erdatmosphäre befindlichen Treibhausgasmenge kommt, die THG-Emissionsminderungsleistung also maximal 100% beträgt. Da bei der Herstellung, Distribution und Nutzung eines fossilen Energieträgers bzw. Kraftstoffes aber meist weitere fossile Energieträger eingesetzt werden, deren fossiler Kohlenstoff nicht rekuperiert werden kann, können fossile Energieprodukte hohe Dekarbonisierungseffekte bzw. THG- Emissionsminderungsleistungen meist nur theoretisch erreichen.

Die Erfindung basiert auf der weiteren Erkenntnis, dass eine im Rahmen einer Kraftstoffherstel- lung vorgenommenen teilweise Rekuperation und Sequestrierung atmosphärischen Kohlenstoffs nicht nur zu einer THG-Emissionsminderungsleistung von 100% führen kann, sondern zu THG- Emissionsminderungsleistungen, die weit darüber hinaus gehen. Wenn im Rahmen eines Kraftstoff-Herstellungsprozesses nur solche Stoffe zum Einsatz kommen, deren Kohlenstoffanteil aus atmosphärischem Kohlenstoff besteht (was z.B. bei Biomasse der Fall ist, s.u.) und nur ein Teil dieses atmosphärischen Kohlenstoffs für die Erzeugung des Kraftstoffs hergenommen wird und der verbleibende Kohlenstoffteil bzw. ein Großteil dieses verbleibenden Kohlenstoffteils rekuperiert und in einer Kohlenstoffsenke dauerhaft sequestriert wird, entsteht ein gewisser Dekarbonisierungseffekt, der üblicherweise auf das Produkt des Prozesses alloziiert wird. Wenn die für die Biomasse-Konversion erforderlichen Energieträger nur mit geringen THG-Emissionen belastet sind und somit nur einen relativ kleine Rolle in der THG-Bilanz bzw. für den THG- Emissionswert des erzeugten Energieträgers spielen, entscheidet im Wesentlichen die Relation zwischen dem Kohlenstoffanteil, der in den Energieträger eingeht, und dem Kohlenstoffanteil, der in einer Kohlenstoffsenke dauerhaft sequestriert wird, darüber, wie hoch die THG- Emissionsminderungsleistung des erzeugten nachhaltigen Energieträgers ausfällt. Wenn der rela- tive Anteil des in den nachhaltigen Energieträger eingehenden (Biomasse-stämmigen) Kohlenstoffs gering ist und der relative Anteil des sequestrierten (Biomasse-stämmigen) Kohlenstoffs hoch, fällt der resultierende, auf den erzeugten Energieträger bezogene Dekarbonisierungseffekt sehr hoch aus. Dementsprechend ergibt sich für den erzeugten Energieträger, der ein Kraftstoff sein kann, eine THG-Emissionsminderungsleistung, die bezogen auf die erzeugte Energieeinheit (MJ oder kWh _H i) gegenüber der fossilen Referenz mehrere hundert Prozent oder auch noch mehr betragen kann.

Üblicherweise wird die Menge des sequestrierten Kohlenstoffs mit dem Faktor 3,664 multipliziert, um zum THG-Effekt zu kommen. Wenn Kohlenstoff nämlich mit Luftsauerstoff zu C0 ₂ reagiert, beträgt der molare Anteil des Kohlenstoffs an der molaren Gesamtmasse des C0 ₂ -Moleküls 12,0107 g / 44,01 g = 27,291%; die Masse des C0 ₂ -Moleküls ist also um den Faktor 1/0,27291 = 3,664 größer als die Masse des Kohlenstoffatoms. Dementsprechend ist die Masse der vermiedenen C0 ₂ -Emissionen um den Faktor 3,664 größer als die Masse des sequestrierten atmosphärischen Kohlenstoffs.

Zu den Stoffen, die aus atmosphärischem Kohlenstoff bestehen, zählen alle Pflanzen und Pflan- zen-stämmigen Einsatzstoffe wie alle Tiere und tierischen Produkte, denn die Pflanzen haben ihren Kohlenstoff mittels Photosynthese aus der Erdatmosphäre aufgenommen und Tiere leben bekanntlich von Pflanzen oder von anderen Tieren, die Pflanzen fressen. D.h., auch der Kohlenstoff in Tieren und tierischen Produkten besteht aus atmosphärischem Kohlenstoff. Dementsprechend entstammt auch der Kohlenstoffanteil von Bioabfall der Erdatmosphäre.

Das erfindungsgemäße Basisverfahren, für das Schutz beansprucht wird, besteht lediglich aus den drei Verfahrensschritten 1.) Ein- oder mehrstufige Konversion von Biomasse, die atmosphärischen Kohlenstoff enthält, in einen marktfähigen Energieträger, 2.) Erzeugung von Bedingungen, die zumindest eine teilweise chemisch-physikalische Stabilisierung des in den Resten der ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion noch enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs erlauben, 3.) Durchführung einer zumindest teilweisen chemisch-physikalischen Stabilisierung des in den Res- ten der Biomasse-Konversion noch enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs (vgl. Anspruch 1). Solange die erzeugte Bio-/Pflanzenkohle vor Verwitterung und Verbrennung geschützt wird, reicht bereits diese Stabilisierung des atmosphärischen Kohlenstoffs aus, um den gewünschten Dekarbonisierungs-Effekt herbeizuführen, denn außer bei einer mutwilligen Verbrennung reagiert der Kohlenstoff nicht mehr mit Luftsauerstoff, gleich wo er witterungsgeschützt gelagert wird (was z.B. in Bergwerksstollen und Kavernen der Fall sein kann).

Das Basisverfahren kann in vorteilhafter Weise durch weitere Verfahrensschritte ergänzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden dem (ursprünglich ersten) Verfahrensschritt der ein- oder mehrstufigen Konversion der Biomasse in einen marktfähigen Energie- träger die zusätzlichen Verfahrensschritte der Auswahl und/oder Ernte bzw. Sammlung mindestens einen biogenen, atmosphärischen Kohlenstoff enthaltenden Einsatzstoffes vorgeschaltet, vorzugsweise dadurch, dass die Auswahl erfolgt aus den Einsatzstoffgruppen Anbaubiomasse, Stroh (Getreidestroh, Maisstroh, Reisstroh u.ä.; rein oder als Teil einer Silage), Stroh-haltiger Festmist (Rinderfestmist, Schweinefestmist, Geflügelmist, Hühnertrockenkot, Pferdemist u.ä.), Stroh-haltige Reste aus der Pilz-Zucht, Gülle, Jauche, frische grasartige Pflanzen (Weidelgras, Rutenhirse, Miscanthus, Pfahlrohr), Zwischenfrüchte vor und nach Hauptkulturen, Silagen aus grasartigen Pflanzen, Mais-Ganzpflanzenschnitt, Maissilage, Getreide-Ganzpflanzenschnitt, Silage aus Getreide-Ganzpflanzenschnitt, Getreidekörner, Maiskörner, Holz, Reststoff aus der Verarbeitung von Biomasse, Nebenprodukt aus der Verarbeitung von Biomasse, Zellulose-haltiges Non-Food- Material, Altpapier, Zuckerrohr-Bagasse, Traubentrester und Weintrub, Lignocellulose-haltige Biomasse, Waldrestholz, Landschaftspflegegut, Straßenbegleitgrün, Getreide und sonstige Kulturpflanzen mit hohem Stärkegehalt, Zuckerpflanzen (Zuckerrohr, Zuckerrüben, Industrierüben u.ä.), Ölpflanzen (Palmen, Raps, Sonnenblumen u.ä.), Algen, Biomasseanteil gemischter Siedlungsabfälle, Haushaltsabfälle, Bioabfall, Bioabfall aus privaten Haushalten, Bioabfall aus Industrie- und/oder Gewerbebetrieben, biogener Abfall aus dem Groß- und Einzelhandel, der Agrar- und Ernährungsindustrie sowie der Fischwirtschaft und Aquaindustrie, Schlachtabfälle, Klärschlamm, Abwasser aus Palmölmühlen, leere Palmfruchtbündel, Tallöl-Pech, Rohglyzerin, Glyzerin, Bagasse, Molasse, Traubentrester, Wein-Trub, Schlempe aus der Ethanol-Erzeugung, Nussschalen, Hülsen, entkernte Maiskolben, Biomasseanteile von Abfällen und Reststoffen aus der Forstwirtschaft und Forst-basierten Industrien (Rinde, Zweige, vorkommerzielles Durchforstungsholz, Blätter, Nadeln, Baumspitzen, Sägemehl, Schwarzlauge, Braulauge, Faserschlämme, Lignin, Tallöl), anderes Zellulose-haltiges Non-Food-Material, anderes Lignocellulose-haltiges Material, Bakterien, gebrauchtes Speiseöl, tierische Fette, pflanzliche Fette oder Kombinationen hiervon. Die THG-Belastung bzw. der THG-Emissionswert einiger dieser Einsatzstoffe ist teilweise besonders gering. Da die die THG- Emissionsmenge und die THG-Bilanz eines Biomasse-basierten Kraftstoff-Herstellungsweges wesentlich durch den Einsatzstoff bzw. durch dessen THG- Emissionswert bestimmt werden, ist eine entsprechende Auswahl aus den vorstehend aufgeführten Einsatzstoffen vorteilhaft.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Anteil des in der Biomasse enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs in einen gasförmi- gen und/oder flüssigen Energieträger (Biogas, BioMethan, BioEthanol, BioDiesel, FT-Kraftstoff, SynDiesel, BioKerosin, SynKerosin, BioMethanol, DME, Butan, Propan, u.ä.) konvertiert, so dass ein verbleibender Anteil des atmosphärischen Kohlenstoffs in die Verfahrensschritte der Stabilisierung des Kohlenstoffs (Erzeugung der Bedingungen, Durchführung der Stabilisierung) gelangt, vorzugsweise ein Anteil von mindestens 0,1%, besonders vorzugsweise ein Anteil von mindestens 40% und insbesondere ein Anteil von mindestens 65%. Bevorzugt erreicht der Anteil des chemisch-physikalisch stabilisierten Kohlenstoffs am ursprünglichen (bei Verfahrensbeginn) in der Biomasse enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoff eine Auswahl an folgenden Anteilen: 0,1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100%, wobei jeder hier angegebene Anteilswert zusätzlich innerhalb einer Bandbreite von mindestens +/- 2,5%-Punkte schwanken kann, außer bei dem Anteilswert 0,1%, bei dem der Schwankungsbereich -0,1%-Punkt bis +2,4%-Punkte betragen kann und bei dem Anteilswert 100%, bei dem der Schwankungsbereich -2,5%-Punkt bis 0,0%-Punkte betragen kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die zumindest teilweise chemischphysikalische Stabilisierung des in den Resten der Biomasse-Konversion noch enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs durch eine chemisch-physikalische Behandlung der Konversionsreste, vorzugsweise durch eine Karbonisierung der Konversionsreste zu Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks, besonders vorzugsweise durch eine Auswahl aus den folgenden Karbonisierungsverfahren: Pyrolyse, Verschwelung, Torrefizierung, hydrothermale Carbonisierung (HTC), vapothermale Karbonisierung, Vergasung und beliebige Kombination aus diesen Behandlungsmethoden.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante werden die (der) gemäß diesem Basisverfahren er- zeugte Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks und mit ihr (ihm) der zumindest teilweise chemischphysikalisch stabilisierte atmosphärische Kohlenstoff in einem zusätzlichen Verfahrensschritt zumindest anteilig im Erdboden, in stehenden Gewässern, in Aquiferen oder im Ozean sequestriert, vorzugsweise in landwirtschaftlich oder forstwirtschaftlich genutzten Böden, besonders vorzugsweise in nicht oder nicht mehr landwirtschaftlich oder forstwirtschaftlich genutzten Böden und insbesondere in Wüsten-oder Permafrostböden und bestenfalls in einer sonstigen Kohlenstoff- Senke. Die Sequestrierung der (des) Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses bzw. des zumindest teilweise chemisch-physikalisch stabilisierten atmosphärischen Kohlenstoffs kann also auch deren bzw. dessen Endlagerung in geologischen Formationen, Aquiferen oder in sonstigen Gewässern umfassen. Bevorzugt wird, dass der sequestrierte Kohlenstoff-Anteil am ursprünglich (bei Verfahrensbe- ginn) in der Biomasse enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoff eine Auswahl an folgenden Anteilen erreicht: 0,1%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 100%, wobei jeder hier angegebene Anteilswert zusätzlich innerhalb einer Bandbreite von mindestens +/- 2,5%-Punkte schwanken kann, außer bei dem Anteilswert 0,1%, bei dem der Schwankungsbereich -0,1%-Punkt bis +2,4%-Punkte betragen kann und bei dem Anteilswert 100%, bei dem der Schwankungsbereich -2,5%-Punkt bis 0,0%-Punkte betragen kann.

Bevorzugt wird eine Verfahrensvariante, bei der der erzeugte Energieträger so im Verfahrensschritt der ein- oder mehrstufigen Konversion von Biomasse in einen Energieträger aufbereitet wird, dass er als Kraftstoff, Heizstoff oder Brennstoff genutzt werden kann, vorzugsweise als Kraftstoff im Verkehr, besonders vorzugsweise als Kraftstoff im Straßenverkehr.

Vorzugsweise besteht der als Kraftstoff, Heizstoff oder Brennstoff genutzte Energieträger aus Biogas, BioDiesel, BioEthanol, BioKerosin, Wasserstoff, BioMethan, FT-Kraftstoff, DME, Butan, Propan oder BioMethanol.

Durch eine witterungs- und Bodenorganismen-beständige Lagerung des atmosphärischen Kohlen- Stoffs, die eine Sequestrierung sein kann aber nicht muss, wird die technische THG-Bilanz bzw. die THG-Emissionsmenge des erzeugten Energieträgers stark negativ, d.h. nach Beendigung der Herstellung, Distribution und Nutzung des erzeugten Energieträgers, der vorzugsweise ein Kraftstoff ist, besonders vorzugsweise ein Gaskraftstoff und insbesondere BioMethan, befindet sich eine geringere Treibhausgasmenge in der Erdatmosphäre als vorher. Die hohe THG-Negativität (bzw. die negative THG-Emissionsmenge) des erzeugten Energieträgers erlaubt die Zumischung einer solchen Menge eines passenden (kompatiblen) positiv THG-belasteten Energieträgers, dass ein absolut THG-freier Energieträger entsteht (passend bzw. kompatibel bedeuten hier„gleiche Kraftstoffart und gleicher Aggregatszustand"). D.h., derart erzeugtes BioEthanol und/oder LignoEthanol kann mit fossilem Benzin vermischt werden, derart erzeugter BioDiesel mit fossilem Diesel, derart erzeugtes BioKerosin mit fossilem Kerosin, derart erzeugtes BioMethan mit fossilem Erdgas (CNG bzw. LNG) und oder SynMethan, derart erzeugter FT-Diesel mit fossilem Diesel, derart erzeugtes SynKerosin mit fossilem Kerosin, derart erzeugter Wasserstoff mit aus Erdgas dampfreformiertem Wasserstoff usw. Deshalb kann dem gemäß dem erfindungsgemäßen Verfah- ren erzeugten Energieträger vorzugsweise eine solche Menge eines geeigneten kompatiblen (passenden) THG-positiver Energieträgers zugemischt werden, dass der THG-Emissionswert der Energieträger-Mixtur gerade noch nicht ins Positive umschlägt bzw. negativ bleibt.

Die THG-freie Energieträger-Mixtur macht alle Fahrzeuge, die die THG-neutrale Energieträger- Mixtur tanken, unabhängig von ihrer Größe und Verbrauch schlagartig zu echten Nullemissions- fahrzeugen. Wenn die Zumischung THG-positiver Energieträger gering ausfällt oder ganz unterbleibt, produziert das erfindungsgemäße Verfahren einen stark THG-negativen Energieträger, dessen Nutzung sehr positiv für die Umwelt ist, denn nach Beendigung der Herstellung, Distribution und Nutzung des erzeugten Energieträgers, der vorzugsweise ein Kraftstoff ist, besonders vorzugsweise ein Gaskraftstoff und insbesondere BioMethan, befindet sich eine geringere Treibhaus- gasmenge in der Erdatmosphäre als vorher.

Die Erfindung besteht vorzugsweise aus einem erweiterten Verfahren und erweiterten Anlagen für die Strohvergärung und geeigneten Einrichtungen, die es ermöglichen, Stroh in THG-negatives Biogas zu konvertieren, das THG-negative Biogas zu THG-negativem (Bio-)Methan aufzubereiten, es mit (THG-positivem) Erdgas zu einem THG-neutralen Mischgas zu vermischen, das Mischgas ins Erdgasnetz einzuspeisen und das Energieäquivalent der eingespeisten Mischgas-Menge an beliebigen Ausspeisepunkten an Gastankstellen zu übergeben, die es an CNG- und LNG-Fahrzeuge abgeben, die unabhängig von ihrer Größe und von der Kraftstoffeffizienz aufgrund des THG- neutralen Kraftstoffes sofort als Nullemissionsfahrzeuge ohne irgendwelche THG-Emissionen unterwegs sind. Alternativ kann die Vermischung des THG-negativen (Bio-)Methans mit fossilem Erdgas auch in dem Erdgasnetz erfolgen oder, wenn beide Komponenten verflüssigt sind, in einem LNG-Tank.

In einer weiteren Ausführungsvariante können auch noch nicht berücksichtigte THG-Emissionen bei der Bildung des Mischgases berücksichtigt werden, vorzugsweise THG-Emissionen, die vom Strom-einsatz ausgehen, besonders vorzugsweise THG-Emissionen, die vom Kraft- und Heizstoff- einsatz ausgehen und insbesondere solche THG-Emissionen, die erst downstream nach der Anmischung entstehen wie z.B. die THG-Emissionen, die bei der Kompression des aus dem Erdgasnetz entnommenen Michgases auf den Abgabedruck (meist 250 - 300 bar) entstehen und/oder als Methanschlupf bei der Betankung von Fahrzeugen und/oder bei der Verflüssigung des Mischgases zu dem LNG-Substitut„Liquefied BioMethane" (LBM). D.h., es wird ein leicht THG- negatives Mischgas erzeugt, dessen absolute THG-Emissionsmindermenge genauso groß ist wie die absolute THG-Emissionsmenge, die mit den downstream-Effekten verbunden ist.

Eine immer öfter geforderte Abkehr von der bewährten Antriebstechnik„Verbrennungsmotor" ist bei Nutzung der hier offenbarten Technologie nicht mehr nötig. Es ist lediglich ein Umstieg von der Technik der Benzin-Verbrennung auf die Technik der Methan-Verbrennung erforderlich, die im Wesentlichen einer Erdgas-Verbrennung entspricht. Diese hat sich bewährt, was nicht zuletzt die rd. 1,9 Mio. CNG-Fahrzeuge (davon 1,427 Mio. Pkw und leichte Nfz, 0,275 Mio. Busse und 0,195 Mio. schwere Nfz) beweisen, die europaweit bereits im Einsatz sind. Positiv ist dabei, dass der THG-freie Kraftstoff„Mischgas" auch durch einfache Verflüssigung in flüssiger Form als LNG- Substitut bereitgestellt werden kann, was insbesondere für den Schwerlastverkehr von Interesse ist.

Nicht zuletzt aufgrund der relativ großen Herstellungsmenge kann die hier offenbarte neue Technik die immer öfter geforderte Abschaffung des Verbrennungsmotors verhindern, dessen Herstellung aufgrund der langen Nutzungszeit eines Autos bereits ab dem Jahr 2030 eingestellt werden soll, damit in 2050 Nullemissionsmobilität erreicht wird. Mit den absolut THG-freien Nullemissi- onskraftstoffen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Systems wird trotz Verwendung der Verbrennungstechnologie bereits heute eine umfassende Nullemissions- Mobilität möglich, die aus der Sicht der Kunden und Nutzer ganz klar sowohl der Elektro-Mobilität als auch der H ₂ -Mobilität überlegen ist.

Für den Kunden bleibt nämlich alles beim Alten: die Betankung dauert nach wie vor nur wenige Minuten, die Reichweite einer Tankfüllung beträgt mehrere hundert Kilometer (mit den Kraftstoffen Erdgas und Benzin gibt es sogar 2 BackUp-Optionen), die Lebensdauer des Tanks ist nicht beschränkt (das Problem der maximalen Ladezyklen existiert nicht), im Winter kann man die Heizung uneingeschränkt nutzen und im Sommer die Klimaanlage ohne dass die Reichweite zurückgeht, die Anschaffungskosten und der Wertverlust des Fahrzeuges sind geringer als beim Elektroauto und auch noch geringer als beim Dieselauto der Euro-Norm 6, die Kraftfahrzeugsteuer ist sehr viel geringer als bei Dieselautos. Vor allem gibt es keine Nutzungseinschränkungen hinsichtlich der Zuladung (was für Nutzfahrzeuge wichtige ist) und hinsichtlich der Geschwindigkeit (was für die meisten deutschen Pkw-Fahrer wichtig ist). Hinsichtlich der Emissionen gibt es zudem einen sehr vorteilhaften technischen Quantensprung: Die Real Driving Emissions (RDE) sind gegenüber Benzin- und Dieselautos bei Treibhausgasen um 100% reduziert, bei NO _x -Emissionen um 85% - 90%, bei Feinstaub-Emissionen um 99% und bei den Emissionen giftiger Kohlen-Wasserstoff- Verbindungen um 67% - 76%. Die LCA-Emissionswerte der mit dem erfindungsgemäßen Mischgas angetriebenen Gasfahrzeuge (CNG und LNG) sind also ganz erheblich besser als bei allen anderen Antrieben, Fahrzeuge mit Elektro- und Wasserstoffantrieb eingeschlossen (Elektroautos verwenden den nationalen oder den europäischen Strom-Mix, die beide bis weit nach 2040 mit den Emissionen der Kohle-Verstromung und/oder den Risiken der Atomkraft belastet sind; die THG-Belastung des deutschen Strom-Mixes (Inlandsverbrauch) betrug im Jahr 2015 gemäß Umweltbundesamt 587 gC0 ₂ -Äq/kWh _e i; die höhere Netto-Antriebseffizienz des Elektroautos kann diese hohen THG-Wert nur teilweise kompensieren, so dass Elektroautos im Fahrbetrieb gegen- wärtig nur etwa so umweltfreundlich sind wie Gasfahrzeuge ohne über deren Vorteile zu verfügen; der von Wasserstoffautos genutzte Wasserstoff wird weitgehend mittels Dampfreformierung aus Erdgas erzeugt, was ihn aufgrund der energetischen Konversionsverluste sogar noch schmutziger macht als den ursprünglichen Einsatzstoff Erdgas).

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert also„bezahlbare" Nullemissions-Mobilität trotz Einsat- zes des Verbrennungsmotors. Damit sichert dieses Verfahren Arbeitsplätze in der Automobil- und in deren Zulieferindustrie, denn etablierte Industrieanlagen (Einrichtungen zur Herstellung von Kurbelwellen, Pleuel, Zylinderköpfen, Nockenwellen etc., Motorenwerke und Getriebefabriken) können weiter hergestellt und genutzt werden.

Im Gegensatz zu konkurrierenden Verfahren der Herstellung von Lignocellulose-Ethanol aus Stroh und der Herstellung von Fischer-Tropsch-Kraftstoff aus Stroh ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur wesentlich einfacher, sondern im Hinblick auf die Konversion der eingesetzten Biomassen auch deutlich effizienter. Die Konversionseffizienz beträgt bei der Herstellung von Lignocellulose-Ethanol aus Stroh ca. 40%, bei der Herstellung von Fischer-Tropsch-Kraftstoff aus Stroh 29% - 37%, bei der Herstellung von THG-negativem Stroh-Gas aus Stroh ca. 70% und bei der Herstellung von THG-neutralem Mischgas ca. 125%. D.h., während Verfahren zur Herstellung von LignoEthanol aus einer Tonne Stroh(Feuchtmasse) rd. 1.600 kWh _H i an (THG- emissionsreduziertem) Kraftstoff herausholen, erreichen FT-Verfahren lediglich 1.200 - 1.500 kWh _H i an (THG-emissionsreduziertem) Kraftstoff und das erfindungsgemäße Verfahren 2.860 kWh _H i an reinem (stark THG-negativem) Stroh-Gas oder 5.100 kWh _H i an (THG-neutralem) Misch- kraftstoff. Zudem lässt die besonders hohe THG-Emissionsminderungsleistung, deren Erhöhung auf weit über 100% einem Quantensprung gleichkommt, den Fahrzeugbestand, der mit Nullemissionskraftstoff versorgt werden kann, um ein Vielfaches zulegen (s.o.).

Trotz dieser überragenden Leistungen sind der vom erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen System geforderte technische und der wirtschaftliche Aufwand deutlich an- spruchsloser als es bei der Erzeugung von Lignocellulose-Ethanol aus Stroh und auch ganz wesentlich anspruchsloser als es bei der Erzeugung von FT-Kraftstoffen aus Stroh. Die zum Einsatz kommenden (speziellen) Biogasanlagen weisen nicht nur eine ganz wesentlich höhere Konversionseffizienz auf (70% ggü. 29% bis 40%), sie bleiben auch auf mittelgroßem Niveau, so dass die auf die Vergärung und Pyrolyse von Stroh spezialisierten Anlagen keine groß-industriellen Einzugsberei- che benötigen und deshalb dezentral errichtet und betrieben werden können.

Die hier beschriebene Erfindung ist damit wesentlich besser für den Praxiseinsatz geeignet als die weniger leistungsfähigen und kostenträchtigeren Konkurrenzverfahren. Nicht zuletzt aus diesem Grund sind der Erfinder und die Anmelder der Auffassung, dass seine Entwicklung Break Through- Potential hat und dass das innovative System die so oft propagierte Neu-Erfindung des Auto- mobils überflüssig macht.

Beschaffung des Strohs

Bei Herstellung, Distribution und Nutzung von Energieträgern aus Biomasse entstehen ohne eine Stabilisierung und/oder dauerhafte Sequestrierung atmosphärischen Kohlenstoffs abhängig von der Biomasse-Art immer noch mehr oder weniger hohe THG-Emissionen. Gemäß den Veröffentli- chungen des deutschen Bundesamts für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) betrug die THG- Emissionsminderungsleistung sowohl des Biokraftstoffes BioEthanol als auch des Biokraftstoffes BioDiesel gegenüber der fossilen Referenz in 2015 im Durchschnitt rd. 70%, die Restemission also noch immer rd. 30% der fossilen Referenz. Es ist deshalb vorteilhaft, solche Einsatzstoffe auszuwählen, deren THG-Fußabdruck möglichst klein ausfällt, insbesondere wenn die THG- Emissionsminderungsleistung der erzeugten Kraft-, Heiz- und Brennstoffe möglichst hoch ausfallen soll. Erfindungsgemäß werden deshalb solche Einsatzstoffe ausgewählt, die wenig oder gar nicht mit THG-Emissionen belastet sind (vgl. Anspruch 21). Zu den Einsatzstoffen, die zunächst gar nicht mit THG-Emissionen belastet sind, gehört insbesondere Stroh, das gemäß EU-Richtlinie 2009/28 (RED I) bis zum Zeitpunkt der Sammlung / Ernte nicht mit THG-Emissionen belastet ist. Die beim Anbau der Getreidepflanzen und bei deren Ernte anfallenden THG-Emissionen werden allein auf die Getreidekörner alloziiert. Es versteht sich, dass auch alle anderen biogenen Stoffe wie z.B. Holz zum Einsatz kommen können, die THG-Bilanz bzw. der THG-Emissionswert wird dann nur nicht ganz so gut wie bei der Verwendung von Stroh. Es ist also vorteilhaft, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Stroh bzw. Stroh-haltige Konversionsreste zum Einsatz kommen. Als Nebenprodukt des Getreidekorns fällt Stroh kampagnenartig nur während einer kurzen Zeitspanne an, nämlich während der Getreidekornernte im Sommer und Frühherbst. Da industrielle, Stroh-verwertende Biogasanlagen ganzjährig (bis zu 8.760 Stunden im Jahr) in Betrieb sind und täglich frische Einsatzstoffe benötigen, resultiert die Notwendigkeit, große Strohmengen vorzu- halten bzw. zwischenzulagern. Bei größeren Mengen erfolgt das üblicherweise dezentral, was mehrstufige Logistikprozesse zur Folge hat.

Die Bereitstellungskette beginnt mit dem Ablegen des gemähten und gedroschenen Strohs im Schwad hinter dem selbstfahrenden Mähdrescher, der dafür sein Häckselwerk ausschaltet. Das im Schwad abgelegte lose Stroh hat eine Dichte von ca. 25 kg/m ³ und ist deshalb nicht transportwür- dig. Um Transportwürdigkeit zu erreichen ist eine Verdichtung erforderlich. Dazu nimmt eine von einem landwirtschaftlichen Traktor gezogene Ballenpresse den Stroh-Schwad auf und verdichtet das native Stroh zu Strohballen. Die Strohhalme können bei der Verdichtung zu Strohballen ihre Länge von 20 cm bis 120 cm behalten oder zu Strohhäckseln gehäckselt werden, deren Länge dann 5 cm - 20 cm betragen kann. Die Strohballen können Rundballen sein oder Quaderballen. Wenn größere Transportentfernungen Teil der Logistikkette sind, werden Quaderballen bevorzugt, insbesondere solche Quaderballen, die mit Hochdruckpressen hergestellt werden. Während Rundballen eine Dichte von 110 - 130 kg/m ³ aufweisen, beträgt sie bei konventionellen Quaderballen 130 - 165 kg/m ³ und bei Hochdruckballen 170 - 210 kg/m ³ . Mit zunehmender Dichte steigt die Transportwürdigkeit des Strohs. Im Fall von sehr großen Transportentfernungen können ebenfalls von landwirtschaftlichen Traktoren gezogene und angetriebene Pellet-Pressen (sogenannte Pellet-Vollernter) den Strohschwad direkt zu Strohpellets pelletieren, was die Dichte auf bis zu 600 kg/m ³ erhöht und die Transportwürdigkeit nochmals steigert.

Je nach Bauart der Strohpresse werden also Quader- oder Rundballen oder Strohpellets mit unterschiedlichen Größen und Pressdichten erzeugt. Die gepressten Ballen werden vorzugsweise in Gruppen auf dem Stoppelfeld abgelegt. Das erleichtert die nachfolgenden Ernteschritte der Sammlung und Beladung der ersten Transportmittel.

Üblicherweise hat eine moderne Quaderballenpresse einen Durchsatz von 35 t Stroh-Frischmasse pro Stunde. Der Traktor sollte eine Leistung von mindestens 150 kW aufweisen. Derartige Traktoren verbrauchen rd. 18 Liter Dieseläquivalent pro Betriebsstunde also eine (Heiz-)Energiemenge von ca. 178 kWh _H i/h. Bei der Verwendung konventionellen Mineraldiesels ist dieser Kraftstoffeinsatz mit einer Treibhausgasemission von 178 x 342,36 = 60.940 gC0 ₂ -Äq verbunden (gemäß EU- Richtlinie EU 2015/652 vom 20. April 2015 beträgt die gewichtete Lebenszyklustreibhausgasintensität für Dieselkraftstoff 95,1 gC0 ₂ -Äq/MJ, was 342,36 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi entspricht). Auf jede Tonne Stroh entfallen damit ein Energieeinsatz von rd. 5 kWh _H i und eine THG-Emission von 1.741 gC0 ₂ . Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet den Einsatz von Schleppern, die CNG- oder LNG- Motoren aufweisen und als Kraftstoff THG-freies Stroh-Gas bzw. ein THG-neutrales Kraftstoffgemisch nutzen. Erste Schlepper mit CNG-Antrieb gibt es bereits. Sie sind ganz normal wie konventionelle Schlepper nutzbar. Der Energieeinsatz für das Pressen des Strohs bleibt beim Einsatz von CNG- oder LNG-Schleppern, die einen THG-neutralen Gaskraftstoff tanken, annähernd gleich. Sie betragen damit ebenfalls rd. 5 kWh _Hi /t Stroh-FM, nur die THG-Emission geht auf 0,0 gC0 ₂ /kWh _Hi und damit auch auf 0,0 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM zurück.

Landwirtschaftliche Betriebe nutzen üblicherweise vorhandene Technik zum Sammeln der Strohballen und zum Beladen erster Transportmittel. Frontlader bzw. sogenannte Manitous nehmen die Ballen einzeln oder paarweise auf und beladen landwirtschaftliche Transportmittel für den ersten Transport zum Strohdiemen. Diese Praxis ist relativ zeit- und energieintensiv.

Wenn größere Strohmengen zu Ballen gepresst werden sollen, kommt neue Technik zum Einsatz. Radlader mit 6-fach-Mehrfachgreifzange z.B. von dem niederländischen Unternehmen Meijer können innerhalb kürzester Zeit bis zu 6 Quaderballen auf einmal auf Lkw mit Sattelaufleger laden. Das Sammeln und Beladen von 6 großen Quaderballen auf einen Sattelaufleger dauert gerade einmal 180 Sekunden, also 30 Sekunden pro Ballen. Ein Quaderballen mit den üblichen Maßen 1,20m x 0,90m x 2,40m = 2,592m ³ hat üblicherweise eine Dichte von 160 kg/m ³ , so dass die Stroh- Feuchtmasse pro Ballen 415 kg beträgt. Bei einem üblichen Kraftstoffverbrauch von 17 Litern Die- sel-Äquivalent pro Betriebsstunde werden für das Sammeln und Laden pro Ballen 0,142 Liter Diesel-Äquivalent bzw. 1,4 kWh _H i benötigt. Bei der Verwendung von Diesel entstehen dabei THG- Emissionen in Höhe von 342,36 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i x 0.142 kWh _H i = 48,6 gC0 ₂ . Bezogen auf eine Tonne Stroh ergeben sich ein Energieeinsatz von 1,4 / 0,415 = 3,37 kWh _H i und eine THG-Emission von 48,6 / 0,415 = 117,1 gC0 ₂ /t Stroh-FM. Bei dem erfindungsgemäßen Einsatz von Radladern mit CNG- oder LNG-Antrieb und der erfindungsgemäßen Verwendung des neuen THG-neutralen Gaskraftstoff-Gemisches bleibt der Energieeinsatz für das Sammeln und Laden der Strohballen bei 3,4 kWh _H i/t Stroh-FM, denn die CNG-/LNG-Antriebstechnik ist annähernd so effizient wie konventionelle Antriebstechnik. Nur die THG-Emission geht auf 0,0 gC0 ₂ /t Stroh-FM zurück.

Bei konventioneller Beladung beladen Traktoren mit Frontladern von Traktoren gezogene Nieder- flur-Ladewagen bzw. Niederflur-Auflieger mit Doppelachs-Lafette. Diese bringen die Ballen über relativ kurze Strecken (bis 10 km) zu einem Strohlager, wo die bis zu 3,5 m ³ großen und bis zu 0,7 t schweren Strohballen mit Teleskop-Ladern von den Ladewagen entladen und zu sogenannten Strohdiemen aufgeschichtet werden. Im erfindungsgemäßen Verfahren holen Sattelzüge mit Niederflur-Aufliegern die Strohballen direkt vom Feld ab. Radlader sammeln sie mit Mehrfach- Greifern ein und laden sie als 6er-Pack auf den Lkw. Pro Ballen dauert die Beladung ca. 30 Sekunden (s.o.).

Der Lkw hat in Abhängigkeit von den Ballenmaßen eine Ladekapazität von 3-4 Lagen ä 11-12 Ballen, so dass die Beladung der insgesamt 36-48 Ballen nur ca. 18-24 Minuten dauert. Bei einem Strohballenmaß von 1,20m x 1,00m x 2,40m = 2,88m ³ und einer Dichte von 0,165 t/m ³ ergibt sich ein Ballengewicht von 475 kg. Die Beladung mit 3 Lagen ä 12 Ballen resultiert in einem Ladegewicht von 17,1 Tonnen, was die gewichtsmäßige Ladekapazität des Lkw annähernd auslastet. Die Erhöhung der Pressdichte auf 0,180 t/m ³ und ein auf 1,20m x 0,90m x 2,40m = 2,59m ³ verändertes Ballenmaß ergibt ein Ballengewicht von 467 kg und bei 4 Lagen ä 11 Ballen ein Ladegewicht von 20,5 t, wodurch die Ladekapazität des Lkw vollständig genutzt wird. Über eine Optimierung der Ballenform und der Pressdichte ist es also möglich, die Ladekapazität der Lkw nicht nur hinsichtlich des Ladevolumens sondern auch hinsichtlich des Gewichts maximal auszuschöpfen.

Um in der Logistikkette die Schritte des Abiadens, des Baus eines dezentralen Strohdiemens, der Auslagerung von diesem Strohdiemen und der erneuten Beladung eines Lkw einzusparen, wird das Stroh erfindungsgemäß direkt vom Feld zu einem zentralen Lagerplatz in der Nähe der Biogasanlage gebracht. Die Lkw-Züge bringen die Strohballen über Fernstraßen zu den Biogasanlagen, wo sie entweder mit Teleskopladern oder mit Kränen, die mit Mehrfachgreifern ausgerüstet sind, entladen werden. Wenn die Biogasanlage an einem Seeschifffahrtsweg oder in der Nähe eines Hafens liegt, kann das Stroh auch in Form von Pellets angeliefert und gelöscht werden. Bei einer durchschnittlichen Beschaffungsdistanz (Strecke vom Feld bzw. vom dezentralen Strohlager zur Biogasanlage) von 50 km und einer Beladung mit 20 t Stroh erbringt der Lkw pro Fuhre eine Transportleistung von 1.000 tkm. Bei einem Verbrauch von 33 Litern Diesel-Äquivalent pro 100 km wird eine Energiemenge von rd. 163 kWh _H i für den Ferntransport eingesetzt, bei einem Verbrauch von 28 Litern bei der Leerfahrt zurück zum dezentralen Lager nochmals 137 kWh _H i. Insgesamt beträgt der Energieaufwand für den Ferntransport also rd. 300 kWh _H i pro Fuhre. Bezogen auf den transportierten Heizwert von 20 x 4.085 kWh _H i = 81.700 kWh _H i sind das gerade einmal 0,37% (15 kWh _H i/t Stroh FM). Der Transportaufwand ist also selbst dann sehr gering, wenn sich die durchschnittliche Transportdistanz auf die außergewöhnlich große Entfernung von 250 km erhöht.

Beim Einsatz konventionellen Dieselkraftstoffes würden pro Tonne Stroh-FM 15 kWh _H i x 342,36 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i = 5.134 gC0 ₂ -Äq in die Atmosphäre emittiert. Da das erfindungsgemäße Verfahren aber vorsieht, dass die Lkw mit CNG- oder LNG-Motoren ausgestattet sein werden, die THG-freies Mischgas tanken und nutzen, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, verursacht der Ferntransport des Strohs keine THG-Emissionen.

In der Biogasanlage erfolgt das Handling der Strohballen wie in großen Stroh-Heizkraftwerken mittels Portalkran mit Mehrfachgreifer und Transportbändern. Möglich ist auch eine Massengut- Belieferung mit Strohpellets, die dann in geeigneten Silos eingelagert werden.

Die Einlagerung in das Zentrallager wird vornehmlich in Ballenform erfolgen. Da Kräne mit Mehrfachgreifer zum Einsatz kommen, und diese elektrisch und damit hocheffizient betrieben werden sind der Energieaufwand und die THG-Emissionen für das Entladen der Lkw und den Aufbau der zentralen Strohdiemen vernachlässigbar gering. Die Entnahme der Strohballen aus dem Zentrallager, der Transport zur Biogasanlage und das Handling der Strohballen in der Biogasanlage wird mit stationärer Fördertechnik vorgenommen, die ebenfalls elektrisch und damit hocheffizi- ent betrieben wird.

Ausgewiesene Fachleute des Deutschen BiomasseForschungsZentrums DBFZ kalkulieren für eine Erntemenge von 40.000 t Stroh-FM pro Jahr für das Pressen, das Sammeln und Laden, den ersten Transport mit landwirtschaftlichen Fördermitteln, das Entladen und das Aufschichten zu einem (ersten) dezentralen Strohdiemen, die Entnahme der Ballen von diesem ersten Strohdiemen, das Beladen der Lkw-Züge und das Entladen der Lkw-Züge an der BGA ohne den Transport zur Biogasanlage ein Energieeinsatz von insgesamt 33,5 kWh _H i/t Stroh-FM. Das erfindungsgemäße Verfahren reduziert diesen Energieeinsatz pro Tonne Stroh-FM auf 5,0 kWh _H i für das Pressen, auf 3,4 kWh _H i für das Beladen des Lkw und auf 15 kWh _H i für den Ferntransport, insgesamt auf 23,4 kWh _H |.

Bei dem Einsatz reinen mineralischen Dieselkraftstoffs ohne Beimischung von Biokraftstoffen würde dieser Energieeinsatz eine THG-Emission von 23,4 x 342,36 = 8.011 gC0 ₂ -Äq verursachen. Da das erfindungsgemäße Verfahren aber sowohl für die zum Einsatz kommenden Traktoren als auch für die Radlader und für die Lkw CNG-Antriebe bzw. LNG-Antriebe vorsieht, die mit dem THG-freiem Gaskraftstoff betrieben werden, beträgt die durch die Sammlung, die Beladung und den Transport verursachte THG-Emission 0,0 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM.

Strohkonversion Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann für die erste ein- oder mehrstufige Biomasse- Konversion jede bekannte Biomasse-Konversion zum Einsatz kommen, deren Ziel bzw. Aufgabe es ist, die Biomasse in einen (marktfähigen) Energieträger umzuwandeln. Bevorzugt werden jedoch eine Verfahrensvariante und ein entsprechendes System zur Durchführung dieses Verfahrens, bei dem die zu konvertierende Biomasse zumindest anteilig aus Stroh besteht.

Vorzugsweise ist die erste Biomasse-Konversion eine Konversion von Stroh-haltiger Biomasse in Energieträger, besonders vorzugsweise eine Auswahl aus folgenden Konversions-Verfahren: Konversion von Stroh-haltiger Biomasse in BioDiesel, Konversion von Stroh-haltiger Biomasse in Bio- Ethanol, Konversion von Stroh-haltiger Biomasse in LignoEthanol, Konversion von Stroh-haltiger Biomasse in Fischer-Tropsch-Kraftstoffe, Konversion von Stroh-haltiger Biomasse in Methanol, Konversion von Stroh-haltiger Biomasse in DME, Konversion von Stroh-haltiger Biomasse in Wasserstoff, Konversion von Stroh-haltiger Biomasse in Biogas, Kombination dieser Konversions- Verfahren.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante erzeugen das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System aus Stroh den THG-negativen Gaskraftstoff BioMethan, der gasförmig als Erdgas-Substitut oder in verflüssigtem Zustand als LNG-Substitut distribuiert werden kann. Die Verflüssigung von (Bio-)Methan zu Liquefied (Bio-)Methane (LBM) ist dabei ebenso vorbekannter Stand der Technik wie die Aufbereitung von Biogas zu BioMethan.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems be- steht die erste Biomasse-Konversion aus einer Konversion von Stroh-haltiger Biomasse in Biogas, besonders vorzugsweise eine Konversion von Stroh-haltiger Biomasse in Biogas, die nach dem Verfahren der Feststoffvergärung vorgenommen wird und insbesondere aus einer Feststoffvergärung, bei der Garagenfermenter, Pfropfenstrom-Fermenter oder Aufstrom-Fermenter zum Einsatz kommen. Besonders vorzugsweise wird der mindestens eine Garagenfermenter mit einem Gär- zyklus betrieben, der kürzer als 24 Tage dauert, insbesondere kürzer als 15 Tage und bestenfalls kürzer als 9 Tage.

In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems erfolgt die erste Konversion als anaerobe bakterielle Vergärung nach dem Nassverfahren. Dazu wird vor der Konversion der Biomasse, die vorzugsweise zumindest anteilig aus Stroh und/oder Stroh-haltigen Einsatzstoffen besteht, in einen marktfähigen Energieträger aus der Biomasse und einer Flüssigkeit eine Suspension hergestellt, vorzugsweise aus der Biomasse und einer wässrigen Suspension, besonders vorzugsweise aus der Biomasse und Prozesswasser. Die Suspension weist dabei einen Trockensubstanzgehalt (TS-Gehalt) von 1% - 60% auf, vorzugsweise einen TS-Gehalt von 5% - 30%, besonders vorzugsweise einen TS-Gehalt von 8% - 18% und insbesondere einen TS-Gehalt von 9% - 14%.

Stroh ist kein Einsatzstoff wie jede andere Biomasse, es hat spezifische Eigenschaften, die es zu einem ungewöhnlich schwierig zu verarbeitenden bzw. zu nutzenden Stoff machen. Natives Stroh - also nicht vorverarbeitetes, in natürlichem Zustand befindliches Stroh - ist nämlich aufgrund seiner spezifischen Eigenschaften [insbesondere: Partikellänge der Strohhalme 20 - 120 cm; wachsartige Oberfläche; Fibrillen-Struktur; Mikrofibrillen-Struktur; hoher Faseranteil; hoher Lig- nin-Anteil; hohe Festigkeit; sehr weites C/N-Verhältnis von 70-100; hoher Kaliumanteil; hoher Chlor-Gehalt; sehr geringe Dichte von ca. 25 kg/m ³ ; sehr hoher TS-Anteil und entsprechend sehr geringer Restwassergehalt; schwierige Zerkleinerbarkeit; erhöhte Neigung zur Staubbildung und einhergehend erhöhte Explosionsgefahr; hohe Oberflächenspannung; geringe Löslichkeit in Was- ser; bei Verbrennung signifikante Unterschiede zur Holzverbrennung wie z.B. niedrige Erweichungstemperatur, Neigung zur Teerbildung und zur Versinterung des Brennraumes, um den Faktor 10 höherer Ascheanteil, vielfach höherer Chlor- und Stickstoffgehalt im Rauchgas, deutlich höhere Staubemissionen etc.] kein Einsatzstoff wie jeder andere Feststoff, insbesondere nicht beim Einsatz in Pelletier-Anlagen, Mühlen, anaerob bakteriell arbeitenden Biogasanlagen, anaerob enzymatisch arbeitenden Fermentationsanlagen, aerob arbeitenden Kompostieranlagen, Feuerungsanlagen und Müllbehandlungsanlagen. Wenn diese Anlagen andere feste Einsatzstoffe verarbeiten, können sie deshalb noch lange nicht natives (Lang-)Stroh verarbeiten.

So sind beispielsweise bei der industriellen Pelletierung von Stroh spezielle, auf den Einsatzstoff „Stroh" ausgerichtete Pelletier-Anlagen erforderlich. Dasselbe gilt für Heiz- bzw. Verbrennungsvorrichtungen, die Stroh verwerten. Auch für die Vermahlung erfordert der Einsatzstoff „Stroh" spezielle Vermahlungstechnik. So sind z.B. Mühlen, die kleinkörniges Getreidekorn zu Mehl vermählen, nur dann für die Vermahlung von Langstroh geeignet, wenn das Stroh zuvor zerkleinert wurde. Natives (Lang-)Stroh besteht nämlich aus stark faserhaltigen Strohhalmen, die üblicher- weise eine Länge von 20 - 70 cm haben und teilweise auch bis zu 120 cm lang sein können. In der Praxis ist natives Stroh nicht in Standardmühlen einsetzbar. Für faserhaltige Stoffe wie Stroh ist daher eine spezielle Mühlentechnik erforderlich. Es ist deshalb ein Fehlschluss anzunehmen, dass jede feste Biomasse verarbeitende Einrichtung auch geeignet wäre, natives (Lang-)Stroh zu verarbeiten. Um in der Praxis mit Standardtechnik (Lang-)Stroh nutzen zu können, sind in der Regel mindestens Häckselvorrichtungen erforderlich. So kommt man in der Praxis ohne eine vorgeschaltete Zerkleinerung des nativen Langstrohs nur dann aus, wenn eine spezielle, auf die Strohverwertung ausgerichtete Einrichtung eingesetzt wird.

Wie nicht zuletzt aus dem Patent EP 2167631 des Erfinders hervorgeht, versperrt bei der Strohvergärung der für Mikroorganismen unverdauliche Lignin-Anteil, der ca. 21% der Strohtrocken- masse ausmacht, diesen den Weg zur Cellulose und zur Hemicellulose, die teilweise in Biogas umgewandelt werden. Insbesondere natives, nicht aufgeschlossenes Stroh kann von Biogasanlagen innerhalb der üblichen Verweilzeiten (Hydraulic Retention Time HRT) von 20 - 60 Tagen nur zu einem geringen Teil in Biogas konvertiert werden.

Zudem führt der relativ geringe Stickstoffanteil im Stroh dazu, dass Stroh ein sehr weites C/N- Verhältnis aufweist. Typischerweise beträgt dieses 70 - 100. Anaerobe Mikroorganismen benötigen für ihr Wachstum und ihre Vermehrung jedoch ein C/N-Verhältnis von 6 - 20. Deshalb sind für die Vergärung von Stroh entweder eine Rekuperation und eine Rückführung von Stickstoffhaltigen Suspensionen in den Prozess erforderlich oder eine Beimischung von einzelnen oder mehreren Stickstoff-haltigen Gärsubstraten wie z.B. Geflügelkot, der ein besonders enges C/N- Verhältnis aufweist.

Die Verwendung von Stroh als anaerobes Gärsubstrat erfordert deshalb besondere Vor- und/oder Nachbehandlungsmaßnahmen, darunter den Aufschluss des nativen Strohs und/oder die Beimischung von Stickstoff/Stickstoffverbindungen bzw. von solchen Gärsubstraten, die ein sehr geringes C/N-Verhältnis aufweisen. Aus dem einschlägigen Stand der Technik sind auch die Aufschluss- bzw. Vor-/Nachbehandlungsmaßnahmen der Häckselung, der Vermahlung, der Einweichung, der Anmaischung und der Vorbehandlung mit heißem Wasser, Dampf, Sattdampf, Thermodruckhyd- rolyse, Wet Oxidation, Dampfreformierung, Steam Explosion usw. bekannt sowie die Unterstützung der ersten Phase der anaeroben Vergärung (der Hydrolyse) durch Applikation von Exo- Enzymen. Vorbekannt sind ferner auch die Rekuperation und Rückführung von (ggf. aufbereiteten bzw. gereinigten) Prozesswasser in den Prozess, die ekuperation und die Rückführung von Stickstoff-haltigen Suspensionen in den Prozess, die Vorerwärmung der Gärsubstrate vor der Vergärung zur Entfernung der auf den Strohhalmen befindlichen Wachsschicht, die nochmalige Vergärung von Gärresten aus einer ersten Vergärung nach deren Behandlung mit heißem Wasser, Dampf, Sattdampf, Thermodruckhydrolyse, Wet Oxidation, Dampfreformierung, Steam explosion usw., die Rekuperation und Rückführung von Prozesswärme (u.a. Wärmetausch im Gegenstrom- Verfahren), die biologische Vorbehandlung der Gärsubstrate mit Pilzen, die biologische Nachbehandlung von Gärresten mit Pilzen, die Entfernung von Schadstoffen aus Prozesswässern (z.B. mittels Filtration, Ultrafiltration, Umkehr-Osmose) und die Ausbringung von Stroh-haltigen Gär- resten auf landwirtschaftlichen und sonstigen Flächen zur Aufrechterhaltung von deren Humus- Gehalt. Es versteht sich, dass alle vorbekannten und naheliegenden Vorbehandlungs- bzw. Aufschlussmaßnahmen und alle vorbekannten Maßnahmen zur Nachbehandlung und Verwendung der Gärreste mit den im Folgenden aufgeführten und erläuterten Verfahrensschritten kombiniert werden können. Der zuständige Fachmann weiß aus dem einschlägigen Stand der Technik, wie dies zu geschehen hat.

Beim anaeroben Gärsubstrat Stroh hängen die erzielbare Konversionseffizienz und die Dynamik der Biogasproduktion (Berücksichtigung des Faktors Zeit) entscheidend von der Art der Vorbehandlung ab. Wenn die Vorbehandlung aus einer mehrtägigen aeroben Kompostierung besteht, geht der Biogasertrag deutlich zurück, da insbesondere die für Mikroorganismen leicht zugängli- chen und leicht verdaulichen Kohlenstoffverbindungen zu C0 ₂ oxidiert werden. Dieses wiederum diffundiert aus der Reaktionsmasse in die Atmosphäre und ist danach nicht mehr vorhanden, womit ein Teil des Kohlenstoffes verloren geht.

Wie aktuelle Praxiswerte zeigen, ist mit einer aus Stroh-Vermahlung und Sattdampfbehandlung bestehenden Vorbehandlungskombination und mit einer anschließenden agitierten Nassvergä- rung des derart aufgeschlossenen Strohs bei einem optimalem C/N-Verhältnis von 30 maximal und ohne aerobe Vorrotte eine Konversionseffizienz von bis zu 75% erreichbar. Die Vorbehandlung„Nur Stroh-Vermahlung" resultiert bei einer agitierten Nassvergärung mit optimalem C/N- Verhältnis von ca. 30 ohne aerobe Vorrotte und ohne Dampfbehandlung (Sattdampf, TDH, Dampfreformierung, Steam-Explosion u.ä.) in einer Konversionseffizienz von ca. 50%.

Die Vergärung nativer Strohhalme, die nicht einmal vermahlt wurden, sondern vor der Vergärung auch noch einer aeroben Vorrotte (Kompostierung) unterzogen wurden und die mit einem ungeeigneten C/N-Verhältnis von 70 - 100 in einem nicht agitierten Feststoff-Fermenter vergärt werden, erreicht - wenn überhaupt - nur eine maximale Konversionseffizienz von 20%.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung wird die in einen THG- emissionsreduzierten marktfähigen Energieträger (Kraft-, Heiz- oder Brennstoff) zu konvertierende Biomasse einer Konversion, die vorzugsweise eine anaerobe Vergärung oder eine Alkohol- Fermentation sein kann, erst nach einer geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten vorgeschalteten Maßnahme unterworfen, vorzugsweise aus den folgenden Maßnahmen: Anmischung mit Wasser, wässrigen Suspensionen oder Prozesswasser, Einweichung mit Wasser, wässrigen Suspensionen oder Prozesswasser, Zerkleinerung (Ballen-Auflösung, Häckslung/Schredderung, Vermahlung etc.) der Biomassereste aus der ersten Vergärung, Extrusi- on dieser Biomasse, drucklose Behandlung dieser Biomasse mit heißem Wasser oder Dampf, Druck-beaufschlagte Behandlung dieser Biomasse mit heißem Wasser oder Dampf, Behandlung dieser Biomasse mit Sattdampf, Thermodruckhydrolyse dieser Biomasse, Wet Oxidation dieser Biomasse, Dampfexplosion (Steam explosion) dieser Biomasse, Dampfreformierung dieser Bio- masse, sonstige bekannte Vorbehandlung dieser Biomasse, beliebige Kombination dieser Maßnahmen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung wird die in einen THG- emissionsreduzierten zu konvertierende Biomasse einer mehrfachen (zwei- bis zehnfachen), vor- zugsweise einer zweifachen Konversion, die besonders vorzugsweise eine zweifache anaerobe Vergärung, eine zweifache Alkohol-Fermentation oder eine Kombination aus anaerober Vergärung und Alkohol-Fermentation ist, unterworfen, vorzugsweise erfolgt die zweite Konversion nach einer zwischengeschalteten Maßnahme, die aus einer geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Maßnahme besteht und die besonders vorzugsweise ausgewählt wird aus den folgenden Maßnahmen: Anmischung mit Wasser oder wässrigen Suspensionen, Zerkleinerung (Auflösung, Häckslung/Schredderung, Vermahlung) der Konversionsreste aus der ersten Konversion, Extrusion dieser Konversionsreste, drucklose Behandlung dieser Konversionsreste mit heißem Wasser oder Dampf, Druck-beaufschlagte Behandlung dieser Konversionsreste mit heißem Wasser oder Dampf, Behandlung dieser Konversionsreste mit Sattdampf, Thermodruckhyd- rolyse dieser Konversionsreste, Wet Oxidation dieser Konversionsreste, Dampfexplosion (Steam explosion) dieser Konversionsreste, Dampfreformierung dieser Konversionsreste, sonstige bekannte Nachbehandlung von Konversionsresten, die einer nochmaligen Konversion unterzogen werden sollen, beliebige Kombination dieser Maßnahmen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung wird die Biomasse vor der Konversion einer thermischen Behandlung unterzogen, vorzugsweise einer mehrstufigen ersten Temperierung und zweiten Temperierung, besonders vorzugsweise einer mehrstufigen ersten, zweiten und dritten Temperierung und insbesondere einer mehrstufigen ersten, zweiten, dritten und vierten Temperierung. Die Temperierung der Biomasse kann jeweils auf Temperaturniveaus erfolgen, die unter der Nebenbedingung, dass das nachfolgende Temperaturniveau höher ist als das vorausgegangene, aus einer Auswahl aus den folgenden Temperaturen besteht: 0,1°C, 5°C, 10°C, 15°C, 20°C, 25°C, 30°C, 35°C, 40°C, 45°C, 50°C, 55°C, 60°C, 65°C, 70°C, 75°C, 80°C, 85°C, 90°C, 95°C, 100°C, 105°C, 110°C, 115°C, 120°C, 125°C, 130°C, 135°C, 140°C, 145°C, 150°C, 155°C, 160°C, 165°C, 170°C, 175°C, 180°C, 185°C, 190°C, 195°C, 200°C, 205°C, 210°C, 215°C,220°C, 225°C, 230°C, 235°C, 240°C, 245°C, 250°C, 255°C, 260°C oder einer beliebigen Kombination hiervon, wobei jeder hier angegebene Temperaturwert zusätzlich innerhalb einer Bandbreite von mindestens +/- 2,5°C schwanken kann. Zweck der mehrstufigen Temperierung ist eine vorteilhafte Erweichung bzw. Beseitigung solcher Strukturen und Substanzen in der Biomasse, die die nachfolgende Konversion be- oder verhindern.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird vor, im oder nach dem Schritt der ein- oder mehrstufigen Konversion der Biomasse zumindest ein Anteil der Biomasse durch geeignete, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Einsatzstoffe ersetzt oder ergänzt, vorzugsweise durch Einsatzstoffe aus der Auswahl aus Perkolat, Gülle, Mist, Gras, Heu, Grassilage, Maissilage, Getreide-Ganzpflanzen-Silage, Silage aus Stroh und einem anderen Silage-Substrat, Heu, Getreidekörner, Kartoffeln, Industrierüben, Zuckerrüben, Zuckerrohr, Melasse, Ackerbohnen, Wildblu- men, Landschaftspflegegut, Straßenbegleitgrün, Reststoffe aus der Verarbeitung landwirtschaftlicher Erzeugnisse, Schlempe aus der Ethanol-Herstellung, Raps, Rapspresskuchen, Anbaubiomasse, Holz, Holzabfall, Biomüll, Bioabfall, organische Reststoffe, Reststoff aus der Verarbeitung von Biomassen, Nebenprodukt aus der Verarbeitung von Biomassen, zellulosehaltiges Non-Food- Material, Lignocellulose-haltiger Einsatzstoff, Waldrestholz, Getreide und sonstige Kulturpflanzen mit hohem Stärkegehalt, Zuckerpflanzen, Ölpflanzen, Algen, Biomasse-Anteil gemischter Sied- lungsabfälle, Haushaltsabfälle, Stroh, Stroh-haltige Einsatzstoffe, Klärschlamm, Abwasser aus Palmölmühlen, leere Palmfruchtbündel, Tallöl-Pech, Rohglyzerin, Glyzerin, Bagasse, Molasse, Traubentrester, Wein-Trub, Nussschalen, Hülsen, entkernte Maiskolben, Biomasseanteile von Abfällen und Reststoffen aus der Forstwirtschaft und/oder aus Forst-basierten Industrien (Rinde, Zweige, vorkommerzielles Durchforstungsholz, Blätter, Nadeln, Baumspitzen, Sägemehl, Sägespäne, Schwarzlauge, Braunlauge, Faserschlämme, Lignin, Tallöl), anderes zellulosehaltiges Non- Food-Material, anderes Lignocellulose-haltiges Material, Bakterien, gebrauchtes Speiseöl, tierische Fette, Pflanzliche Fette, Festmist, Hühnertrockenkot, Geflügelmist, Stroh-haltige Reste aus der Pilzzucht, beliebige Kombinationen hiervon.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung findet die Vergärung des Strohs nicht in einer klassischen„Nassanlage" statt, die nach dem Rührkesselprinzip mit einer Brei-artigen wäss- rigen Suspension arbeitet, sondern in einer Feststoffvergärungsanlage, die nach dem Garagenprinzip funktioniert. Vorzugsweise wird der mindestens eine Garagenfermenter mit einem Gärzyklus betrieben, der kürzer als 24 Tage dauert, insbesondere kürzer als 15 Tage und bestenfalls kür- zer als 9 Tage. Die anaerobe Vergärung des Strohs soll durch dieses Ausführungsbeispiel aber nicht auf Feststoffvergärungsanlagen beschränkt sein, sie kann grundsätzlich auch das Nassverfahren umfassen, das in klassischen Nassanlagen durchgeführt wird.

Wenn die Strohballen nicht als Ganzes vor der Vergärung einer Sattdampfbehandlung unterzogen werden (siehe Patentantrag EP15001025.4 des Erfinders), werden sie vor der Vergärung aufge- löst. Das lose Stroh wird sodann mit einem Häcksler und einer Vermahlungseinrichtung zerkleinert. Der Zerkleinerungsgrad kann so variiert werden, dass die Stroh-Partikel im Durchschnitt zwischen 0,01 mm und 30,0 mm lang sind. Die Zerkleinerung kann also nur die Häckselung des Strohs (auf ca. 5 cm - 20 cm) umfassen aber auch eine zusätzliche Vermahlung z.B. mittels Hammer- oder Schneidmühlen. Der Zerkleinerungsgrad ist abhängig davon, welche Konversionseffizi- enz erreicht werden soll: je höher der Zerkleinerungsgrad, desto höher ceteris paribus die Konversionseffizienz. Ein hoher Zerkleinerungsgrad erfordert einen hohen Energieeinsatz (für die Mühlen).

Vorzugsweise erfolgt die bakterielle Vergärung des Strohs zur Gewährleistung eines C/N- Verhältnisses von 20 - 40 zusammen mit Stickstoff-haltigem Gärsubstrat (Geflügelmist, Gülle) und/oder zusammen mit Stickstoff-haltigem Prozesswasser, das besonders vorzugsweise zuvor aus den Gärresten extrahiert wird. Bei der anaeroben bakteriellen Vergärung werden nämlich nur ganz wenige N-Anteile des in den Fermenter geschafften Gärsubstrats in Biogas umgewandelt, der weitaus größere Teil verbleibt in der Gärmasse, wodurch es in der Gärmasse bzw. in den Gärresten zu einer N-Anreicherung kommt. Wenn die Gärsubstrate vor oder während der Vergärung mit N-haltigem Prozesswasser angereichert werden, kann die Einsatzmenge N-haltiger Gärsubstrate reduziert werden. Diese Reduzierung ist vorteilhaft für die Eigenschaften der aus Gärresten erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse.

Die Feststoff-Vergärung erfolgt vorzugsweise in einem Festmist-artigen Haufwerk, das nach dem Schließen des„Garagentors" unter Luftabschluss in der„Garage" von oben mit Perkolat beduscht (perkoliert) wird. Dabei saugt sich die Haufwerk-artige Gärmasse bis zu der Grenze, ab der freies (Prozess-)Wasser bzw. eine freie Suspension (Perkolat) entsteht, mit diesem Perkolat voll, das aus den Sickersäften der Gärmasse des zuvor zu Ende gegangenen Gärzyklus besteht und/oder aus Prozesswasser, das in nachfolgenden Prozessschritten anfällt. Das bakterienhaltige Perkolat sickert durch das Gärmasse-Haufwerk, wird rekuperiert und steht für eine erneute Beduschung zur Verfügung. Die wie in einer Nassanlage ablaufende anaerobe bakterielle Vergärung kann einstufig nur in dem Garagenfermenter vorgenommen werden oder zweistufig. Bei dem zweistufigen Verfahren wird zumindest ein Teil des umlaufenden, mit organischen Säuren befrachteten Perkolats in einen Hochleistungs-Methanisator geleitet, in dem immobilisierte Mikroorganismen die bekannte Methanogenese durchführen. Das um einen Teil der organischen Säuren erleichterte Per- kolat wird aus dem Methanisator geführt und auf das Gärmasse-Haufwerk perkoliert und der Umlauf beginnt von neuem.

Beim sogenannten Garagenverfahren erfolgt die Vergärung in Zyklen, die üblicherweise 21 - 28 Tage dauern. Die Einbringung der frischen Gärmasse in eine Mehrzahl von Garagenfermentern wird üblicherweise mit einem Radlader vorgenommen, ebenso die vorherige Vermischung der frischen Gärmasse mit Animpfmasse (einem Teil der alten Gärmasse aus dem vorherigen Gärzyklus) und die Entfernung der ausgegorenen Gärmasse aus den Garagenfermentern. Die Garagenfermenter werden zeitversetzt betrieben, so dass die Biogasproduktion insgesamt mehr oder weniger kontinuierlich erfolgt.

Das Garagenverfahren hat zum einen den Vorteil, dass keine flüssige Gärmasse zum Einsatz kommt, in der Strohstücke i.d.R. aufschwimmen, Schwimmschichten bilden und Überläufe verstopfen. Die Strohhalme sind vielmehr im Festmist-artigen Haufwerk gefangen. Zum anderen liegen die Stroh-haltigen Gärreste nicht in kleinteiliger, flüssiger Form vor, sondern als Haufwerk mit TS-Gehalten von rd. 30% - 40%. Während flüssige Gärreste ohne außergewöhnlich hohem technischem Aufwand nur einer HTC unterzogen werden können (s.o.) macht die Festmist-artige Konsis- tenz der Gärreste die angestrebte Pyrolyse möglich, vorzugsweise nach einer ggf. erforderlichen Entwässerung der Gärreste auf ca. 50 % TS.

Welche Prozessschritte bei der Umwandlung von Stroh in Biogas zum Einsatz kommenden, hängt davon ab, welche Konversionseffizienz erreicht werden soll. Hohe Konversionseffizienzen erfordern mehr technischen und energetischen Aufwand als geringe. Sowohl beim Garagenverfahren als auch bei dem Verfahren der Nassvergärung kommt der Vorbehandlung der Gärsubstrate und/oder der Nachbehandlung der Gärreste eine hohe Bedeutung zu. In der Praxis hat sich als Vor- und Nachbehandlung die Zerkleinerung bewährt, insbesondere die Vermahlung, die vorzugsweise nach einer Häckselung vorgenommen wird, besonders vorzugsweise nach einer Ballenauflösung, an die sich eine Häckselung und eine Vermahlung anschließen. Weiterhin haben sich als Vor- und Nachbehandlungsmaßnahmen das Anmischen bzw. die Behandlung mit warmen Wasser (15°C - 99°C), das Anmischen bzw. die Behandlung mit heißem Wasser (> 99°C), die stufenweise Erwärmung der Gärmasse, die Behandlung mit (Satt-)Dampf, mit Thermodruckhydroly- se, mit der Wet Oxidation, mit der Steam Explosion, mit der Dampfreformierung, die biologische Behandlung mit Pilzen, das An- bzw. Vermischen mit (ggf. aufbereitetem bzw. gereinigtem) Pro- zesswasser, die nochmalige Vergärung nach einer Nachbehandlung und die Kombination dieser Maßnahmen bewährt.

Unabhängig von der angestrebten Konversionseffizienz können bei einer Fermenter-Größe von 7m Breite x 5m Höhe x 30 m Länge pro Garagenfermenter und Gärzyklus rd. 60 t Stroh-FM als Gärsubstrat eingesetzt werden, wobei das Stroh 1 % bis 99 % der (frischen) Gär-Mixtur stellt, vor- zugsweise 50 %. Die Entleerung und Wiederbefüllung der Garagenfermenter erfolgt mit einem Radlader. Der Radlader benötigt für die Entleerung und Wiederbefüllung eines Garagenfermenters 406 Minuten (6,76 h). Der Kraftstoffverbrauch des in der Biogasanlage zum Einsatz kommenden Radladers beträgt 17,4 Liter Dieseläquivalent pro Betriebsstunde und damit 117,6 Liter Dieseläquivalent pro Gärmassenwechsel. Als Energieaufwand ergeben sich rd. 1.153 kWh _H i pro Gärmassenwechsel, davon entfallen auf das Gärsubstrat Stroh circa die Hälfte, also rd. 576 kWh _Hi . Bei einem Einsatz von 60 t Stroh-FM entfallen auf 1 1 Stroh-FM damit 9,6 kWh _Hi und auf den Heizwert von 1 kWh _H i an Inputmaterial entsprechend 0,0024 kWh _H i bzw. 0,24%. Da der eingesetzte Radlader erfindungsgemäß einen CNG- oder LNG-Antrieb aufweist und er mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugtem, absolut THG-freiem Mischgas betrieben wird, entstehen durch den Betrieb des Radladers keine THG-Emissionen.

In Summe erfordert der Prozessschritt „Vorbehandlung & Vergärung" pro 1 Tonne Stroh- Feuchtmasse einen Energieaufwand von 21,4 kWh _e | und 17,6 kWh _H |. Die mit diesem Energieaufwand verbundene THG-Emission beläuft sich für den Stromeinsatz auf 21,4 x 540 gC0 ₂ -Äq/kWh _e i = 11.556 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM und für den Kraftstoffeinsatz des Radladers auf 0,0 gC0 ₂ -Äq/t Stroh- FM.

Bei der anaeroben bakteriellen Vergärung von mit Dampf vorbehandeltem Stroh zu Biogas wird die Trockensubstanz des Strohs in Biogas umgewandelt, an dem Methan einen Anteil von 53,50 Vol.-% hat, Kohlenstoffdioxid einen Anteil von 44,60 Vol.-%, Wasserstoff einen Anteil von 0,15 Vol.-%, Sauerstoff einen Anteil von 0,75 Vol.-%, Stickstoff einen Anteil von 0,75 Vol.-%, Schwefel- Wasserstoff einen Anteil von 0,05 Vol.-% und Ammoniak einen Anteil von 0,20 Vol.-%. Der Heizwert des Biogases wird dabei im Wesentlichen durch den Methan-Anteil bestimmt. Bei einem Methanertrag von 2.860 kWh _H i/t Stroh-FM (Konversionseffizienz 70%) und einem spezifischen Heizwert von 9,978 kWh _H i/Nm ³ CH ₄ ergeben sich ein Methan-Volumen von 286,6 Nm ³ und insgesamt ein Biogas-Volumen von 535,7 Nm ³ . An diesem Biogas-Volumen hat Methan einen Anteil von 286,6 Nm ³ , Kohlenstoffdioxid 238,9 Nm ³ , Wasserstoff 0,804 Nm ³ , Sauerstoff 4,018 Nm ³ , Stickstoff 4,018 Nm ³ , Schwefelwasserstoff 0,268 Nm ³ und Ammoniak 1,071 Nm ³ .

Karbonisierung der Stroh-haltigen Gärreste

Wesentliches Element der Erfindung ist es, Reste aus einer ersten Biomasse-Konversion in (marktfähige) Energieträger, vorzugsweise Stroh-haltige Konversionsreste, so zu behandeln, dass der in diesen Gärresten noch enthaltene atmosphärische Kohlenstoff zumindest teilweise chemischphysikalisch stabilisiert wird. Die erste Biomasse-Konversion kann jede Biomasse-Konversion sein, die Kohlenstoff-haltige Konversionsreste produziert (z.B. die Konversion von Biomasse in BioDie- sel, die Konversion von Biomasse in BioEthanol, die Konversion von Biomasse in LignoEthanol, die Konversion von Biomasse in Fischer-Tropsch-Kraftstoffe, die Konversion von Biomasse in Wasser- stoff, die Konversion von Biomasse in Biogas und ähnliche vorbekannte Verfahren).

Die chemisch-physikalische Stabilisierung des in den Resten der ersten Biomasse-Konversion noch enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs wird vorzugsweise so vorgenommen, dass der atmosphärische Kohlenstoff auf Jahrzehnte, besonders vorzugsweise auf Jahrhunderte und insbesondere auf Jahrtausende nicht mit anderen Stoffen (Luftsauerstoff) reagiert und/oder nicht der Bo- denatmung verfällt (also nicht von Bodenorganismen zersetzt wird).

Vorzugsweise wird die chemisch-physikalische Stabilisierung durch eine thermo-chemische Behandlung erreicht, die besonders vorzugsweise eine Karbonisierung ist und insbesondere aus einer Auswahl aus folgenden vorbekannten Karbonisierungsverfahren besteht: Pyrolyse, Torrefizierung, Verschwelung, Vergasung, Hydrothermale Carbonisierung (HTC), Vapothermale Carbonisierung, beliebige Kombination dieser Maßnahmen. Vorzugsweise kommen hierfür entsprechende, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Einrichtungen zum Einsatz. Vorzugsweise entsteht bei der Karbonisierung der Reste aus der ersten Biomasse-Konversion eine Bio-/Pflanzenkohle bzw. ein Biokoks, in der (dem) zumindest anteilig stabilisierter oder teilstabilisierter atmosphärischer Kohlenstoff enthalten ist.

Vorzugsweise beträgt der Anteil des stabilisierten oder teilstabilisierten atmosphärischen Kohlen- Stoffs an der Trockensubstanz der (des) erzeugten Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses mehr als 1%, besonders vorzugsweise mehr als 15%, insbesondere mehr als 45% und ganz besonders mehr als 70%.

Um den Anteil des stabilisierten oder teilstabilisierten atmosphärischen Kohlenstoffs an der Trockensubstanz der (des) erzeugten Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses zu maximieren, erfolgt die Heran- führung der behandelten Reste aus der ersten Biomasse-Konversion an die Reaktionstemperatur in einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung möglichst langsam. Besonders vorzugsweise dauert die Aufheizung auf Reaktionstemperatur deshalb länger als 1 Sekunde, insbesondere länger als 10 Minuten und bestenfalls länger als 100 Minuten.

Vorzugsweise werden die Reste aus der ersten Biomasse-Konversion in zwei, drei oder vier Teil- ströme aufgeteilt, wobei der erste Teilstrom einer Pyrolyse zugeführt wird, der zweite Teilstrom mittels einer Auswahl aus Niedertemperatur-Pyrolyse, Kurzzeit-Pyrolyse, Verschwelung, Vergasung, Torrefizierung, HTC und Vapothermale Torrefizierung behandelt wird und in einer zumindest teilweisen Stabilisierung des Kohlenstoffs resultiert, der dritte Teilstrom mittels einer Auswahl aus Niedertemperatur-Pyrolyse, Kurzzeit-Pyrolyse, Torrefizierung, HTC, Verschwelung, Ver- gasung und Vapothermale Torrefizierung behandelt wird und zu keiner Stabilisierung des Kohlenstoffs führt und der vierte Teilstrom keiner thermo-chemischen Behandlung unterworfen wird.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die Pyrolyse eine Hochtemperatur-Pyrolyse, die bei die Reste aus der ersten Biomasse-Konversion unter Sauerstoffmangel einer Temperatur von 150°C - 1.600°C ausgesetzt werden, vorzugsweise einer Temperatur von 500°C - 1.000°C und insbesondere einer Temperatur von 600°C - 900°C.

Vorzugsweise wird die Reaktionsmasse der Reaktionstemperatur für mehr als 1 Sekunde ausgesetzt, besonders vorzugsweise für mehr als 50 Minuten und insbesondere für mehr als 500 Minuten.

Vorzugsweise entspricht der Druck im Reaktionsbehälter, der für die thermo-chemische Behand- lung der Reste aus der ersten Biomasse-Konversion genutzt wird, dem Druck der Umgebung, besonders vorzugsweise > 1 bar und insbesondere > 5 bar.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung liegen die der Karbonisierung ausgesetzten Konversionsreste in Form von Pellets oder Briketts vor, wobei sie diese Form vorzugsweise bei der Karbonisierung im Wesentlichen beibehalten und/oder der Output der Vorrichtungen zur Karbonisierung im Wesentlichen die Form von Pellets oder Briketts hat.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein spezieller, aus Gärresten und Nieder- und Hochtemperaturkohlen bestehender zwei-, drei- oder vierteiliger Gärrest-/Pflanzenkohle-Mix erzeugt und als Substitut für vom Feld abgefahrenes Stroh in den Ackerboden eingebracht. Während der im unbehandelten Gärrest enthaltene Kohlenstoffanteil nicht stabilisiert ist und der in der torrefizierten Niedertemperatur-Pflanzenkohle (bzw. in der mit relativ geringen Temperaturen und/oder nur kurzzeitig pyrolysierten Pflanzenkohle) enthaltene atmosphärische Kohlenstoff eine nur mäßige Stabilisierung aufweist, ist der einer Hochtempera- tur-Pyrolyse unterzogene Kohlenstoffanteil nach der Pyrolyse chemisch so stabilisiert, dass er nach Einarbeitung in den Ackerboden weder durch den Prozess der Bodenatmung noch durch den Prozess der aeroben Rotte abgebaut werden kann und folglich Teil des Dauerhumus wird. Gleichzeitig werden der unbehandelte Gärrest und die Torrefizierungs-Kohle Teil des Nährhumus. Zur Vermeidung nachteiliger (kurzfristiger bzw. vorübergehender) Immobilisierungen von im Boden befindlichen Nährstoffen kann der Gärrest-/Pflanzenkohle-Mix zuvor mit organischen Nährstoffen angereichert (aufgeladen) werden.

Vorzugsweise liegt das molare H/C-Verhältnis a) des (teil-)stabilisierten atmosphärischen Kohlenstoffs, b) der erzeugten, stark C-haltigen Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse E bis G, c) der Bio- /Pflanzenkohle-Mixtur H und/oder d) der Bio-/Pflanzenkohle-Konversionsrest-Mischung I bei <0,8, besonders vorzugsweise bei <0,6, und/oder deren molares O/C-Verhältnis bei <0,8, besonders vorzugsweise bei <0,4.

Derartige Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse bzw. Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixturen bzw. Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest-Mischungen sind zumindest teilweise chemisch so stabi- lisiert, dass der stabilisierte Teil des in den (dem) Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs innerhalb eines bestimmten langfristigen Zeitraums (10 Jahre, 30 Jahre, 100 Jahre, 500 Jahre, 1.000 Jahre, 10.000 Jahre, 100.000 Jahre) weder durch den Prozess der Bodenatmung noch durch den Prozess der aeroben Rotte noch durch Reaktion mit Luftsauerstoff abgebaut werden kann. Es genügt somit eine vor Witterung geschützte Lagerung der erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse, um der Erdatmosphäre Kohlenstoff zu entziehen und eine Dekarbonisierung der Erdatmosphäre herbeizuführen. Eine solche Lagerung kann z.B. die Lagerung der erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse in Lagerhallen umfassen (lose oder in Säcken), in aufgelassenen Bergwerken, in witterungsgeschützten Kavernen, in Steinbrüchen unter einer Schutzschicht bzw. unter einer Abdeckung, in Mooren, in Wüsten unter einer Sandschicht, im Ozeanboden unter einer Schlickschicht, in stehenden Gewässern unter einer Schlickschicht oder in Aquiferen.

Aufgrund der vorstehend geschilderten positiven Effekte von Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks auf landwirtschaftlich genutzten Boden, insbesondere auf Ackerkrume, ist es vorteilhaft, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen bzw. den Biokoks zumindest teilweise in landwirtschaftlich genutzten Boden, insbesondere in Ackerkrume einzuarbeiten entweder allein oder zusammen mit nicht karbonisierten Resten aus der ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion. Für eine Entfernung des atmosphärischen Kohlenstoffs aus der Erdatmosphäre genügt gleichwohl dessen chemisch-physikalische Stabilisierung und witterungsfeste Lagerung an sich, so dass zur Erzielung des gewünschten THG-Effekts eine Einarbeitung der (des) Bio- /Pflanzenkohle/Biokokses in landwirtschaftlich oder fortwirtschaftlich genutzten Boden oder eine Einlagerung in Kavernen, Steinbrüchen, Wüstenböden, Permafrostböden, Auqiferen, Ozeanen etc. für eine Dekarbonisierung der Erdatmosphäre nicht zwingend erforderlich ist.

Die in die Ackerkrume gelangende Menge an kurzzeitig, mittelfristig und langfristig stabilisiertem atmosphärischem Kohlenstoff ist dabei um den Faktor 1,5 - 5,7 größer, als wenn der Landwirt das Stroh vollständig auf dem Acker belassen hätte und um den Faktor 2,0 - 8,2 größer, als wenn er gemäß guter fachlicher Praxis 30% des Strohaufwuchses vom Feld abgefahren hätte. Obwohl das Stroh in einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem maximalen (zukünftigen) Anteil von bis zu 87% vom Feld abgefahren wird und obwohl aus diesem Stroh (Gas-)Kraftstoff hergestellt wird, stellt das Verfahren die Bodenqualität und den Landwirt erheblich besser als wenn die Strohabfuhr unterblieben wäre. Trotz dieses maximierten Bergungsanteils von bis zu 87% erreicht das Verfahren mit der aus kurz- und mittelfristiger Humi- fizierung zu Nährhumus und aus langfristiger Sequestrierung der stabilisierten Pflanzenkohle bestehenden Karbonisierungs-Kombination hohe und sehr hohe Humus-Effekte, die eine ganze Reihe von positiven Sekundäreffekten zur Folge haben. Diese wurden vorstehend aufgeführt.

In der Folge kann der Anwender des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Systems in sehr vorteilhafter Weise Zugriff nehmen auf den kompletten Anteil des Strohauswuchses, der bislang neben dem nicht bergbaren Strohanteil (Stoppel, Kaff, Spreu) zusätzlich auf dem Acker verbleiben musste, um die Höhe des Humus-Gehalts des Ackerbodens zu sichern. Das macht alle bisherigen Berechnungen zur Ermittlung der Biomassepotenziale von Rest- und Abfall- Stoffen für nachhaltige energetische Verwertungen obsolet, darunter auch die erst kürzlich von dem Deutschen BiomasseForschungsZentrum (DBFZ) erstellte und von der Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR) herausgegebene Studie„Biomassepotenziale von Rest- und Abfallstoffen - Status Quo in Deutschland".

Unter Berücksichtigung eines auf insgesamt rd. 46 Mio. t erhöhten Strohaufwuchses und eines zukünftig rd. 4 Mio. t betragenden Einstreu- und Raufutter-Bedarfs erhöht das erfindungsgemäße Verfahren/System die energetisch und stofflich nutzbare Strohmenge von bislang rd. 8 Mio. t um den Faktor 4,3 auf rd. 34,1 Mio. t, ohne dass die Höhe des Humus-Gehalts im Ackerboden und die Nachhaltigkeit gefährdet werden. Dementsprechend kann mit dem erfindungsgemäße Verfahren/System deutlich mehr fortschrittlicher Biokraftstoff aus dem deutschen Strohaufwuchs er- zeugt werden als mit allen anderen Verfahren der Stroh-Konversion, nämlich ohne Beimischung von Erdgas bis zu 100.000 GWh _Hi (360 PJ) und mit Erdgas-Beimischung bis zu 125.000 GWh _Hi (450 PJ). Dabei wäre die Kraftstoffmenge von 100.000 GWh _Hi ohne eine Beimischung von Erdgas stark THG-negativ und mit der Beimischung THG-neutral.

Diese Gasmengen erhöhen sich deutlich, wenn in dem erfindungsgemäße Verfahren/System nicht nur Stroh sondern auch Wirtschaftsdünger und/oder Krautabfälle eingesetzt werden.

Um die aus den Garagenfermentern kommenden Stroh-haltigen Gärreste den bevorzugten Subverfahren der Pyrolyse und/oder Torrefizierung zuführen zu können, muss der Wassergehalt (die Trockensubstanz) der Gärreste von ca. 65% (35% TS) auf mindestens 50% (50% TS) reduziert (erhöht) werden. Diese Dehydration kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren in zwei Schrit- ten erfolgen, zunächst über eine Fest-/Flüssigtrennung mittels Dekanter/Schneckenpresse auf einen TS-Gehalt von bis zu 40% und sodann auf einen TS-Gehalt von 50 - 70% mittels einer Trocknung, die vorzugsweise eine Niedertemperatur-Trocknung ist. Im Gegensatz zur Hochtemperatur- Trocknung werden während des Trocknungsvorgangs weder (giftige) Dioxine noch Furane erzeugt. Die für die Trocknung erforderliche Energie bezieht die Trocknungsanlage dabei vorzugs- weise im Rahmen einer Prozesswärme-Rückführung aus der Hochtemperatur-Pyrolyse.

Bei einer Biogas-Konversionseffizienz von 70% fallen pro 1 Tonne Stroh-Feuchtmasse rd. 483 kg als mehr oder weniger nasser Gärrest an. Dieser hat einen TS-Gehalt von 35% (169 kg) und einen Wassergehalt von rd. 65% (314 kg), wobei 140 kg Wasser im zugeführten nativen Stroh enthalten waren und das Stroh zusätzlich noch rd. 174 kg Wasser in den Prozessschritten der Vorbehand- lung, der Vermischung mit anderen Gärsubstraten und während der Vergärung aufgenommen hat. Am TS-Anteil von rd. 169 kg hat Kohlenstoff einen Anteil von bis zu 134 kg. Von den in den Fermenter eingebrachten 860 kg TS haben die Mikroorganismen damit 691 kg in Biogas umgewandelt. Die Fest-/Flüssigtrennung mittels Phasentrennung per Dekanter/Schneckenpresse erfolgt auf einen TS-Gehalt von 40%. Unter Vernachlässigung der Tatsache, dass auch die flüssige Phase einen gewissen TS-Gehalt aufweist, der nicht herausgefiltert werden kann (kleine Strohpartikel, gelöste Mineralien, Säuren und Salze), reduziert sich der Stroh-haltige Gärrest von 483 kg auf 423 kg Feuchtmasse, die zu 169 kg aus Trockensubstanz besteht und zu 254 kg aus Wasser. Dabei werden 483 - 423 = 60 kg einer kleine Strohpartikel, gelöste Mineralien, Säuren und Salze enthaltende Suspension freigesetzt (die eher flüssige Phase), die als Prozesswasser dem Perkolat zugemischt werden. Diese erste Dehydrierung mittels Phasentrennung erfordert einen Strombedarf von 3,75 kWh _e i/t Feuchtmasse, in diesem Fall folglich 0,483 x 3,75 = 1,81 kWh _e ,/t Stroh-FM. Bei einer zukünftigen LCA-THG-Emission des deutschen Strom-Mixes in Höhe von 540 gC0 ₂ -Äq/kWh _e | ergibt das eine THG-Emission von 1,81 x 540 = 978 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM.

Pro 1 Tonne Stroh-FM, die der Biogasanlage bzw. dem Fermenter als native Frischmasse zugeführt wird, fällt bei der Niedertemperatur-Trocknungsanlage also eine feuchte Gärmasse in Höhe von 423 kg an (die eher feste Phase), die zu 169 kg aus Trockensubstanz besteht (davon 134 kg Koh- lenstoff) und zu 254 kg aus Wasser. Um auf einen TS-Gehalt von 60% (282 kg FM bestehend aus 169 kg TS und 113 kg H ₂ 0) zu kommen, müssen rd. 141 kg Wasser aus der feuchten Gärmasse entfernt werden. Dieser Gärrest hat eine Temperatur von ca. 35°C. Um die Temperatur von 100°C zu erreichen, muss die Temperatur also um 65°C angehoben werden. Bei einer Wärmekapazität von 4.180 kJ pro Tonne und °C sind für die Erwärmung des Gärrests auf 100°C exakt 0,423 x 65 x 4.180 = 114.929 kJ erforderlich, was 31,9 kWh _Hi entspricht. Diese Energie bezieht die Niedertemperatur-Trocknungsanlage aus der Abwärme, die bei der Pyrolyse bzw. Torrefizierung der getrockneten Gärreste entsteht.

Für die Verdampfung des aus dem Gärrest zu entfernenden Wassers (141 kg) ist eine Wärmezufuhr in Höhe von 2.088 kJ/kg erforderlich, in diesem Fall also 141 x 2.088 = 294.408 kJ, was insge- samt 81,8 kWh _H i entspricht und pro kg Wasser 0,58 kWh _H i- Auch diese Energie bezieht die Niedertemperatur-Trocknungsanlage aus der Abwärme, die bei der Pyrolyse bzw. Torrefizierung der getrockneten Gärreste entsteht.

Insgesamt erfordert die Trocknung des pro 1 Tonne Stroh-Feuchtmasse anfallenden dehydrierten Gärrests auf einen TS-Gehalt von 60% eine Wärmezufuhr von 31,9 kWh _Hi + 81,8 kWh _Hi = 113,7 kWh _H i. Da die Trocknungsanlage mit Abwärme aus der Gärrest-Pyrolyse bzw. -Torrefizierung betrieben wird, fallen keine zusätzlichen THG-Emissionen an, denn der ursprüngliche Einsatzstoff ist Stroh, dessen Kohlenstoff der Atmosphäre entstammt.

Der aus der Niedertemperatur-Trocknung kommende rd. 100°C heiße, Stroh-haltige Gärreststrom kann aufgeteilt werden in einen ersten Teilstrom, der nicht behandelt wird, einen zweiten Teil- ström, der einer schwachen Torrefizierung unterzogen wird, einem dritten Teilstrom, der einer starken Torrefizierung unterzogen wird und einem vierten Teilstrom, der pyrolysiert wird. Die Teilströme können jeweils einen Anteil von 0% - 100% am Gesamtstrom haben unter der Nebenbedingung, dass die Summe der Teilströme 100% nicht überschreitet. Im Folgenden wird als Ausführungsbeispiel eine Aufteilung des Gesamtstroms in 3 Teilströme beschrieben, in anderen Aus- führungsvarianten ist aber auch eine Aufteilung auf 1 Teilstrom, auf 2 Teilströme und auf 4 Teilströme möglich.

Nach der Aufteilung des Stroh-haltigen Gärrest-Gesamtstroms auf Teilströme werden die heißen torrefizierten und pyrolysierten Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse mit einer Auswahl aus folgenden Nährstoff-haltigen wässrigen Suspensionen abgelöscht: Gülle, Perkolat, Jauche, Schlempe aus der Ethanol-Erzeugung, flüssige Reste aus einer anaeroben Vergärung, Harn, Sickerwasser aus Silagen, Prozesswasser, aufbereitetes bzw. gereinigtes Prozesswasser, flüssige Gärmasse, Permeat, eher flüssige Phase einer Dehydrierung, eher feste Phase einer Dehydrierung, beliebige Phase einer Separation, sonstige Nährstoffe enthaltende Suspensionen und ähnliche Suspensionen (z.B. Sus- Pensionen aus Wasser und mineralischem Dünger), mit dem nicht behandelten Gärrest vermischt und bei Bedarf zur Reduzierung der Pflanzenkohle-Auslieferungsmasse und/oder zum einfacheren Handling nochmals einer Niedertemperatur-Trocknung unterzogen. Die erzeugten Bio- /Pflanzenkohlen/Biokokse können sowohl einzeln als auch als Kohlen-Mixturen bzw. Kohlen- Konversionsrest-Gemisch abgelöscht werden.

Die Karbonisierung des Stroh-haltigen Gärrests erfolgt vorzugsweise in geschlossenen Vorrichtungen, bei denen die beim Verschwelungsvorgang freigesetzten Gase (Pyrolysegase) besonders vorzugsweise zur Beheizung der Verschwelungseinrichtung (Pyrolyseeinrichtung) genutzt werden.

Die Karbonisierung kann in einer Parallelschaltung erfolgen und in einer seriellen Schaltung. Bei letzterer werden die Karbonisierungseinrichtungen sowohl für die Torrefizierung als auch für die Pyrolyse eingesetzt. Der Unterschied besteht lediglich in der gewählten Reaktionstemperatur und der gewählten Reaktionszeit, die beide bei der Pyrolyse höher sind als bei der Torrefizierung. Grundsätzlich können für die Karbonisierung aber auch andere Verfahren eingesetzt werden wie z.B. die hydrothermale Carbonisierung (HTC) oder die vapothermale Carbonisierung.

Bis auf den Vorgang des Anfahrens benötigt eine Pyrolyseanlage keine Wärmezufuhr, im Gegen- teil, sie erzeugt deutlich mehr Wärme als für die Verschwelung benötigt wird. Der Strombedarf der Anlage beträgt im gegenwärtigen Entwicklungsstand der Technik rd. 55,6 kWh _e! pro t Brenn- stoff-TS. Es ist abzusehen, dass der spezifische Stromeinsatz mit zunehmender Größe dieser Anlagen weiter zurückgeht (Skaleneffekt).

Bezogen auf den ursprünglichen Stroh-Input in die Biogasanlage bzw. in den Fermenter (1 Tonne Stroh-FM) beträgt der Output aus der Niedertemperatur-Trocknung 282 kg Gärrest-Feuchtmasse, davon 169 kg TS und 113 kg Wasser. 134,2 kg der 169 kg TS sind Kohlenstoff (s.o.). 6,67% des angetrockneten Gärrests (18,8 kg FM, davon 7,5 kg Wasser, 11,3 kg TS, davon 8,9 kg C) werden zunächst bei Seite gelegt, um sie später den erzeugten Pflanzenkohlen beizumischen mit dem Ziel, der Bodenflora und -fauna leicht verdauliche Biomasse (OBS) zu liefern.

Weitere 6,67% der 282 kg Gärrest-Feuchtmasse (18,8 kg FM, davon 7,5 kg Wasser, 11,3 kg TS, davon 8,9 kg C) werden in die sich selbst befeuernde Torrefizierung geführt und vorzugsweise bei 250°C - 300°C verschwelt. Dabei gehen rd. 25% der Trockensubstanz und mit dieser rd. 25% des noch vorhandenen Kohlenstoffs verloren also ca. 2,8 kg TS und 2,2 kg C. Dieser verlorene Kohlenstoff hat einen Heizwert von rd. 9,1 kWh _H i/kg und insgesamt einen Heizwert von 20,2 kWh _H i- Für die vollständige Verdunstung des Wasseranteils werden 0,58 kWh _H i/kg x 7,5 kg = 4,35 kWh _H i benötigt, so dass aus der Torrefizierung 15,85 kWh _H i für externe Zwecke zur Verfügung stehen. Übrig bleiben damit 8,5 kg FM, 8,5 kg TS, davon 6,7 kg C, und 0,0 kg H ₂ 0.

Für die Hochtemperatur-Pyrolyse verbleiben damit 86,7% der aus der Niedertemperatur- Trocknung kommenden 282 kg Gärrest-Feuchtmasse, also rd. 244 kg Feuchtmasse. Davon sind 146 kg TS und 98 kg Wasser. 116,4 kg der 146 kg TS sind Kohlenstoff. Bei der sich selbst befeuernden Pyrolyse gehen in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel rd. 40% der TS und damit rd. 40% des noch vorhandenen Kohlenstoffs verloren also rd. 58 kg TS und 46,6 kg C. Dieser verlorene Kohlenstoff hat einen Heizwert von rd. 9,1 kWh _H i/kg und insgesamt einen Heizwert von 419 kWh _H i. Für die vollständige Verdunstung des Wasseranteils werden 0,58 kWh _H i/kg x 98 kg = 57 kWh _H i benötigt, so dass aus der Pyrolyse 362 kWh _H i für externe Zwecke zur Verfügung stehen. Übrig bleiben damit 88 kg FM, davon 88 kg TS, davon 70 kg C, und 0,0 kg H ₂ 0.

Insgesamt steht damit pro ursprünglich zugeführter Tonne Stroh-FM eine Prozesswärmemenge in Höhe von rd. 16 kWh _H i + 362 kWh _H i = 378 kWh _H i für interne und/oder externe Zwecke zur Verfügung. Davon werden 114 kWh _H i für die Trocknung des Gärrests von 40% TS auf 60% TS benötigt (s.o.). Damit bleibt eine Wärmemenge von 264 kWh _H i für andere Zwecke verfügbar.

Nach der Beiseitelegung, der Torrefizierung und der Pyrolyse der Gärreste sind noch 8,9 + 6,7 + 70 = 85,6 kg C vorhanden, davon sind 8,9 kg C nicht stabilisiert, 6,7 kg C teil-stabilisiert und 70 kg C dauerhaft stabilisiert. Wenn diese 70 kg an dauerhaft stabilisiertem Kohlenstoff in den Ackerboden eingearbeitet werden, wird die Atmosphäre dauerhaft um 70 kg x 3,664 = rd. 256.480 gC0 ₂ entlastet. Bezogen auf die Biogas-Produktion von 2.860 kWh _H i (s.o.) ergibt sich damit eine spezifische THG-Emission von brutto (vor Berücksichtigung der in den anderen Prozessschritten anfallenden THG-Emissionen) -90 g C0 ₂ /kWh _Hi .

Energieverbrauch: Da die Pyrolyseanlagen die benötigte Wärme selbst erzeugen, besteht kein Bedarf an externer Wärme. Der Strombedarf ist aber (noch) erheblich, zum Betrieb der Pyrolyseanlage sind pro t Brennstoff-TS 55,6 kWh _e i erforderlich, was 0,0556 kWh _e i/kg TS entspricht. Bei der Torrefizierung von 11,3 kg TS (s.o.) fallen also rd. 0,6 kWh _e! an und bei der Pyrolyse von 146 kg TS rd. 8,1 kWh _e |, insgesamt 8,7 kWh _e ,.

THG-Emission: Bei einer zukünftigen LCA-THG-Emission des deutschen Strom-Mixes in Höhe von 540 gC0 ₂ -Äq/kWh _e , ergibt sich eine THG-Emission von 8,7 x 540 = 4.698 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM. Bezogen auf die erzeugte Kraftstoffmenge von 2.860 kWh _H i ergibt sich eine spezifische THG-Emission von +1,6 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi .

Herstellung einer mit Nährstoffen aufgeladenen Gärrest-/Pflanzenkohle-Mixtur

Der bei Seite gelegte Gärrest, die aus der Torrefizierung kommende Pflanzenkohle und der Output der Hochtemperatur-Pyrolyse werden miteinander zu einer hochwertigen Humus-C enthaltender Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur vermischt. Damit die frische Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur nach der Einarbeitung in die Ackerkrume keine Nährstoffe aus dem Boden entzieht und diese immobilisiert, werden die erzeugten Biokohle-Massen E bis G gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vor oder nach ihrer Vermischung zu einer Biokohle-Mixtur H mit genau den organischen Nährstoffen angereichert, die in der Getreidepflanze enthalten sind. Die Biogasanlage bezieht diese Nährstoffe aus dem Perkolat, das im vorgeschalteten Prozessschritt der Vergärung im ersten Teilschritt der anaeroben bakteriellen Vergärung - der Hydrolyse - im Garagenfermenter u.a. aus Stroh entsteht. D.h., die Strohinhaltsstoffe, die bis auf den Ascheanteil organische Nährstoffe sind, werden zu- mindest zum Teil aus dem Stroh ausgewaschen und sammeln sich im Perkolat. Die Anreicherung der Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur mit organischen Nährstoffen erfolgt vorzugweise durch Ablöschen mit einer Auswahl aus folgenden Nährstoff-haltigen wässrigen Suspensionen: Gülle, Perkolat, Jauche, flüssige Reste aus einer anaeroben Vergärung, Schlempe aus einer Ethanol-Erzeugung, Harn, Sickerwasser aus Silagen, (ggf. aufbereitetem bzw. gereinigtem) Prozesswasser, flüssige Gärmasse, Permeat, eher flüssige Phase einer Dehydrierung, eher feste Phase einer Dehydrierung, beliebige Phase einer Separation, sonstige Nährstoffe enthaltende Suspensionen und ähnliche Suspensionen. Wenn die in der (dem) heißen Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks enthaltene Wärmemenge kleiner ist als die zur Verdampfung des zugeführten Wassers erforderliche Wärmemenge (nur das Wasser verdampft bei dem Ablöschen, die im Wasser gelösten organischen Nährstoffe bleiben in der Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur zurück), wird die Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur also wieder nass, ansonsten bleibt sie trocken.

Um Pilzbildung und Selbstentzündung zu verhindern und um das Transportgewicht der mit Nähr- Stoffen aufgeladenen Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur zu reduzieren, wird die feuchte Bio- /Pflanzenkohle-Mixtur soweit überhaupt erforderlich in einer zweiten Niedertemperatur- Trocknungsanlage auf einen TS-Gehalt von mindestens 86% getrocknet.

Die (der) stabilisierte Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks E, die (der) teilstabilisierte Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks F, die (der) nicht stabilisierte Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks G, die aus Bio- /Pflanzenkohlen/Biokoksen E bis G zusammengesetzte Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixtur H und die aus der Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixtur H und Konversionsresten D zusammengesetzte Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest-Mischung I können einzeln mit organischen Nährstoffen aufgeladen sein oder auch nicht. D.h., es ist möglich und kann vorteilhaft sein, nur einzelne Komponenten dieser Mixturen bzw. Mischungen mit organischen Nährstoffen aufzuladen und andere nicht. Ebenso ist es möglich, alle Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse E bis G mit organischen Nährstoffen aufzuladen und keine. Ferner ist es möglich und kann vorteilhaft sein, alle Komponenten der Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixtur H und der Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks- Konversionsrest-Mischung I mit organischen Nährstoffen aufzuladen und keine.

Der bei Seite gelegte Gärrest (18,8 kg FM, davon 7,5 kg Wasser und 11,3 kg TS, davon 8,9 kg C), die aus der Torrefizierung kommende Pflanzenkohle (8,5 kg FM, davon 0,0 kg Wasser, 8,5 kg TS, davon 6,7 kg C) und der Output der Hochtemperatur-Pyrolyse (88 kg FM, davon 0,0 kg Wasser und 88 kg TS, davon 70 kg C) werden miteinander zu rd. 115,3 kg FM vermischt, die zu 7,5 kg aus Wasser besteht und zu 107,8 kg aus TS (TS-Gehalt damit 93,5%), wobei in der TS noch 85,6 kg C enthalten sind. Von den 85,6 kg C sind 8,9 kg C nicht stabilisiert, 6,7 kg C teil-stabilisiert und 70 kg C dauerhaft stabilisiert.

Während der bei Seite gelegte Gärrest eine Temperatur von ca. 25° aufweist, beträgt die Temperatur der aus der Torrefizierung kommenden Pflanzenkohle ca. 250°C und die des Outputs der Hochtemperatur-Pyrolyse ca. 700°C. Nach der Vermischung weist die Mixtur immer noch eine Temperatur von (18,8 x 25°C + 8,5 x 250°C + 88 x 700°C) / 115,3 = ca. 557°C auf. Diese Temperatur ist so hoch, dass das im Gärrest enthaltene Wasser (7,5 kg) verdampft. Die Masse der Mixtur geht also von 115,3 kg um 7,5 kg auf 107,8 kg zurück und die Temperatur aufgrund der Verdunstung des Wassers und infolge einer Zwischenlagerung auf ca. 350°C.

Die beim Ablöschen eingesetzte wässrige Suspension (vorzugsweise eine Auswahl aus folgenden Nährstoff-haltigen Suspensionen: Gülle, Perkolat, Jauche, Schlempe aus einer Ethanol-Erzeugung, flüssige Reste aus einer anaeroben Vergärung, Harn, Sickerwasser aus Silagen, (ggf. aufbereitetem bzw. gereinigtem) Prozesswasser, flüssige Gärmasse, Permeat, eher flüssige Phase einer Dehydrierung, eher feste Phase einer Dehydrierung, beliebige Phase einer Separation, sonstige Nährstoffe enthaltende Suspensionen und ähnliche Suspensionen), die besonders vorzugsweise aus Perkolat aus der Vergärung Stroh-haltiger Gärmasse besteht, kann zuvor zumindest teilweise mit- tels Filtration, Ultrafiltration und Umkehrosmose aufkonzentriert werden und zwar zu einem durchschnittlichen TS-Gehalt von ca. 5,0%. 1 kg wässrige Suspension besteht demnach zu 50 g aus TS und zu 950 g aus Wasser. Um die TS der Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse E - G (107,8 kg) mit 1,7 kg Nährstoff-Mix anzureichern, werden also 34,0 kg Perkolat benötigt, die aus 1,7 kg TS und 32,3 kg Wasser bestehen. Die Feuchtmasse der mit Nährstoffen „aufgeladenen" Bio- /Pflanzenkohlen/Biokokse E - G addiert sich damit zu theoretischen 107,8 + 34,0 = 141,8 kg, die entsprechende Trockensubstanz auf 107,8 + 1,7 = 109,5 kg und der theoretische Wasseranteil auf 0,0 + 32,3 = 32,3 kg. Der Kohlenstoffanteil bleibt bei 85,6 kg C.

Nach dem Ablöschen mit wässrigem Perkolat hat die Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur noch eine Tempe- ratur von (107,8 x 350°C + 34,0 x 25°C) / 141,8 = ca. 272°C. Diese Temperatur ist so hoch, dass ca. die Hälfte des im Perkolat enthaltenen Wassers, also 16,2 kg verdampft. Während die Trockensubstanz der mit Nährstoffen angereicherten Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur bei 109,5 kg und der Kohlenstoffanteil bei 85,6 kg C bleiben, gehen die Feuchtmasse infolge der Wasserverdampfung von 141,8 kg um mindestens 16,2 kg auf maximal 125,6 kg und dementsprechend der Wasseran- teil von 32,6 kg um mindestens 16,2 kg auf maximal 16,2 kg zurück. Der TS-Gehalt geht durch das Ablöschen lediglich auf 109,5/125,6 = 87,2% zurück, so dass die Nachtrocknung auf den angestrebten TS-Gehalt von mindestens 86% unterbleiben kann.

Energieeinsatz: Der bei der Vermischung und Nachbehandlung erforderliche Energieeinsatz ist so gering, dass er vernachlässigt werden kann.

THG-Emission: Bei der Vermischung von Gärresten mit frischer Pflanzenkohle und deren Nachbehandlung treten so gut wie keine THG-Emissionen auf.

Nutzung der Gärrest-/Pflanzenkohle-Mischung

Nach einer Abkühlung auf unter 40°C werden die mit organischen Nährstoffen aufgeladenen bzw. nicht aufgeladenen Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse E bis G und Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks- Gemische H und I in geeignete Silos, vorzugsweise in Säcke, besonders vorzugsweise in sogenannte BigBags abgefüllt und in dieser Form zwischengelagert. Diese Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse bzw. Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks-Gemische können sowohl in loser Form als auch in Form von Granulat, Mehl, Brösel, Pellets bzw. Briketts eingelagert werden. Ferner ist es möglich, diese Bio- /Pflanzenkohlen/Biokoks zunächst lose zu lagern und sie erst kurz vor dem Transport zu den Ab- nehmern zu granulieren, zu schreddern, zu vermählen, zu vermählen, zu pelletieren oder zu brikettieren.

Bei Bedarf werden die BigBags den Silos bzw. dem Zwischenlager entnommen und per Lkw ausgeliefert, vorzugsweise mit Lkw, die einen CNG- oder LNG-Antrieb aufweisen und THG-freien Gaskraftstoff verwenden, der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Zur Bela- dung der Lkws wird die mit organischen Nährstoffen aufgeladene und in BigBags abgefüllte Gärrest-/Pflanzenkohle-Mixtur mittels Teleskoplader oder Kran aus dem Zwischenlager entnommen und auf Lkw, vorzugsweise auf Lkw-Sattelaufleger verladen. Der Lkw kann auch mit einem Kran ausgestattet sein, so dass die Be- und Entladung auch an den Orten erfolgen kann, an denen keine geeignete Ladetechnik vorhanden ist. Bei einer durchschnittlichen Auslieferdistanz (Strecke vom Pflanzenkohle-Zwischenlager der Biogasanlage zum regionalen Zwischenlager und/oder zum landwirtschaftlichen Betrieb) von 50 km und einer Beladung mit 20 t Pflanzenkohle (Schüttdichte 0,36 t/m ³ ) erbringt der Lkw pro Fuhre eine Transportleistung von 1.000 tkm. Bei einem Verbrauch von 33 Litern Diesel-Äquivalent pro 100 km wird eine Energiemenge von rd. 163 kWh _H i für den Ferntransport eingesetzt, bei einem Verbrauch von 28 Litern bei der Leerfahrt zurück zum dezentralen Lager nochmals 137 kWh _H i. Insgesamt beträgt der Energieaufwand für den Ferntransport also rd. 300 kWh _H i pro Fuhre und 15 kWh _H i pro Tonne Pflanzenkohle. Da die Auslieferungs-Lkw mit CNG- oder LNG-Motoren ausgestattet sein werden, die THG-freies Mischgas tanken und nutzen, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, verursacht der Transport der Pflanzenkohle zu den Abnehmern keine THG-Emissionen.

Bezogen auf den ursprünglichen Input von 1 Tonne Stroh-Feuchtmasse kann das erfindungsge- mäße Verfahren bei einer Biogas-Konversionseffizienz von 70% rd. 125,6 kg an„aufgeladener" Gärrest-/Pflanzenkohle-Mixtur bereitstellen mit einem Kohlenstoffanteil von 85,6 kg C (s.o.). Die Auslieferung dieser Menge erfordert eine Kraftstoffmenge von 15 kWh _H i/t x 0,1256 t = 1,9 kWh _H |. Dieser Energieeinsatz ist aus vorstehend aufgeführten Gründen nicht mit der Emission von Treibhausgasen verbunden.

Der Inhalt der angelieferten BigBags wird auf dem Hof des landwirtschaftlichen Betriebs oder am Feldrand ggf. zusammen mit mineralischem Dünger in einen Düngemittel-Streuer gefüllt und alleine oder wie gehabt mit zusammen diesem auf dem Feld ausgebracht und anschließend in den Boden, vorzugsweise in die Ackerkrume eingearbeitet. Bis auf die zu vernachlässigende Arbeit, die bei der Befüllung des Düngemittel-Streuers entsteht, fällt kein zusätzlicher Aufwand an, denn den Vorgang des Pflügens bzw. des Umbruchs der Ackerkrume nimmt der Landwirt sowieso vor. Da damit auch kein zusätzlicher energetischer Aufwand entsteht, kommt es folglich auch nicht zu THG-Emissionen. Die Ausbringung der aufgeladenen Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur kann natürlich auch ohne Vermischung mit mineralischem Dünger erfolgen.

Alternativ kann die Gärrest-/Pflanzenkohle-Mischung, die auch nur aus Pflanzenkohle bzw. einer Pflanzenkohle-Mixtur bestehen kann, auch Festmist beigemischt werden, z.B. bei der Beladung von Festmist-Streuern. Die Gärrest-/Pflanzenkohle-Mischung wird dann zusammen mit dem Festmist auf den landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht und in den Boden eingearbeitet.

In einer weiteren Option kann die Gärrest-/Pflanzenkohle-Mischung, die auch nur aus Pflanzenkohle bzw. einer Pflanzenkohle-Mixtur bestehen kann, auch Gülle oder flüssigen Gärresten bei- gemischt werden - ggf. nach einer vorherigen Zerkleinerung auf ein entsprechend feines Maß - z.B. vor oder nach der Beladung von Gülletransportern und/oder Gülleverteilern. Die Gärrest- /Pflanzenkohle-Mischung wird dann zusammen mit der Gülle bzw. den flüssigen Gärresten auf den landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht und in den Boden eingearbeitet.

Im Gegensatz zur Ausbringung mineralischen Düngers, Festmists oder Gülle entstehen bei der Ausbringung der Gärrest-/Pflanzenkohle-Mixtur keine Lachgasemissionen, diese reduziert sie im Gegenteil, so dass es bei diesem Prozessschritt zu einer Reduzierung der THG-Emissionen kommt, deren Höhe aber noch unbekannt ist. Um die C0 ₂ -Äquivalenz von N ₂ 0-Emissionen zu ermitteln, sind diese mit dem hohen Gewichtungsfaktor von 298 zu belegenden. D.h., auch kleine Minderungen an N ₂ 0-Emissionen können zu großen Reduzierungen bei den in C0 ₂ -Äquivalenten quanti- fizierten THG-Emissionen führen. Vor diesem Hintergrund erscheint es gerechtfertigt, diese Emissionsminderungen beim Lachgas jenen THG-Emissionen zuzurechnen bzw. zuzufügen, die in der vorstehenden Beschreibung ggf. übersehen wurden.

Die Einarbeitung der im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Gärrest- Pflanzenkohle-Mixtur in den Ackerboden stellt auch bei der kompletten Abfuhr des erntbaren Strohs den Erhalt und den Ausbau seines Humus-Gehalts sicher. Dadurch bekommen die Nutzer des erfindungsgemäßen Verfahrens Zugriff auch auf den Strohanteil, der bislang zur Sicherung des Humus-Gehalts auf dem Feld verbleiben musste. Statt bislang nur 8 - 13 Mio. Tonnen können allein in Deutschland nunmehr bis zu 34 Mio. Tonnen energetisch genutzt werden (46 Mio. Ton- nen Strohaufwuchs x 87% bergbarer Anteil = 40 Mio. Tonnen ./. 4 Mio. Tonnen Einstreu = 36 Mio. Tonnen).

Allein die aus dieser Strohmenge erzeugbare Menge an Gaskraftstoff kann in Abhängigkeit von der (zwischen 10% und 70% steuerbaren) Biogas-Konversionseffizienz ohne Zumischung von Erd- gas 36.000.000 x 409 = rd. 14.700 GWh _Hi (53 PJ) bis 36.000.000 x 2.860 = 103.000 GWh _Hi (370 PJ) erreichen. Inklusive erster Erdgas-Zumischung (ohne THG-Effekt aus C0 ₂ -Rekuperation) können bis zu 184.000 GWh _Hi (660 PJ) an absolut THG-neutralem Mischkraftstoff bereitgestellt werden. Bei einem zukünftig aufgrund der Antriebshybridisierung auf voraussichtlich rd. 3.000 kWh _H i pro Pkw zurückgehenden Jahreskraftstoffverbrauch (rd. 340 Liter Benzin-Äquivalent) können das er- findungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System allein mit dem zukünftigen deutschen Strohaufwuchs - also ohne Stroh-Importe - bis zu 65 Mio. Benzin-Pkw-Äquivalente mit Nullemissionskraftstoff versorgen.

Je nachdem, welcher Anteil des im Stroh enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs gemäß steuerbarer Konversionseffizienz in Biogas überführt wird und welcher Kohlenstoffanteil in den Gär- resten der anaeroben bakteriellen Vergärung verbleibt, entsteht die Einbringung chemisch stabilisierter Bio-/Pflanzenkohle bzw. chemisch stabilisierten Biokokses in den Ackerboden zudem ein (steuerbarer) THG-negativer Sequestrierungs- bzw. Dekarbonisierungseffekt, der netto -196 gC0 ₂ - Äq/kWh _H i bis -1.790 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i des erzeugten Gaskraftstoffes erreichen kann (der Begriff „netto" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass mit dem Anbau, Verarbeitung, Transport und Vertrieb verbundene THG-Emissionen berücksichtigt sind). Erfindungsgemäß wird dieser Effekt genutzt, um dem aus Stroh erzeugten THG-negativen Stroh-Gas eine solche Menge an fossilem Erdgas zuzumischen, dass ein Mischgas entsteht, dessen THG-Emissionswert exakt bei 0,0 gC0 ₂ - Äq/kWh _H i liegt. Man kann so pro erzeugter Kilowattstunde an THG-negativem Stroh-Gas diesem 0,7 bis 6,6 Kilowattstunden Erdgas zumischen. Die für die Nullemissionsfahrzeuge verfügbare, Stroh-basierte Kraftstoffmenge erhöht sich durch diese Zumischung um den Faktor 1,7 bis 7,6.

Aufbereitung des Biogases zu Stroh-Gas und Kohlenstoffdioxid

Bei der Verwendung des deutschen Strohaufwuchses für das erfindungsgemäße Verfahren entstehen bei der Aufbereitung des erzeugten Biogases zu Stroh-Gas in Abhängigkeit von der Biogas- Konversionseffizienz erhebliche Mengen an atmosphärischem C0 ₂ (nach dem erfindungsgemäßen Verfahren aus Stroh erzeugtes Biogas besteht typischerweise zu rd. 51,00% aus Methan, zu rd. 0,10% aus Wasserstoff, zu rd. 0,20% aus Ammoniak, zu rd. 0,05% aus Schwefelwasserstoff, zu rd. 0,50% aus Sauerstoff, zu rd. 0,50% aus Stickstoff und zu rd. 47,65% aus atmosphärischem C0 ₂ ). Dieses atmosphärische C0 ₂ kann - wie seit 2011 von dem deutschen Unternehmen CropEnergies AG bei der Erzeugung von BioEthanol praktiziert - verflüssigt und zu industriellen Abnehmern distribuiert werden und bei diesen bislang verwendetes fossiles C0 ₂ ersetzen (z.B. in der Lebensmittel-Industrie) oder - wie vom norwegischen Ölkonzern StatOil praktiziert - langfristig sequestriert werden (z.B. als Treibgas in nahezu erschöpften Erdöllagerstätten). Im ersten Fall wird die Erhöhung der in der Erdatmosphäre befindlichen C0 ₂ -Menge verhindert, im zweiten Fall wird atmosphärisches C0 ₂ der Erdatmosphäre entzogen. Beides resultiert in von der europäischen Renewable Energy Directive (RED) 28/2009 anerkannten erweiterten Dekarbonisierungs-Effekten. Rekuperiertes atmosphärisches C0 ₂ kann aber auch als Basis für die Erzeugung von synthetischen Energieträgern wie z.B. synthetisches Methan eingesetzt werden, das nach Sabatier aus Wasserstoff und C0 ₂ erzeugt wird. Wenn das Wasserstoffgas mittels Elektrolyse aus netzentkoppeltem EE-Strom wie z.B. Windstrom erzeugt wird, ist der synthetische Energieträger annähernd THG- neutral. Außer für den Fall der Sequestrierung des rekuperierten C0 ₂ s ist eine Aufbereitung bzw. Reinigung des C0 ₂ s Anwendungsvoraussetzung. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Nebenprodukt, Abfall oder Reststoff anfallendes atmosphärisches Kohlenstoffdioxid (C0 ₂ ) wird deshalb vorzugsweise einer Auswahl aus den folgenden Prozessschritten unterzogen: Rekuperation, Reinigung, Verflüssigung, Aufbereitung, Sequestrierung (in geologischen Formationen wie z.B. Erdöl- oder Erdgaslagerstätten), Substitution fossilen C0 ₂ s, Herstellung C0 ₂ -basierter Energieträger (SynMethan, SynMethanol), beliebige Kombination dieser Prozessschritte soweit möglich und sinnvoll. Besonders vorzugsweise wird das rekuperierte atmosphärische C0 ₂ in Erdöl- oder Erdgaslagerstätten sequestriert, aus denen noch gefördert wird. Insbesondere ersetzt (substituiert) das rekuperierte atmosphärische C0 ₂ fossiles C0 ₂ .

Bezogen auf die erzeugte Kilowattstunde Stroh-Gas ergeben diese weiteren Dekarbonisierungseffekte abhängig von der Konversionseffizienz einen negativen THG-Wert. Dieser erlaubt die weitere Zumischung fossilen Erdgases, was ein Mischgas ergibt, dessen THG- Emissionswert wieder bei 0,0 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i liegt (komprimiertes Erdgas weist im EU-Mix Gemäß EU-Richtlinie 2015/652 vom 20. April 2015 im Otto-Fremdzündungsmotor (Gasmotor) einen Le- benszyklus-THG-Emissionswert von 69,3 gC0 ₂ -Äq/MJ auf, was 249,5 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i entspricht).

In Abhängigkeit von dem Kohlenstoffanteil, der in Biogas (im Wesentlichen CH ₄ und C0 ₂ ) überführt wird und dem Kohlenstoffanteil, der in den Gärresten verbleibt, sowie in Abhängigkeit des Jahreskraftstoffverbrauchs eines (ggf. mit Hybrid-Technik ausgestatteten) CNG-Pkws können das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System damit allein aus dem deutschen Strohaufkommen mit einem entsprechenden Anteil an fossilem Erdgas einen Großteil des deutschen Straßenfahrzeugbestands zu echten Nullemissionsfahrzeugen machen und zugleich den Humus-Gehalt der deutschen Ackerböden erheblich und nachhaltig verbessern. Aufgrund der Größe dieses potenziellen Fahrzeugbestandes ist die hier offenbarte Technologie eindeutig mehr als nur eine Übergangstechnologie zur Elektro- und Wasserstoffmobilität.

Die Trennung des Biogases in Methan und C0 ₂ ist etablierte Technik. Allein in Deutschland gibt es 200 Biogasanlagen, die ihr Biogas zu BioMethan aufbereiten und ins Erdgasnetz einspeisen. Für die Aufbereitung des Biogases zu BioMethan stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung, wobei der Energieaufwand und der Methanschlupf unterschiedlich hoch sind. Es gibt mehrere Hersteller, die derartige Verfahren anbieten.

Kryogenes Trennverfahren: Für das erfindungsgemäße Verfahren sind kryogene Trennverfahren vorteilhaft, weil es die Nutzung des bei der Biogasaufbereitung anfallenden C0 ₂ s ermöglicht und das erzeugte BioMethan bei der Herstellung des LNG-Substituts LBM (Liquefied BioMethane) sowieso verflüssigt werden muss. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung soll das C0 ₂ deshalb nach einer Reinigung verflüssigt und in flüssigem Zustand mittels Lkw an die industri- eilen Abnehmer geliefert werden. Da das C0 ₂ mit rd. 70% einen hohen Masseanteil an dem erzeugten Biogas hat und es am Ende im flüssigen Aggregatszustand vorliegen soll, ist es vorteilhaft, für die Abtrennung des Kohlenstoffdioxids (Sublimationspunkt bei -78,5°C) und ggf. auch der anderen Gase (Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Sauerstoff, Wasserstoff) vom Methan ein Kryo- Verfahren bzw. Kryo-Anlagen einzusetzen. Diese werden von verschiedenen Herstellern angebo- ten.

Ammoniak hat von allen im Biogas enthaltenen Gasen mit -33,3°C bei Normaldruck den höchsten Siedepunkt. Ammoniak wird bei einem kryogenen Trennverfahren also als erstes flüssig. Alternativ kann der Schwefelwasserstoff auch vor der kryogenen Trennung mittels herkömmlicher Technik aus dem Biogas ausgewaschen werden. Schwefelwasserstoff (Wasserstoffsulfid) hat mit -60°C bei Normaldruck den zweithöchsten Siedepunkt. Schwefelwasserstoff wird bei einem kryogenen Trennverfahren also als zweites flüssig. Alternativ kann der Schwefelwasserstoff auch vor der kryogenen Trennung mittels herkömmlicher Technik aus dem Biogas ausgewaschen werden.

Kohlenstoffdioxid (Kohlendioxid) hat mit -78,5°C bei Normaldruck den dritthöchsten Siede- bzw. Sublimationspunkt. C0 ₂ wird bei einem kryogenen Trennverfahren also als drittes flüssig.

Methan hat mit -161,5°C bei Normaldruck den vierthöchsten Siedepunkt. Methan wird bei einem kryogenen Trennverfahren also als viertes flüssig.

Da die verbleibenden Gase Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff nur sehr geringe Anteile am Biogas haben und zudem nicht umweltschädlich sind, können sie nach der Verflüssigung des Methans und ggf. nach einem Wärmetausch mit frischem Biogas in die Umwelt entlassen werden. Sie können aber auch gemäß dem vorbekannten einschlägigen Stand der Technik genutzt werden.

Wenn die Reinigung des Biogases so erfolgt, dass zunächst der Schwefelwasserstoff und der Ammoniak abgespalten werden, wird das derart vorgereinigte Biogas unter Druck (1,1 - 50 bar, vor- zugsweise 3 - 30 bar, insbesondere 5 bis 15 bar und bestenfalls 6 - 8 bar) gesetzt und schrittweise abgekühlt. Bei ca. -45°C bis -57°C wird das C0 ₂ flüssig und kann abgeleitet werden und ggf. bei - 162°C auch das Methan, wenn verflüssigtes LBM benötigt wird. Die Verflüssigung des C0 ₂ s erfordert großzügig gerechnet einen Stromeinsatz von 365 kWh _e |/t C0 ₂ bzw. von 0,365 kWh _e |/kg C0 ₂ .

Unterstellt man eine Konversionseffizienz von 10% (statt der vorstehend unterstellten 70%), ent- stehen pro ursprünglich eingesetzter Tonne Stroh-FM 409 kWh _H i an Biogas, die fast ausschließlich auf den Heizwert des Methananteils basieren. Bei einem Methanertrag von 409 kWh _H i/t Stroh-FM und einem spezifischen Heizwert von 9,978 kWh _H i/Nm ³ CH ₄ ergeben sich ein Methan-Volumen von 40,99 Nm ³ und insgesamt ein Biogas-Volumen von 80,37 Nm ³ . An diesem Biogas-Volumen hat Methan einen Anteil von 40,99 Nm ³ , Kohlenstoffdioxid 38,30 Nm ³ , Wasserstoff 0,08 Nm ³ , Sauer- stoff 0,40 Nm ³ , Stickstoff 0,40 Nm ³ , Schwefelwasserstoff 0,04 Nm ³ und Ammoniak 0,16 Nm ³ . Unterstellt man eine Konversionseffizienz von 70%, fallen die vor- und nachstehenden Mengenangaben um den Faktor 7 höher bzw. niedriger aus.

Multipliziert mit den jeweiligen Dichten ergibt sich für Methan eine Gasmasse von 40,99 Nm ³ x 0,7175 kg/Nm ³ = 29,41 kg, für Kohlenstoffdioxid 38,30 Nm ³ x 1,9770 kg/Nm ³ = 75,71 kg, für Was- serstoff 0,08 Nm ³ x 0,0899 kg/Nm ³ = 0,01 kg, für Sauerstoff 0,40 Nm ³ x 1,4290 kg/Nm ³ = 0,57 kg, für Stickstoff 0,40 Nm ³ x 1,2510 kg/Nm ³ = 0,50 kg, für Schwefelwasserstoff 0,04 Nm ³ x 1,4290 kg/Nm ³ = 0,06 kg und für Ammoniak 0,16 Nm ³ x 1,5359 kg/Nm ³ = 0,25 kg. Für die Verflüssigung des C0 ₂ -Anteils, der bei der Vergärung von 1 Tonne Stroh-FM entsteht - nämlich 75,71 kg C0 ₂ - entsteht ein Strombedarf von 75,71 kg x 0,365 kWh _e ,/kg C0 ₂ = 27,6 kWh _d .

Bei einer zukünftigen LCA-THG-Emission des deutschen Strom-Mixes in Höhe von 540 gC0 ₂ - Äq/kWh _e | ergibt sich eine THG-Emission von 27,6 x 540 = 14.922 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM. Bezogen auf die erzeugte Kraftstoffmenge von 409 kWh _H i sind das 36,5 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i. Gleichzeitig entsteht durch die Substitution fossilen C0 ₂ s durch atmosphärisches C0 ₂ ein negativer Effekt in Höhe von - 75.710 gC0 ₂ /t Stroh-FM. Bezogen auf die erzeugte Kraftstoffmenge von 409 kWh _Hi sind das -185,1 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi .

Netto ergibt sich ein Effekt von -75.710 +14.922 = -60.788 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM. Bezogen auf die erzeugte Kraftstoffmenge von 409 kWh _Hi sind das -148,6 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi . Konventionelle Biogasaufbereitung: Aus dem mittels anaerober bakterieller Vergärung aus Stroh und Ko-Substraten erzeugten Biogas werden zunächst die Störstoffe Schwefelwasserstoff und Ammoniak entfernt. Die verbleibenden Gase, im Wesentlichen Methan und Kohlenstoffdioxid, werden sodann einem der etablierten Trennverfahren unterzogen. Dabei ist ein Stromeinsatz von weniger als 0,15 kWh _e i/Nm ³ oh-Biogas erforderlich.

Die Roh-Biogasmenge beträgt pro ursprünglich eingesetzter Tonne Stroh-FM rd. 535,7 Nm ³ . Damit erfordert die Biogas-Aufbereitung einen Stromeinsatz in Höhe von 535,7 Nm ³ x 0,15 kWh _e i/Nm ³ = 80,4 kWh _e |. Bei einer zukünftigen LCA-THG-Emission des deutschen Strom-Mixes in Höhe von 540 gC0 ₂ -Äq/kWh _e , ergibt sich eine THG-Emission von 80,4 x 540 = 43.416 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM. Bezo- gen auf die erzeugte Kraftstoffmenge von 2.860 kWh _H i sind das 15,2 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i.

Bei der Erzeugung von 2.840 kWh _H i an Biogas bzw. Methan entstehen rd. 472,4 kg C0 ₂ (2.860 kWh _H i entsprechen bei einem spezifischen Methan-Heizwert von 9,978 kWh _H i/Nm ³ ca. 286,6 Nm ³ Methan; Methan hat am erzeugten Biogas einen Volumenanteil von 53,5%, so dass sich als Biogasmenge 286,6 Nm ³ /0,535 = 535,8 Nm ³ ergeben. Daran hat C0 ₂ einen Volumenanteil von 44,60% also 238,9 Nm ³ . Bei einer Dichte von 1,977 kg/Nm ³ ergibt sich eine C0 ₂ -Masse von 472,4 kg). Dessen Verflüssigung erfordert einen Stromeinsatz von 472,4 x 0,365 = 172,4 kWh _e |. Bei einer zukünftigen LCA-THG-Emission des deutschen Strom-Mixes in Höhe von 540 gC0 ₂ -Äq/kWh _e i ergibt sich eine THG-Emission von 172,4 x 540 = 93.110 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM. Bezogen auf die erzeugte Kraftstoffmenge von 2.860 kWh _H i sind das 32,6 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i. Dieser auf den ersten Blick unvor- teilhafte Wert relativiert sich, wenn bedacht wird, dass die Substitution von 472.400 gC0 ₂ die Brutto-Zumischung von 472.400/249,5 = 1.893 kWh _Hi Erdgas zu den erzeugten 2.860 kWh _Hi Stroh- Gas möglich macht (s.u.) oder anders gerechnet der THG-Wert der erzeugten 2.860 kWh _H i um weitere 472.400 / 2.860 = 165,2 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi zurückgeht. Der Nettoeffekt der C0 ₂ -Abscheidung und der C0 ₂ -Substituition ist also (165,2 ./. 32,6) x -1 = -132,6 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi .

Die Einspeisung von BioMethan ins nationale Erdgasnetz ist etablierte Technik, in Deutschland gibt es rd. 200 Biogasanlagen, die zu BioMethan aufbereitetes Biogas ins Erdgasnetz einspeisen. Der Energieeinsatz für die Kompression in Übertragungsnetze beträgt ca. 1 % des Heizwertes der zu komprimierenden Biomethanmenge.

Bei einer Konversionseffizienz von 70% erzeugt das erfindungsgemäße Verfahren pro Tonne Stroh-Input rd. 2.860 kWh _H i an BioMethan. Dessen Komprimierung für die Übertragung durch das nationale Netz erfordert daher eine elektrische Strommenge von 28,6 kWh _e |. Bei einer zukünftigen LCA-THG-Emission des deutschen Strom-Mixes in Höhe von 540 gC0 ₂ -Äq/kWh _e i ergibt sich eine THG-Emission von 28,6 x 540 = 15.444 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM. Bezogen auf die erzeugte Kraftstoffmenge von 1.634 kWh _Hi sind das 9,5 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi .

Zumischung fossilen Erdgases zum eingespeisten Stroh-Gas

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren soll dem erzeugten THG-negativen BioMethan bzw. dem erzeugten Stroh-Gas eine solche Menge an fossilem Erdgas zugemischt werden, dass sich ein Gasgemisch ergibt, dessen THG-Bilanz neutral ist bzw. dessen THG-Emissionswert bei null liegt bzw. dessen THG-Emissionsminderungsleistung im Vergleich mit der fossilen Referenz (Kraftstoff- Basiswert) exakt 100% beträgt - also 94,1 Kilogramm Kohlenstoffdioxid-Äquivalent pro Gigajoule bzw. 338,76 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i. Die Zumischungsmenge ist dabei abhängig von der THG-Negativität (bzw. von der negativen THG-Emissionsmenge) des erzeugten BioMethans.

Das Pressen des Strohs erfordert einen Energieeinsatz von 5 kWh _H i/t Stroh-FM. Gemäß dem erfin- dungsgemäßen Verfahren verfügen die Traktoren, die die Strohpresse ziehen, über einen CNG- oder LNG-Antrieb, der als Kraftstoff das THG-freie Mischgas einsetzt. Das Pressen des Strohs zu Quaderballen ist deshalb nicht mit THG-Emissionen verbunden.

Das Sammeln der Strohballen und die Beladung der Lkw mit Radladern erfordern pro Tonne Stroh-Feuchtmasse den Einsatz einer Kraftstoffmenge in Höhe von 3,4 kWh _H i. Gemäß dem erfin- dungsgemäßen Verfahren verfügen die Radlader, das Sammeln und Laden der Strohballen vornehmen, über einen CNG- oder LNG-Antrieb, der als Kraftstoff das THG-freie Mischgas einsetzt. Das Sammeln und Laden der Quaderballen sind deshalb nicht mit THG-Emissionen verbunden.

Der Ferntransport des Strohs mittels ausgelasteter Lkw erfordert einen Kraftstoffeinsatz von 15 kWh _H i/t Stroh-FM. Beim Einsatz konventionellen Dieselkraftstoffes würden pro Tonne Stroh-FM 15 kWh _Hi x 342,36 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi = 5.134 gC0 ₂ -Äq in die Atmosphäre emittiert. Da das erfindungsgemäße Verfahren aber vorsieht, dass die Lkw mit CNG- oder LNG-Motoren ausgestattet sein werden, die THG-freies Mischgas tanken und nutzen, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, verursacht auch der Ferntransport des Strohs keine THG-Emissionen.

Da das Häckseln des Strohs bereits bei dem Pressen der Quaderballen vorgenommen wird, muss dieser Prozessschritt nicht mehr in der Biogasanlage vorgenommen werden. Damit fallen kein diesbezüglicher Energieeinsatz und auch keine diesbezügliche THG-Emission an.

Die Behandlung des Strohs mit Dampf erfordert übertragen auf die gesamte Strohmenge zwar einen Wärmeeinsatz von rd. 8 kWh _H i/t Stroh-FM, der aber mit Prozesswärme aus der Torrefizierung bzw. der Pyrolyse der Gärreste abgedeckt wird und deshalb nicht mit THG- Emissionen belastet ist.

Die Konversion des Strohs zu Biogas ist mit einem pauschalisierten Stromeinsatz von 21,4 kWh _e i verbunden. Der deutsche Strom-Mix wird zukünftig eine dementsprechende THG-Belastung von 21,4 kWh _e |/t Stroh-FM x 540 gC0 ₂ -Äq/kWh _e | = +11.556 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM haben. Der Radlader verursacht pro Tonne Stroh-FM einen Energieaufwand von 9,6 kWh _H i. Da der Radlader einen CNG- oder LNG-Antrieb aufweist und er mit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugtem, absolut THG-freiem Mischgas betrieben wird, entstehen durch den Betrieb des Radladers keine THG- Emissionen.

Die erste Dehydrierung der Stroh-haltigen Gärreste mittels Phasentrennung erfordert gemäß den vorstehenden Ausführungen einen Strombedarf von 1,81 kWh _e |/t Stroh-FM. Bei einer zukünftigen LCA-THG-Emission des deutschen Strom-Mixes in Höhe von 540 gC0 ₂ -Äq/kWh _e | ergibt das eine THG-Emission von 8,07 x 540 = +978 gCQ ₂ -Äq/t Stroh-FM. Die Trocknung des dehydrierten Gärrests auf einen TS-Gehalt von 60% verlangt eine Wärmezufuhr von 81,8 kWh _H |. Da die Trocknungsanlage mit Prozesswärme (Abwärme aus der Gärrest- Pyrolyse bzw. aus der Gärrest-Torrefizierung) betrieben wird, fallen keine zusätzlichen THG- Emissionen an.

Die Torrefizierung und die Pyrolyse des Stroh-haltigen Gärrests, der bei einem Input von 1 Tonne Stroh-FM anfällt, haben einen Strombedarf von 8,7 kWh _e |. Bei einer zukünftigen LCA-THG- Emission des deutschen Strom-Mixes in Höhe von 540 gC0 ₂ -Äq/kWh _e | ergibt sich eine THG- Emission von 8,7 x 540 = +4.698 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM.

Der bei der Gärrest-Vermischung und -Aufladung mit Nährstoffen erforderliche Energieeinsatz ist so gering, dass er vernachlässigt werden kann. Bei der Vermischung von Gärresten mit frischer Pflanzenkohle und deren Aufladung mit pflanzlichen Nährstoffen treten so gut wie keine THG- Emissionen auf.

Die Auslieferung der Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur H bzw. der Bio-/Pflanzenkohle-Gärrest-Mischung I erfordert bezogen auf den Input von 1 Tonne Stroh-FM eine Kraftstoffmenge von 1,90 kWh _H i. Dieser Energieeinsatz ist aus vorstehend aufgeführten Gründen nicht mit der Emission von Treibhausgasen verbunden.

Sowohl die Verteilung der Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur H bzw. der Bio-/Pflanzenkohle-Gärrest- Mischung I auf dem Acker als auch deren Einarbeitung in den Boden kann zusammen mit mineralischem Dünger, mit Wirtschaftsdünger (Festmist), mit flüssigen Gärresten aus der Biogasherstel- lung oder mit flüssigen Fermentationsresten (Schlempe) aus der BioEthanol-Herstellung erfolgen. Dafür fällt folglich kein zusätzlicher Energieeinsatz an. Mit der Einarbeitung von 70 kg an dauerhaft stabilisiertem Kohlenstoff in den Boden werden diese 70 kg C aus dem atmosphärischem Kohlenstoff-Kreislauf entfernt. Der in C0 ₂ -Äquivalente umgerechnete THG-Effekt beträgt pro 1 Tonne an Stroh-Input negative -256.480 gC0 ₂ -Äq (70 kg C x 3,664).

Die Biogas-Aufbereitung zu BioMethan erfordert einen Stromeinsatz in Höhe von rd. 80,4 kWh _e! pro Tonne Stroh-Input. Bei einer zukünftigen LCA-THG-Emission des deutschen Strom-Mixes in Höhe von 540 gC0 ₂ -Äq/kWh _e | ergibt sich eine THG-Emission von 80,4 x 540 = +43.416 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM.

Die Verflüssigung der rekuperierten C0 ₂ -Menge von 472,4 kgC0 ₂ /t Stroh-FM erfordert gemäß den vorstehenden Ausführungen einen Stromeinsatz von rd. 172,4 kWh _e |. Bei einer zukünftigen LCA- THG-Emission des deutschen Strom-Mixes in Höhe von 540 gC0 ₂ -Äq/kWh _e | ergibt sich eine THG- Emission von +93.110 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM.

Die Substitution fossilen C0 ₂ s durch das rekuperierte atmosphärische C0 ₂ bringt einen THG-Effekt von -472.400 gC0 ₂ /t Stroh-FM.

Die Komprimierung des erzeugten Stroh-Gases erfordert pro Tonne Stroh-Input eine elektrische Strommenge von 28,6 kWh _e |. Bei einer zukünftigen LCA-THG-Emission des deutschen Strom-Mixes in Höhe von 540 gC0 ₂ -Äq/kWh _e i ergibt sich eine THG-Emission von +15.444 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM.

In Summe ergibt sich pro Tonne Stroh-Input ein nicht durch Prozessenergie gedeckter externer Energieeinsatz von 328,3 kWh _e! und 34,9 kWh _th . Die THG-Bilanzsumme bzw. die gesamte THG- Emissionsmenge beläuft sich pro Tonne Stroh-Input auf -559.678 gC0 ₂ , was -196 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i an erzeugtem BioMethan entspricht. Da komprimiertes Erdgas (CNG) gemäß EU-Richtlinie eine spezifische THG-Emission von 69,3 kg C0 ₂ -Äq/GJ bzw. von 249,5 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i aufweist, können dem stark THG-negativen BioMethan 559.678 / 249,5 = 2.243 kWh _Hi an CNG zugemischt werden, so dass sich ein Mischgasmenge von 2.860 + 2.243 = 5.103 kWh _H i ergibt, deren THG-Emission bei 0 gC0 ₂ -Äq liegt. Die THG-Emissionsminderungsleistung beträgt entsprechend 1.728.692 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM bzw. 100% bzw. 338,76 gC0 ₂ /kWh _Hi bzw. 94,1 kg C0 ₂ -Äq/GJ.

Die Menge des dem erzeugten THG-negativen BioMethan zugemischten Erdgases erhöht sich in vorteilhafter Weise, wenn nicht nur Stroh als Einsatzstoff zur Anwendung kommt, sondern auch weitgehend THG-freie Einsatzstoffe wie Gülle, Festmist, Rüben- und Kartoffelkraut sowie Hülsenfrüchte-Abfall.

Dabei entsteht die aus dem Einsatz von Gülle, Festmist, Rüben- und Kartoffelkraut sowie Hülsen- früchte-Abfall resultierende Zumischungs-Menge an CNG wie im Folgenden dargestellt. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich dabei auf die Nutzung von 60% des nationalen Aufkommens an Gülle, Festmist, Rüben- und Kartoffelkraut sowie Hülsenfrüchte-Abfall. Der Nutzungsgrad kann gleichwohl auch höher oder niedriger ausfallen.

Wenn neben dem erntbaren Strohaufwuchs zusätzlich 60% des nationalen Aufkommens an Gülle, Festmist, Rüben- und Kartoffelkraut sowie des Abfalls von Hülsenfrüchten (insgesamt rd. 191 Mio. t Feuchtmasse bzw. 21,7 Mio. t Trockenmasse und rd. 10,0 Mio. t an atmosphärischem Kohlenstoff) für die Erzeugung von BioMethan genutzt würde, könnte das erfindungsgemäße Verfahren neben dem aus Stroh erzeugten BioMethan weitere 5.600 - 39.200 GWh _Hi (20 - 140 PJ) Gaskraftstoff bereitstellen. Dabei würden weitere 1,0 - 3,1 Mio. t an chemisch stabilisierter Bio- /Pflanzenkohle als Dauerhumus in die Ackerböden eingebracht mit einem weiteren Dekarbonisierungseffekt von -3,8 Mio. t C0 ₂ -Äq bis -11,3 Mio. t C0 ₂ -Äq. Bezogen auf die aus Gülle, Mist & Co. erzeugte BioMethan-Menge bedeutet dies einen THG-Wert von brutto -96 bis - 2.019 gC0 ₂ /kWh _Hi und netto -61 bis -1.984 gC0 ₂ /kWh _Hi . Dabei sind Gutschriften für die Verhinderung von Gülle-basierten THG-Emissionen noch nicht berücksichtigt.

Dieser negative THG-Effekt erlaubt die Zumischung von 0,2 - 8,0 kWh _H i fossilen Erdgases pro 1 Kilowattstunde BioMethan. Bezogen auf das genutzte deutsche Gülle / Mist / Kraut-Aufkommen (60%) könnten dem erzeugten BioMethan rd. 10.000 - 45.000 GWh _Hi (36 - 160 PJ) fossiles Erdgas zugemischt werden, ohne dass der THG-Wert von 0,0 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i überschritten wird. Insgesamt kann das erfindungsgemäße Verfahren als zusätzliche THG-neutrale Mischgasmenge durch Nutzung von Gülle, Festmist und Kraut bis zu 50.000 GWh _Hi (180 PJ) an Nullemissionskraftstoff bereitstellen, was bei einem zukünftigen Real Driving-Jahreskraftstoffverbrauch von rd. 3.000 kWh _H i pro Benzin-Pkw und Jahr den (Gas-)Kraftstoffbedarf von weiteren 17 Mio. Benzin-Pkw- Äquivalenten deckt.

Gastransport im nationalen Gasnetz & Verfügbarmachung an Gastankstellen

Der Transport und Ausspeisung des Energieäquivalents des aus Stroh-Gas und Erdgas gebildeten Mischgases aus dem Erdgasnetz erfordert keinen Aufwand, denn die Distribution wird üblicherweise nur virtuell vorgenommen. Die erzeugten Stroh-Gas-Moleküle und das zugemischte Erdgas kommen physikalisch an einem ganz anderen Ort zum Einsatz als an dem virtuellen Ausspeisepunkt, nämlich meist in der Nähe des Einspeisepunktes.

Das Energieäquivalent des aus Stroh-Gas und Erdgas gebildeten Mischgases wird vorzugsweise als Kraftstoff, besonders vorzugsweise als CNG- oder LNG Substitut an die Endverbraucher (Kraftfahrzeuge mit CNG- oder LNG-Antrieb) abgegeben. Die Kompression des aus dem Erdgasnetz ent- nommenen Gases auf den bei CNG-Tankstellen üblichen Abgabedruck von 250 bar erfordert pro Kubikmeter Erdgas einen Aufwand von 0,38 kWh _e |, also rd. 0,03 kWh _e |/kWh _H i.

Bei einer Konversionseffizienz von 70% erzeugt das erfindungsgemäße Verfahren 2.860 kWh _H i BioMethan/t Stroh-FM. Aufgrund der THG-Negativität (bzw. der negativen THG-Emissionsmenge) des erzeugten Gaskraftstoffs BioMethan kann eine CNG-Menge von 2.243 kWh _H i zugemischt werden, so dass sich eine Mischgasmenge von 5.103 kWh _H i ergibt.

Deren Komprimierung auf 250 bar erfordert eine Strommenge von 5.103 kWh _H i x 0,03 kWh _e i = 153,1 kWh _e |. Bei einer zukünftigen LCA-THG-Emission des deutschen Strom-Mixes von 540 gC0 ₂ - Äq/kWh _e | ergibt sich eine THG-Emission von 153,1 x 540 = 82.669 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM. Bezogen auf die erzeugte Kraftstoffmenge von 5.103 kWh _H i sind das 16,2 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i. Um diese THG- Emission zu kompensieren und um ein absolut THG-neutrales Mischgas anbieten zu können, müssen nur 82.669 / 249,5 = 331 kWh _H i an CNG weniger zugemischt werden, also statt 2.243 kWh _H i nur 1.912 kWh _H i. Damit stehen dann insgesamt„nur" 4.772 kWh _H i pro Tonne Stroh-Input zur Verfügung, was 117% des (unteren) Heizwertes dieses Stroh-Inputs entspricht. Lebenszyklus-Treibhausgas-Intensität des erfindungsgemäßen Herstellungspfades

Das aus Stroh hergestellte BioMethan ist in jedem Fall THG-negativ, gleich wie hoch die Biogas- Konversionseffizienz ausfällt. Für den Fall, dass vorstehend kalkulierte THG-Emissionswerte höher ausfallen oder als höher angesehen werden oder dass bestimmte Kraftstoffe (z.B. der Gaskraftstoff „Mischgas") durch andere Kraftstoffe ersetzt werden (z.B. durch konventionellen Diesel- kraftstoff), verringert sich die THG-Negativität (bzw. die negative THG-Emissionsmenge) des hergestellten BioMethans zwar, jedoch ohne THG-positiv zu werden.

Dem erfindungsgemäßen System mit seinen Systemgrenzen„Stroh-Sammlung" und„Abgabe des Energieäquivalents Gaskraftstoffes an Endverbraucher" werden als externe Energieträger bzw. Energien Stroh, Kraftstoff und elektrischer Strom zugeführt.

Das zum Einsatz kommende Stroh hat pro Tonne Trockensubstanz einen (unteren) Heizwert von 4.750 kWh _H |. Bei einem üblichen Trockensubstanzgehalt von 86% ergibt sich für 1 Tonne Stroh- Feuchtmasse ein Heizwert von 4.085 kWh _Hi . Das Stroh ist gemäß der EU-Richtlinie 2009/28 (RED I) nicht mit THG-Emissionen belastet. Die bei der Stroh-Sammlung und der Strohernte eingesetzten Energien liefert allein der dafür eingesetzte Kraftstoff.

Der Kraftstoff wird benötigt a) für den Betrieb des Schleppers (Traktors), der die Strohballenpresse zieht und antreibt, b) für den Radlader, der die Quaderballen mit einem Mehrfachgreifer aufnimmt und einem Lkw belädt, c) für den Lkw, der den Strohtransport zur Biogasanlage vornimmt und leer wieder zurückfährt, d) für den Radlader, der in der Biogasanlage die Garagenfermenter ausräumt und wiederbefüllt und e) für den Lkw, der den Transport der Gärrest-Pflanzenkohle- Mixtur zurück zum Strohlieferanten vornimmt und leer wieder zurückfährt.

Der elektrische Strom wird eingesetzt a) bei der Konversion des Strohs in Biogas (verschiedene Anlagen der Biogasanlage), b) bei der Dehydrierung der Gärreste (Schneckenpresse o.ä.), c) bei der Torrefizierung und Pyrolyse des Gärrests (Antrieb der Anlage), d) bei der Aufbereitung des Biogases zu BioMethan, e) bei der Einspeisung des BioMethans ins Erdgasnetz (Komprimierung), f) bei der Verflüssigung des rekuperierten C0 ₂ s und g) bei der Abgabe an den Endverbraucher (Kompression auf 250 bar). Gemäß dem deutschen Umweltbundesamt beläuft sich der sogenannte C0 ₂ -Emissionsfaktor für den Strom-Inlandsverbrauch für das Jahr 2013 auf 615 gC0 ₂ -Äq/kWh _e |, für das Jahr 2014 auf 598 gC0 ₂ -Äq/kWh _e i und für das Jahr 2015 auf 587 gC0 ₂ -Äq/kWh _e |. Voraussichtlich wird dieser Faktor bis zum Jahr 2020 auf 540 gC0 ₂ -Äq/kWh _e | zurückgehen, weshalb hier mit diesem Wert gerechnet wird.

Den bei der Öffnung der Garagenfermenter, dem Gärmassenwechsel, der Biogasaufbereitung und der Abgabe des Gaskraftstoffs an den Endverbraucher ggf. auftretenden Methan-Schlupf verrechnet der Erfinder mit den ungleich höheren THG-Emissionsminderungsleistungen, die das erfindungsgemäße Verfahren upstream durch die energetische Verwertung von Stickstoff-haltigem und sehr THG-intensivem Wirtschaftsdünger (Gülle, Festmist, Geflügelmist) erzielt, dessen Mitvergärung in den Garagenfermentern allein schon deshalb vorteilhaft ist, weil diese zur Erzie- lung des C/N-Verhältnisses von 20 - 40 beiträgt (bei Nutzung der Rückführung N-haltigen Perko- lats bzw. Prozesswassers) bzw. dieses C/N-Verhältnis allein durch eine entsprechende Menge an Wirtschaftsdünger hergestellt werden kann.

Der (untere) Heizwert des Stroh-Inputs beträgt unabhängig von der nachfolgenden Konversionseffizienz 4.085 kWh _H i/t Stroh-FM. Der (untere) Heizwert des Kraftstoffeinsatzes beläuft sich auf ins- gesamt 34,9 kWh _H i. In der Endausbaustufe des erfindungsgemäßen Systems (Option A) weisen der Schlepper, die Lkw und die Radlader wie vorstehend beschrieben CNG- oder LNG-Antriebe auf und nutzen das erzeugte THG-freie Mischgas. Die mit dem Kraftstoffeinsatz verbundene THG- Emission beträgt deshalb 0 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM.

In der Option B weisen der Schlepper, die Lkw und die Radlader konventionelle Diesel-Antriebe auf und sie nutzen reinen BioDiesel (FAME). FAME ist gemäß der deutschen Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) seit 2015 und ohne iLUC nur noch mit 24,62 tC0 ₂ -Äq/TJ belastet, was 88,6 gC0 ₂ /kWh _H i entspricht und einer THG-Emissionsminderungsleistung von 70,62%. Die mit dem Kraftstoffeinsatz verbundene THG-Emission beträgt damit 34,9 x 88,6 = 3.092 gC0 ₂ - Äq/t Stroh-FM.

In der Option C weisen der Schlepper, die Lkw und die Radlader Dual Fuel-Antriebe auf und nutzen zu 80% B7-Diesel, der zu 7% aus FAME besteht und zu 83% aus mineralischem Diesel, und zu 20% das THG-freie Mischgas. FAME ist seit 2015 nur noch mit 88,6 gC0 ₂ /kWh _Hi belastet (s.o.), mineralischer Diesel gemäß EU-Richtlinie 2015/652 mit 95,1 gC0 ₂ -Äq/MJ, was 342,4 gC0 ₂ - Äq/kWh _H i entspricht. B7-Diesel weist damit einen THG-Emissionswert von 324,6 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i auf. Die Verwendung von 20% THG-freies Mischgas reduziert die THG-Emission auf 342,4 x 0,8 = 259,7 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i. Die mit dem Kraftstoffeinsatz verbundene THG-Emission beträgt damit 34,9 x 259,7 = 9.064 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM.

Der Stromeinsatz beläuft sich inklusive des Stromeinsatzes für die Kompression des aus BioMe- than und Erdgas bestehenden Mischgases auf insgesamt 481,4 kWh _e |. Dieser Stromverbrauch verursacht in 2020 eine THG-Emission von 481,4 x 540 = 259.956 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM.

In Summe entstehen in der Option A THG-Emissionen in Höhe von 259.956 gC0 ₂ -Äq pro Tonne Stroh-Input (Feuchtmasse). Bezogen auf den Output von 2.860 kWh _H i sind das 90,9 gC0 ₂ /kWh _H i. In der Option B steigen die THG-Emissionen um 3.092 g auf 263.048 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM und in der Option C um 9.064 g auf 269.020 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM. Bezogen auf den Output von 2.860 kWh _Hi sind das 92,0 bzw. 94,1 gC0 ₂ /kWh _Hi .

Diese THG-Emissionen überkompensiert das erfindungsgemäße Verfahren mit der Sequestrierung atmosphärischen C0 ₂ s und/oder mit dem Ersatz in der Industrie (z.B. in der Lebensmittelindustrie) eingesetzten fossilen C0 ₂ s durch in der Biogasanlage rekuperiertes atmosphärisches C0 ₂ . Die Einarbeitung und Sequestrierung des dauerhaft stabilisierten Kohlenstoffanteils an der Gärrest- Pflanzenkohle-Mixtur hat einen negativen THG-Effekt von -256.580 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM. Der THG- Effekt der Substitution fossilen C0 ₂ s durch atmosphärisches C0 ₂ beträgt -472.400 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM. Zusammengerechnet ergeben diese beiden Maßnahmen einen Dekarbonisierungseffekt von -728.980 gC0 ₂ -Äq/t Stroh-FM.

In der Option A beläuft sich die Lebenszyklus-THG-Bilanzsumme bzw. die Lebenszyklus-THG- Emissionsmenge folglich auf -728.980 + 259.956 = -469.024gCO ₂ /t Stroh-FM. Bezogen auf die unmittelbare Kraftstoff Produktion von 2.860 kWh _H i ergibt sich ein spezifischer THG- Emissionsfaktor von -164 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i. Option B führt zu einer„Belastung" von -728.980 + 263.048 = -465.932 gC0 ₂ /t Stroh-FM. Bezogen auf die unmittelbare Kraftstoffproduktion von 2.860 kWh _H i ergibt sich ein spezifischer THG-Emissionsfaktor von -163 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i. Option C resultiert in einer Entlastung der Umwelt in Höhe von -728.980 + 269.020 = -459.960 gC0 ₂ /t Stroh-FM. Bezogen auf die unmittelbare Kraftstoffproduktion von 2.860 kWh _H i ergibt sich ein spezifischer THG-Emissionsfaktor von -161 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i.

Diese THG-Negativitäten (bzw. die negativen THG-Emissionsmengen) erlauben die Zumischung fossilen und THG-positiven Erdgases. Wenn der absolute Wert der THG-Emission, die mit dieser Erdgas-Zumischung verbunden ist, genauso groß ist, wie der absolute Wert der vorstehend für das BioMethan ermittelten THG-Negativität, ergibt sich ein Mischgas, dessen spezifischer THG- Emissionsfaktor 0,0 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i beträgt. Die Erfindung erzeugt also trotz Verwendung eines fossilen Energieträgers einen Nullemissionskraftstoff.

Die Erdgas-Zumischungsmenge beträgt in der Option A 469.024 / 249,5 = 1.880 kWh _Hi , in der Option B 465.932 / 249,5 = 1.867 kWh _Hi und in der Option C 459.960 / 249,5 = 1.844 kWh _Hi .

Resultat ist eine auf dem Input von 1 Tonne Stroh-Feuchtmasse basierende Nullemissionskraftstoff-Produktion in Höhe von 2.860 + 1.880 = 4.740 kWh _Hi (Option A), 2.860 + 1.867 = 4.727 kWh _Hi (Option B) und 2.860 + 1.844 = 4.704 kWh _Hi (Option C). Die Lebenszyklus-Treibhausgas-Intensität des erfindungsgemäßen Herstellungspfades für ein aus THG-negativem BioMethan und THG-positivem Erdgas zusammengemischtes Mischgas hat also immer den Wert 0,0 gC0 ₂ -Äq/kWh _Hi bzw. 0,0 gC0 ₂ -Äq/MJ.

Je nach dem, mit welcher Biogas-Konversionseffizienz das BioMethan aus Stroh erzeugt wird, weist es vor seiner Vermischung mit Erdgas eine unterschiedliche THG-Negativität (bzw. unter- schiedliche negative THG-Emissionswerte) auf: Mit einer BG-Konversionseffizienz von 10% erzeugtes BioMethan hat eine Lebenszyklus-Treibhausgas-Intensität von -1.635 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i, mit einer BG-Konversionseffizienz von 40% erzeugtes BioMethan eine Lebenszyklus-Treibhausgas- Intensität von -329 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i und mit einer BG-Konversionseffizienz von 70% erzeugtes BioMethan eine Lebenszyklus-Treibhausgas-Intensität von rd. -164 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i.

Den von einer anderen Bewertung einzelner Einflussfaktoren ausgehende THG-Effekt, der die THG-Negativität nicht beseitigen kann sondern nur reduziert, kann die Systematik der Erfindung folglich heilen und zwar dadurch, dass dem hergestellten THG-negativen BioMethan ganz einfach eine geringere Menge an THG-positivem Erdgas (CNG) zugemischt wird. Dadurch wird die verfügbare Menge an (echtem) Nullemissionskraftstoff (Mischgas) zwar geringer, die THG- Emissionsmenge des Nullemissionskraftstoffes bleibt aber nach wie vor bei 0 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i bzw. bei 0 gCO ₂ -Äq/MJ. Diese ungewöhnlich guten Werte beruhen im Wesentlichen darauf, dass atmosphärischer Kohlenstoff chemisch-physikalisch stabilisiert und (im Ackerboden) sequestriert wird und zudem als Nebenprodukt anfallendes Kohlenstoffdioxid rekuperiert wird und fossiles C0 ₂ substituiert.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System können durch die Rekuperation, Reinigung und Verflüssigung von atmosphärischem C0 ₂ , das bei der Karbonisierung der Reste aus der ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion entsteht, vorzugsweise bei der Pyrolyse und/oder Torrefizierung dieser Konversionsreste, weiter verbessert werden. Die verfügbare Menge an atmosphärischem C0 ₂ erhöht sich so substanziell und damit die für eine Substitu- tion fossilen C0 ₂ s verfügbare Menge an atmosphärischem C0 ₂ , die für eine Sequestrierung verfügbare Menge an atmosphärischem C0 ₂ und die für die Herstellung von C0 ₂ -basierten Kraftstoffen (Heizstoffen, Brennstoffen) verfügbare Menge an atmosphärischem C0 ₂ . Entsprechend verbessert sich die THG-Negativität weiter und mit ihr - nach Zumischung einer zusätzlichen Menge an Erdgas - die Menge an verfügbarem THG-neutralem Mischgas.

Alternativ kann die Rekuperation, Reinigung und Verflüssigung von C0 ₂ , das bei der Karbonisierung der Reste aus der ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion entsteht, vorzugsweise bei der Pyrolyse und/oder Torrefizierung, selbstverständlich auch allein ohne Rekuperation, Reinigung und Verflüssigung von C0 ₂ , das bei der Aufbereitung von Biogas zu BioMethan anfällt, durchgeführt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform basiert die Erfindung auf einer anaeroben bakteriellen Vergärung von Stroh zu Biogas und dessen Aufbereitung zu BioMethan. Es versteht sich gleichwohl, dass das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System auch auf der fermentativen Herstellung von Ethanol aus Biomasse basieren kann, insbesondere auf der Herstellung von LignoEthanol aus Stroh oder Holz, sowie auf der der Herstellung anderer Energieträ- ger aus Biomasse wie z.B. auf der Herstellung von FT-Kraftstoffen (SynDiesel, SynBenzin, DME, BioMethanol etc.) aus Stroh oder Holz, von BioDiesel aus Raps oder Palmöl, von Wasserstoff aus Biomasse, etc. Diesbezüglich sollen alle Biomasse-Konversionsverfahren umfasst sein, die dem zuständigen Fachmann aus dem einschlägigen Stand der Technik und/oder aus der Praxis bekannt sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die ein- oder mehrstufige Biomasse-Konversion aus einer anaeroben bakteriellen Vergärung von Gärsubstrat in Biogas, einer alkoholischen Fermentation von Biomasse in BioEthanol, einer (enzymatischen) Konversion von Biomasse in LignoEthanol, einer Konversion von Biomasse in BioDiesel bzw. FAME oder HVO (z.B. Umesterung), einer Konversion von Biomasse in Fischer-Tropsch-Kraftstoffe, einer Konversion von Biomasse in Wasserstoff (z.B. Dampfreformierung), einer Konversion von Biomasse in BioMethanol (Methanol-Synthese) oder einer Konversion von Biomasse in DME (DME-Synthese).

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren, bei dem Prozesswasser aus dem Ablauf eines Verfahrensschrittes gewonnen wird, vorzugsweise aus dem Ablauf einer anaeroben Vergärung oder Alkohol-Fermentation, besonders vorzugsweise mittels einer Auswahl aus folgenden Verfahren: Separation, Dekantierung, Pressung, Filtration, Ultrafiltration, Umkehr- Osmose, Erhitzung, Verdampfung, Eindampfung, Sedimentation, Kristallisation, Katalyse, Phasentrennung, Zugabe bzw. Einsatz von Polymeren, beliebige Kombination dieser Verfahren. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung umfasst die Reinigung bzw. Aufbereitung von aus dem Prozess gewonnenem Prozesswasser vor dessen Wiederverwendung mit einer Auswahl folgender Verfahren: Separation, Dekantierung, Pressung, Filtration, Ultrafiltration, Umkehr-Osmose, Erhitzung, Verdampfung, Eindampfung, Sedimentation, Kristallisation, Katalyse, Phasentrennung, Zugabe bzw. Einsatz von Polymeren, beliebige Kombination dieser Verfahren. Die Wiederverwendung gereinigten Prozesswassers reduziert bekanntlich die Kosten des Wassersverbrauchs einer jeden Wasser nutzenden Biomasse-Konversion.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass im Fall der anaeroben (bakteriellen) Vergärung die durchschnittliche hydraulische Verweilzeit des Einsatzstoffes im Fermenter weniger als 250 Tage dauert, vorzugsweise weniger als 120 Tage, besonders vorzugsweise weniger als 70 Tage, insbesondere weniger als 40 Tage und bestenfalls weniger als 20 Tage. Bekanntlich reduzieren geringe HRTs die spezifischen, auf eine Energieeinheit (kWh _H i, MJ) bezogenen Anlagen- und Kapitalkosten jeder Biomasse-Konversion.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfinderischen Verfahrens wird Prozesswär- me aus einem Verfahrensschritt in den Prozess zurückgeführt, vorzugsweise aus einer thermischen Behandlung der Biomasse oder des Konversionsrestes in einen Erwärmungs- bzw. Erhitzungsschritt, besonders vorzugsweise aus einer thermischen Behandlung der Biomasse vor deren Konversion in einen THG-emissionsreduzierten Energieträger, und insbesondere Prozesswärme aus der chemisch-physikalischen Stabilisierung des atmosphärischen Kohlenstoffs. Vorzugsweise erfolgt die Rückführung der Prozesswärme mittels eines im Gegenstrom funktionierenden Wärmetausches, besonders vorzugsweise mittels Wasser, insbesondere mittels unter Druck stehenden Wassers und/oder Dampfes, und bestenfalls mittels Prozesswasser.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die atmosphärische Kohlenstoffmasse der (des) im Erdboden sequestrierten Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses nach 5 Jahren um weniger als 40% durch den Prozess der Bodenatmung oder durch sonstige chemisch-physikalische Prozesse abnehmen, vorzugsweise um weniger als 10%, besonders vorzugsweise um weniger als 5% und insbesondere um weniger als 1%; oder die Masse an atmosphärischem Kohlenstoff der (des) im Erdboden sequestrierten Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses geht hochgerechnet nach 50 Jahren um weniger als 50% durch den Prozess der Bodenatmung oder durch sonstige chemisch-physikalische Prozesse zurück, vorzugsweise um weniger als 25%, besonders vorzugsweise um weniger als 10% und insbesondere um weniger als 5%; oder die Masse an atmosphärischem Kohlenstoff der (des) im Erdboden sequestrierten Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses geht hochgerechnet nach 100 Jahren um weniger als 60% durch den Prozess der Bodenatmung oder durch sonstige chemischphysikalische Prozesse zurück, vorzugsweise um weniger als 30%, besonders vorzugsweise um weniger als 15% und insbesondere um weniger als 6%; oder die Masse an atmosphärischem Kohlenstoff der (des) im Erdboden sequestrierten Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses geht hochgerechnet nach 500 Jahren um weniger als 70% durch den Prozess der Bodenatmung oder durch sonstige chemisch-physikalische Prozesse zurück, vorzugsweise um weniger als 50%, besonders vorzugsweise um weniger als 25% und insbesondere um weniger als 10%; oder die Masse an atmosphäri- schem Kohlenstoff der (des) im Erdboden sequestrierten Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses geht hochgerechnet nach 1.000 Jahren um weniger als 80% durch den Prozess der Bodenatmung oder durch sonstige chemisch-physikalische Prozesse zurück, vorzugsweise um weniger als 60%, besonders vorzugsweise um weniger als 30% und insbesondere um weniger als 15%; oder die Masse an atmosphärischem Kohlenstoff der (des) im Erdboden sequestrierten Bio- /Pflanzenkohle/Biokokses geht hochgerechnet nach 10.000 Jahren um weniger als 90% durch den Prozess der Bodenatmung oder durch sonstige chemisch-physikalische Prozesse zurück, vorzugsweise um weniger als 70%, besonders vorzugsweise um weniger als 40% und insbesondere um weniger als 20%; oder die Masse an atmosphärischem Kohlenstoff der (des) im Erdboden sequestrierten Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses geht hochgerechnet nach 100.000 Jahren um weniger als 95% durch den Prozess der Bodenatmung oder durch sonstige chemisch-physikalische Prozesse zurück, vorzugsweise um weniger als 75%, besonders vorzugsweise um weniger als 50% und insbesondere um weniger als 25%.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Systems wird das stark C0 ₂ -haltige Rauchgas aus der Pyrolyse bzw. Torrefizierung der Reste aus der ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion unter Nutzung von Zyklon-Technik von Flugasche und Staub befreit. Vorzugsweise wird das resultierende Abgas mittels eines„acid gas scrubbers" von gasösen Salzen befreit und zu einer C0 ₂ -Abscheideanlage geführt, die besonders vorzugsweise eine kryogene Abscheideanlage ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dieses so ausgestaltet, dass die resultierende THG-Emissionsminderungsleistung des erzeugten Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes gegenüber der Treibhausgas-Emission des jeweiligen fossilen Referenz- Kraft-, Heiz- oder Brennstoffes basierend auf der gleichen Energiemenge einen relativen Wert zwischen 1% und 10.000% erreicht, vorzugsweise eine Wert zwischen 5% und 5.000%, besonders vorzugsweise einen Wert zwischen 50% und 500% und insbesondere einen Wert zwischen 80% und 200%.

Erfindungsgemäß wird bevorzugt, dass die Biomasse mindestens zu einem Anteil aus Lignocellulose-haltiger Biomasse besteht, vorzugsweise mindestens zu einem Anteil aus Stroh, besonders vorzugsweise mindestens zu einem Anteil aus Holz.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die aerobe Verrottung (Oxidation) von Stroh zu Kohlenstoffdioxid (C0 ₂ ) und Wasser auf dem Feld bzw. im Ackerboden durch die verfahrensgemäße Stroh-Verwertung, Konversionsrest-Behandlung und/oder Nutzung der (des) resultierenden, großenteils aus atmosphärischem Kohlenstoff bestehenden Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses mindestens teilweise vermieden, vorzugsweise zu mindestens 0,1%, besonders vorzugsweise zu mindestens 10%, insbesondere zu mindestens 50% und bestenfalls zu mindestens 80%, so dass sich im (landwirtschaftlich genutzten) Boden weniger Treibhausgase, insbesondere weniger C0 ₂ , N ₂ 0 und CH ₄ , bilden, als wenn das Stroh auf den landwirtschaftlich genutzten Flächen verblieben bzw. in den Ackerboden eingearbeitet worden wäre.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Systems erfolgt der Energieeinsatz bei der Herstellung, Distribution und Nut- zung der erzeugten Energieträger (Kraft-, Heiz- oder Brennstoffe), bei der C-Stabilisierung und bei der Einarbeitung der erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen, -Mixturen und -Gemische so, dass solche Energieträger zum Einsatz kommen, deren THG-Bilanz bzw. THG-Emissionswerte gegenüber ihrer fossilen Referenz reduziert sind, besonders vorzugsweise auf 0,0 gC0 ₂ -Äq/kWh bzw. 0,0 gC0 ₂ - Äq/MJ und insbesondere THG-negativ sind, d.h. einen negativen THG-Emissionswert aufweisen. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die von der US2006/0275895A1 (Jensen & Jensen) beschriebene Biogasanlage und das dort offenbarte Verfahren zur Erzeugung von Biogas aus Stroh und/oder Stroh-haltigen Einsatzstoffen mit mindestens einer der Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung verknüpft, vorzugsweise mit der erfindungsgemäßen chemischphysikalischen Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs, besonders vorzugsweise mit der er- findungsgemäßen Herstellung mehrteiliger Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixturen oder Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest-Mischungen und insbesondere mit der erfindungsgemäßen Einarbeitung solcher Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixturen oder Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks- Konversionsrest-Mischungen in landwirtschaftlich genutzte Böden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die vom Erfinder in der EP 2167631B1 (Feldmann) beschriebene Biogasanlage und das dort offenbarte Verfahren zur Erzeugung von Biogas aus ligninhaltigen nachwachsenden Rohstoffen mit mindestens einer der Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung verknüpft, vorzugsweise mit der erfindungsgemäßen chemischphysikalischen Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs, besonders vorzugsweise mit der er- findungsgemäßen Herstellung ein- oder mehrteiliger Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixturen oder Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest-Mischungen und insbesondere mit der erfindungsgemäßen Einarbeitung solcher Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixturen oder Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest-Mischungen in landwirtschaftlich genutzte Böden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden das von der EP 2183374B1 (Fraunhofer) offenbarte Verfahren zur Konversion von Biomasse aus nachwachsenden Rohstoffen zu Biogas in anaeroben Fermentern mit mindestens einer der Ausführungsvarianten der Erfindung verknüpft, vorzugsweise mit der erfindungsgemäßen chemisch-physikalischen Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs, besonders vorzugsweise mit der erfindungsgemäßen Herstellung ein- oder mehrteiliger Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixturen oder Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks- Konversionsrest-Mischungen und insbesondere mit der erfindungsgemäßen Einarbeitung solcher Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixturen oder Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest- Mischungen in landwirtschaftlich genutzte Böden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden das unter dem Anmelde-Aktenzeichen EP 13 807 989.2 (Verbio) veröffentlichte Verfahren und die dort offenbarte Biogasanlage zur Er- zeugung von Biogas aus Lignocellulose-haltiger Biomasse, vorzugsweise aus Stroh, mit mindestens einer der Ausführungsvarianten der Erfindung verknüpft, vorzugsweise mit der erfindungsgemäßen chemisch-physikalischen Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs, besonders vorzugsweise mit der erfindungsgemäßen Herstellung ein-oder mehrteiliger Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks- Mixturen oder Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest-Mischungen und insbesondere mit der erfindungsgemäßen Einarbeitung solcher Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixturen oder Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest-Mischungen in landwirtschaftlich genutzte Böden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden das vom Erfinder in der europäischen Patentanmeldung EP12729875.0 (Feldmann) beschriebene Verfahren und die dort offenbarte Anlage zur Erzeugung atmosphärischen Kohlenstoffdioxids aus nichtfossilen Energieträgern mit- tels der Konversionsverfahren der Verbrennung, der Vergasung und der Vergärung mit mindestens einer der Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung verknüpft, vorzugsweise mit der erfindungsgemäßen chemisch-physikalischen Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs, besonders vorzugsweise mit der erfindungsgemäßen Herstellung ein- oder mehrteiliger Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks-Mixturen oder Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest-Mischungen und insbesondere mit der erfindungsgemäßen Einarbeitung solcher Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks- Mixturen oder Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest-Mischungen in landwirtschaftlich genutzte Böden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System sind in verschiedenen Ausführungsformen befähigt, Treibhausgas-reduzierte Energieträger entstehen zu lassen, vorzugs- weise Treibhausgas-emissionsreduziertes Biogas und/oder Treibhausgas-emissionsreduziertes BioMethan, besonders vorzugsweise Treibhausgas-negative Energieträger und insbesondere Treibhausgas-negatives Biogas und/oder Treibhausgas-reduziertes BioMethan.

7. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung, wobei die grundsätzliche Idee der Erfindung und der Schutzumfang nicht auf die exakten Formen oder Details der im Folgenden gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt sein sollen. Der Schutzumfang soll auch Modifikationen (Erweiterungen und Beschränkungen) umfassen, die in den entsprechenden Fachgebieten vorbekannt und/oder für einen Fachmann naheliegend sind.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine komplexe Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems, bei denen eine Biomasse aus vielen verfügbaren Biomassen ausgewählt, geerntet und vor der (ersten) Konversion vorbehandelt wird, wobei der mit der (ersten) Konversion erzeugte Energieträger mit anderen Energieträgern vermischt wird, der Konversionsrest in vier Teilströme A bis D aufgeteilt wird und die Konversionsreste A bis C dehydriert werden, wobei die Dehydrierung mit einer Nährstoff-Extrahierung verbunden sein kann und Nährstoff-haltiges Prozesswasser abwirft; nach einer Zerkleinerung und ggf. Pelletierung der ggf. so behandelten Konversionsreste werden in einem Reaktionsbehälter Bedingungen für eine chemisch-physikalische Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs erzeugt; sobald diese vorliegen, wird der in den Konversionsresten A bis C enthaltene atmosphärische Kohlenstoff chemisch-physikalisch stabilisiert und zwar A vollstabilisiert, B teilstabilisiert und C nicht stabilisiert; Resultat dieser (Teil-)Stabilisierung sind Biokohle-Massen E bis G, die mit dem Nährstoff-haltigen Prozesswasser abgelöscht und mit diesen Nährstoffen aufgeladen werden; die Biokohle-Massen werden miteinander zu einer Biokohle-Mixtur H und diese mit unbehandelten Konversionsresten D zu einer Biokohle-Konversionsrest-Mischung I vermischt; nach einer Pelletierung der Biokohle- Mixtur H bzw. der Biokohle-KR-Mischung I werden die erzeugten Pellets in BigBags abgefüllt und über regionale Zwischenlager zu den landwirtschaftlichen Betrieben distribuiert, wo sie in Festmist-Streuwagen, Düngemittel-Streuer oder Gülleverteiler gefüllt werden. Nach der Ausbringung der Biokohle-Mixtur bzw. der Biokohle-KR-Mischung werden diese in die Ackerkrume eingearbeitet und können dort ihre positive Wirkung auf den Boden und die Erdatmosphäre entfalten.

Fig. 2 zeigt in einer weiteren schematischen Darstellung eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems ohne den in Fig. 1 angegebenen Konversionsrest D und mit einer ersten Rekuperierung von atmosphärischem Kohlenstoffdioxid (C0 ₂ I) anlässlich der (ersten) Konversion der ausgewählten Biomasse in einen erzeugten Energieträger; weiterhin wird eine zweite Rekuperierung atmosphärischen Kohlenstoffdioxids (C0 ₂ II) anlässlich der chemisch-physikalischen Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs gezeigt; das C0 ₂ I und das C0 ₂ II werden zusammengeführt, verflüssigt und geologisch sequestriert, als Substitut für fossiles C0 ₂ eingesetzt oder für die Herstellung von C0 ₂ -basierten Energieträgern hergenommen. 8. Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele Bezug genommen. Diese sind anhand spezifischer Terminologie beschrieben. Die Terminologie ist konsistent, d.h., die jeweiligen Bezeichnungen gelten für alle Figuren. Es sei darauf hingewiesen, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die Benennung von den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen nicht eingeschränkt werden soll. Vielmehr sollen die Ausführungsbeispiele sowie Modifikationen der Ausführungsbeispiele ebenfalls unter den beanspruchten Schutz fallen. Darüber hinaus werden für einen durchschnittlichen Fachmann, der von der Erfindung Kenntnis erlangt hat, bestimmte Veränderungen, Ergänzungen und sonstige Modifikationen naheliegend sein. Naheliegende Modifikationen des hier offenbarten Verfahrens und seiner Ausführungsvarianten sowie für einen durchschnittlichen Fachmann naheliegende Veränderungen, Ergänzungen und sonstige Modifikationen des offenbarten Systems und seiner Ausführungsvarianten sowie weitere naheliegende Anwendungen der Erfindung werden als übliches derzeitiges oder zukünftiges Fachwissen eines zuständigen Fach- manns angesehen und sollen ebenfalls geschützt sein.

Die in den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Die grundsätzliche Idee der Erfindung soll nicht beschränkt sein auf die exakten Formen oder die Details der im Folgenden gezeigten Ausführungs- formen. Sie soll auch nicht beschränkt sein auf einen Gegenstand, der im Vergleich zu den in den Ansprüchen beschriebenen Gegenständen eingeschränkt wäre.

Die mit Bezugszeichen versehenen Elemente können sowohl einen Vorgang als auch eine Einrichtung als auch das Produkt eines Vorgangs angeben, ggf. auch gleichzeitig.

FIGUR 1 zeigt die schematische Darstellung einer komplexen Ausführungsvariante des erfin- dungsgemäßen Verfahrens und Systems, die im Kern auch nur aus der Konversion von Biomasse 4 mittels dafür geeigneter Vorrichtungen in einen erzeugten Energieträger 5 bestehen kann sowie der Erzeugung von geeigneten Bedingungen für die chemisch-physikalische Stabilisierung 20 des noch in den Konversionsresten enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs und der Durchführung der Kohlenstoff-Stabilisierung 21. Diese Verfahrensschritte werden jeweils mit geeigneten Vor- richtungen vorgenommen, die dem Fachmann aus dem einschlägigen Stand der Technik bekannt sind und die vor- und nachstehend zumindest zum Teil bereits beschrieben wurden bzw. werden. Auch ohne Sequestrierung 33 der (des) erzeugten Bio- bzw. Pflanzenkohle bzw. Biokokses ist bereits mit der Stabilisierung 21 des atmosphärischen Kohlenstoffs sichergestellt, dass dieser nicht mehr mit Luftsauerstoff zu C0 ₂ oder mit Wasserstoff zu CH ₄ reagieren kann. Dadurch wird die Erdatmosphäre dekarbonisiert.

Die zum Einsatz kommende mindestens eine Biomasse wird in einem Verfahrensschritt 1 aus einer Vielzahl verfügbarer Biomassen ausgewählt (vgl. Anspruch 21). Einige Biomassen sind bis zum Herstellungsschritt des Biomasseanfalls nur mit geringen THG-Emissionsmengen belastet, manche sind sogar THG-neutral (z.B. bei der Getreidekorn-Ernte anfallendes Stroh) und manche sind stark umweltschädlich wie z.B. im Freien gelagerte Gülle oder Geflügelmist, die CH ₄ und N ₂ 0 emittieren. Deren baldige Verwendung in einem Biomasse-Konversionsprozess verhindert diese THG- Emissionen, so dass eine baldige Verwertung dazu beiträgt, THG-Emissionen zu vermeiden. Diese THG-Vermeidung wird auf das Produkt des Konversionsprozesses alloziiert bzw. ist technisch mit diesem verbunden, so dass die Verwertung bestimmter Wirtschaftsdünger sogar zu einem THG- negativen Anfangseffekt führen kann. Die Auswahl einer oder mehrerer geeigneter Biomassen für den Konversionsprozess 4 kann also von Vorteil sein.

Die Auswahl 1 ist noch aus einem zweiten Grund von Vorteil. Manche Einsatzstoffe können sich nicht oder nur sehr bedingt für eine C-Stabilisierung 20/21 eignen. Flüssige Einsatzstoffe wie z.B. vergärte Gülle lassen sich nur mit der Methode HTC karbonisieren. Diese Methode liefert nur teilstabilisierte Bio-/Pflanzenkohlen, die nicht für Jahrhunderte bzw. Jahrtausende stabil bleiben. Deshalb ist eine dauerhafte Sequestrierung mit diesen HTC-Kohlen nicht möglich (vgl. Kapitel „Hintergrund"). Folglich ist es vorteilhaft, bereits vor der (ersten) Konversion des Einsatzstoffes 1 in einen erzeugten Energieträger 5 den Einsatzstoff 1 so auszuwählen, dass mit seinem Konversi- onsrest noch eine chemisch-physikalische Stabilisierung vorgenommen werden kann, die dauerhaft stabilisierten Kohlenstoff liefert. Dies ist bei festen bzw. stückigen Lignocellulose-haltigen Einsatzstoffen wie Stroh und Holz der Fall, die deshalb im Verfahren und System der Figur 1 vorzugsweise zum Einsatz kommen. Stroh- und Holz-haltige feste bzw. stückige Konversionsreste aus einer ersten Biomasse-Konversion können z.B. einer Pyrolyse unterzogen werden, die dauerhaft stabilisierte Bio-/Pflanzenkohlen bzw. Biokoks liefert. Damit wird eine dauerhafte Dekarbonisierung der Erdatmosphäre möglich.

Die mindestens eine Biomasse, die vorzugsweise Lignocellulose-haltige Biomasse ist, besonders vorzugsweise Stroh, wird in einem Schritt 2 geerntet oder eingesammelt. In diesem Zusammenhang beinhalten die Ernte und die Einsammlung den Transport vom Ort des Anfalls des mindes- tens einen Einsatzstoffes zum Ort der Verwendung des mindestens einen Einsatzstoffes. Dabei können insbesondere solche Vorrichtungen, Einrichtungen, Anlagen und Apparate zum Einsatz kommen, die THG-emissionsreduzierte, vorzugsweise THG-neutrale und besonders vorzugsweise THG-emissionsnegative Kraft-, Heiz- und Brennstoffe nutzen. Zu diesen gehören beispielsweise Mähdrescher, Mais-Vollernter, Traktoren, Radlader, Manitous, Lkw, Sattelzugmaschinen und alle ähnlichen aus dem einschlägigen Stand der Technik bekannten Ernte- und Transportmaschinen mit CNG- oder LNG-Antrieb. Diese können die gemäß dem Verfahren und dem System der Figur 1 erzeugten Energieträger 5, Energieträger 6, Energieträger-Mix 7 oder Energieträger-Mix 9 als Kraftstoff einsetzen, wobei diese Kraftstoffe THG-emissionsreduziert, vorzugsweise THG-neutral und besonders vorzugsweise THG-negativ sind. Durch den Einsatz derartiger Einrichtungen mit derartigen Antrieben und Kraftstoffen werden die THG-Fußabdrucke bzw. die THG- Emissionswerte der erzeugten Energieträger 5, 7 und 9 reduziert, vorzugsweise auf 0,0 gC0 ₂ - Äq/kWh _H i, besonders vorzugsweise auf kleiner 0,0 gC0 ₂ -Äq/kWh _H i.

Der Vorgang 2 kann sich auf eine Sammlung beschränken, wenn es sich bei der mindestens einen Biomasse um ein Nebenprodukt, Reststoff oder Abfall handelt. Die Ernte ist erforderlich, wenn es sich um land- oder forstwirtschaftliche Anbau-Biomasse handelt oder um ein landwirtschaftliches Nebenprodukt (Reststoff) wie z.B. Stroh. Stroh muss beispielsweise nach der Ablage durch den Mähdrescher im Schwad üblicherweise zu Strohballen gepresst werden, da loses Stroh nicht transportwürdig ist. Das Pressen erfolgt mit Traktor-gezogenen und -angetriebenen Strohballen- Pressen, die üblicherweise eine Pressleistung von rd. 35 Tonnen pro Stunde erreichen. Alternativ kann das im Schwad abgelegte Stroh auch von Traktor-gezogenen Pellet-Pressen (Pellet- Vollerntern) bereits auf dem Feld in sehr transportwürdige Pellets gepresst werden. Die Pressleistung der Pellet-Pressen beträgt gegenwärtig jedoch nur rd. 5 Tonnen pro Stunde, wodurch wertvolle Traktor- und Personalleistung blockiert ist, die gerade in der Erntekampagne knapp ist. Strohpellets sind mit einer Schüttdichte von 600 - 700 kg/m ³ wesentlich transportwürdiger als Strohballen, insbesondere bei der Nutzung der Fern-Transportmittel Bahn oder Schiff. Bei der Nutzung des Transportmittels Lkw ergibt sich nämlich in dem Moment keine Steigerung der Transporteffizienz mehr, in dem die Ladung die Transportkapazität des Lkws ausschöpft. Das ist der Fall, wenn das Stroh zu Hochdruckballen mit einer Dichte von ca. 200 kg/m ³ gepresst und das Ladevolumen ausgeschöpft werden.

Die Strohernte umfasst neben dem Pressen das Einsammeln der Strohballen und das Beladen eines ersten Transportmittels. Mit Sammelwagen, die an die Strohballen-Presse gespannt werden, kann eine Vor-Sammlung vorgenommen werden, indem jeweils 3 - 4 Strohballen aufgestaut werden bevor diese in einer Gruppe auf das Stoppelfeld abgelegt werden. Durch die Ablage in Gruppen werden die Fahrstrecken bzw. die Ladespiele der Ladeeinrichtung reduziert, die das (erste) Transportmittel beladen, mit dem die Strohballen vom Acker gefahren werden.

Bei kleineren zu erntenden Strohmengen besteht das (erste) Transportmittel meist aus im Betrieb vorhandenen landwirtschaftlichen Anhängern, bei größeren Betrieben aus Tieflader- Sattelauflegern, die auf Traktor-gezogenen Doppelachs-Lafetten gespannt werden oder aus Traktor-gezogenen Niederflur-Anhängern. Die Beladung des Transportmittels geschieht üblicherweise mit Frontladern (Traktoren oder sogenannten Manitous), die die Ballen einzeln oder paarweise aufnehmen und auf die Transportmittel laden. Das aufgeladene Stroh wird vom ersten Transportmittel zum Feldrand oder auf den Bauernhof gefahren. Dort wird es wieder mit Frontladern bzw. Manitous abgeladen und im Freien zu Strohdiemen aufgeschichtet oder in witterungsgeschützten Lagerhäusern eingelagert. Die Fahrstrecke übersteigt 10 km nur sehr selten. Bei den Strohballen kann es sich um Quader- oder Rundballen handeln. Aus Spanien sind auch Ballensammelwagen bekannt, mit denen Quaderballen eingesammelt und am Feldrand abgeladen werden.

Bei größeren Strohmengen besteht das (zweite) Transportmittel aus Lkw-gezogenen Anhängern oder Sattelauflegern, die von Sattelzugmaschinen gezogen werden. D.h., die Sattelzüge fahren direkt aufs Feld oder - wenn eine schädliche Verdichtung des Ackerbodens vermieden werden soll - zumindest an den Feldrand. Die Beladung erfolgt üblicherweise mit Radladern, die über einen Spezialgreifer verfügen, mit dem bis zu 6 Quaderballen auf einmal gegriffen und auf das (zweite) Transportmittel geladen werden können. Wenn sogenannte Hochdruck- oder Höchstdruckpressen zum Einsatz kommen, erreicht die Dichte der Quaderballen bis zu 0,210 t/m ³ , was die gewichts- mäßige Ladekapazität der Lkws (ca. 20 t) bei voller Nutzung des Ladevolumens nahezu auslastet. Der Strohtransport kann dann über mehrere hundert Kilometer erfolgen, was gegenwärtig bereits praktiziert wird und zwar aus dem Raum Magdeburg bis nach Holland und Belgien, wo ein hoher Strohbedarf u.a. für die Champion-Zucht besteht. Üblicherweise wird das Stroh aber an einem regionalen Strohlager vor Brandstiftung gesichert zwischengelagert, bevor es in den Ferntransport geht. Es ist vorteilhaft im von Figur 1 gezeigten Verfahren und System jene Ernte- und Transport- Technik einzusetzen, die bei größeren Strohmengen zum Einsatz kommt, weil diese energieeffizienter ist als die üblicherweise eingesetzte kleinteilige Technik. So kann die Ernte mit einem geringeren Einsatz der wertvollen Energieträger 5, 7 oder 9 vorgenommen werden.

Die (erste) ein- oder mehrstufige Biomasse-Konversion 4 kann jede aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Art der Biomasse-Konversion sein, die die Erzeugung eines marktfähigen Energieträgers zum Zweck hat. Hierzu gehören insbesondere das Bioliq ^® -Verfahren des KIT, das Sunliquid ^® -Verfahren der CLARIANT AG (vormals Süd-Chemie GmbH), das lOGEN-Verfahren zur Erzeugung von Ethanol aus Lignocellulose-haltiger Biomasse, das CHOREN-Verfahren, das Verfahren der Verbio AG zur Erzeugung von Biogas aus Stroh, das Lehmann-Verfahren zur Erzeugung von Biogas aus Stroh, das Fraunhofer-Verfahren zur Erzeugung von Biogas aus Biomasse, das Verfah- ren von Jensen & Jensen zur Erzeugung von Biogas aus Stroh, alle Verfahren von Hoffmann zur Erzeugung von Biogas aus Biomasse, alle Verfahren von Lutz (Bekon) zur Erzeugung von Biogas aus Biomasse, alle Verfahren von Schiedermeier (BioFerm) zur Erzeugung von Biogas aus Biomasse, alle Verfahren von Eggersmann zur Erzeugung von Biogas aus Biomasse, alle Verfahren zur Erzeugung von Ethanol aus Biomasse, alle Verfahren zur Erzeugung von FT-Kraftstoff aus Biomasse, alle Verfahren zur Erzeugung von Methanol aus Biomasse, alle Verfahren zur Erzeugung von DME aus Biomasse, alle sonstigen Verfahren zur Erzeugung von Kraftstoff aus Biomasse (vgl. Anspruch 1).

Die verschiedenen Formen der ein- oder mehrstufige Biomasse-Konversion 4 werden jeweils mit Vorrichtungen, Anlagen, Einrichtungen oder Systemen vorgenommen, die aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannt und die dafür geeignet sind, vorzugsweise zwecks Erreichung von Skaleneffekten mit Anlagen in industrieller Größenordnung. Besonders vorzugsweise können die Vorrichtungen zur ein- oder mehrstufigen Konversion von Biomasse aus einer Auswahl aus folgenden Vorrichtungen bestehen: Vorrichtungen zur anaeroben bakteriellen Vergärung von Bio- masse zu Biogas und/oder BioMethan, Vorrichtungen zur alkoholischen Fermentation von Biomasse zu BioEthanol oder LignoEthanol, Vorrichtungen zur Verschwelung von Biomasse zu Schwelgas (Schwachgas), Vorrichtungen zur Vergasung von Biomasse zu Pyrolyse-Gas und/oder Pyrolyse-Slurry, Vorrichtungen zur Umesterung von Pflanzenölen in BioDiesel (FAME), Vorrichtungen zur Hydrierung von Pflanzenölen in HVO (Mineralölraffinerien), Vorrichtungen zur Raffination von Pflanzenölen in HVO (NesteOil-Verfahren), Vorrichtungen zur Vergasung/Pyrolyse von Biomasse zu Prozessgas, Vorrichtungen zur Konversion von Biomasse-stämmigem Prozessgas in Synthesegas, Vorrichtungen zur Synthese von Biomasse-stämmigem Synthesegas zu einem Fischer- Tropsch-Kraftstoff (FT-Diesel, FT-Benzin, FT-Kerosin, FT-Methanol u.ä.), Vorrichtungen zur Synthese von Methanol aus Biomasse-stämmigen Gasen, Vorrichtungen zur DME-Synthese, beliebige Kombination dieser Vorrichtungen (vgl. Anspruch 28). Besonders vorzugsweise wird die ein- oder mehrstufige Biomasse-Konversion 4 mit Biogasanlagen vorgenommen, insbesondere mit landwirtschaftlichen Biogasanlagen und bestenfalls mit Biogasanlagen mittelgroßer oder industrieller Größenordnung (vgl. Anspruch 34). Bei dem Einsatz dieser Vorrichtungen kann das Verfahren der Nassvergärung in Nassfermenter zum Einsatz kommen, aber auch das Verfahren der Feststoffver- gärung in Feststoff-Fermentern, vorzugsweise in Garagen- oder Pfropfenstrom-Fermentern. Wenn Garagenfermenter zum Einsatz kommen, werden diese mit einem Gärzyklus von < 180 Tagen betrieben, vorzugsweise mit einem Gärzyklus von < 60 Tagen, besonders vorzugsweise mit einem Gärzyklus von < 35 Tagen, insbesondere mit einem Gärzyklus von < 21 Tagen und bestenfalls mit einem Gärzyklus von < 14 Tagen (vgl. Anspruch 34).

Vor der (ersten) ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion 4 kann die Biomasse, die vorzugsweise Lignocellulose-haltige Biomasse ist, besonders vorzugsweise Stroh, vorbehandelt werden (sie muss es aber nicht). Die Konversion 4 ist vorzugsweise eine anaerobe bakterielle Vergärung, die in einer Biogasanlage vorgenommen wird, besonders vorzugsweise eine Feststoffvergärung und insbesondere eine Vergärung in einem Garagenfermenter (vgl. Anspruch 23). Die Konversion 4 wird in aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen vorgenommen, die für eine solche Konversion geeignet sind. Die Vergärung in einer Feststoff-Vergärungsanlage hat den Vorteil, dass der nach der Vergärung anfallende Gärrest 10 in einem Haufwerk vorliegt (und nicht in flüssiger Form) und somit nach einer Dehydrierung und/oder Trocknung in dafür geeigneten Vorrichtungen eine Pyrolyse vorgenommen werden kann, die mit flüssigen Konversi- onsresten nur unter sehr hohem technischen und energetischen Aufwand möglich wäre. Je nach dem, wie lange und intensiv die Vergärung 4 in der mindestens einen Biogasanlage (Nassoder Feststoffvergärungsanlage) vorgenommen wird (Hydraulic Retention Time HRT), ergibt sich eine mehr oder weniger hohe Konversionseffizienz. Lange HRTs führen zu wünschenswerten hohen Konversionseffizienzen und kurze HRTs zu geringen Konversionseffizienzen. Jedoch bleibt auch bei einer sehr hohen Konversionseffizienz immer ein gewisser Anteil des im Einsatzstoff enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs im Konversionsrest zurück, der erfindungsgemäß in dafür geeigneten Einrichtungen chemisch-physikalisch stabilisiert wird (vgl. Ansprüche 1 und 27). In einer vorteilhaften Ausführungsform des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung beträgt die durchschnittliche hydraulische Verweilzeit der Frischmasse im Fermenter im Fall der anaeroben (bakteriellen) Vergärung weniger als 250 Tage, vorzugsweise weniger als 120 Tage, besonders vorzugsweise weniger als 70 Tage, insbesondere weniger als 40 Tage und bestenfalls weniger als 20 Tage.

Wenn Stroh oder Holz als Einsatzstoff hergenommen und eine Vorbehandlung 3 vorgenommen werden, kann die der Konversion 4 vorgeschaltete Vorbehandlung 3 aus einer Vielzahl von vorbe- kannten Maßnahmen bestehen, die ebenso vorbekannter Stand der Technik sind wie die dafür genutzten Anlagen, Einrichtungen und Systeme. Es ist z.B. möglich, das Stroh einer Zerkleinerung unterzogen wird, vorzugsweise der Häckslung oder der Schredderung, besonders vorzugsweise der aus Häckslung oder Schredderung und Vermahlung bestehenden Zerkleinerungskombination, und insbesondere der aus Ballenauflösung, Häckslung / Schredderung und Vermahlung bestehen- den Zerkleinerungskombination. Um in der ersten Konversion 4 eine hohe Konversionseffizienz zu erreichen, ist es vorteilhaft die Zerkleinerung mehrstufig vorzunehmen auf eine durchschnittliche End-Partikellänge von < 20 cm, vorzugsweise auf eine durchschnittliche End-Partikellänge von < 5 cm, besonders vorzugsweise auf eine durchschnittliche End-Partikellänge von < 10 mm, insbesondere auf eine End-Partikellänge von < 3 mm und im besten Fall auf eine End-Partikellänge von < 1 mm (vgl. Anspruch 24). Möglich sind auch die Vorbehandlung der Extrusion des Strohs, mit der die Strohhalme zerquetscht und zerfasert werden und ähnliche aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Verfahren.

Vor, im oder nach dem Verfahrensschritt der ein- oder mehrstufigen Konversion 4 der ausgewählten Biomasse 1 in einen anderen, marktfähigen Energieträger 5 kann die Biomasse 1, die vor- zugsweise Lignocellulose-haltige Biomasse ist, besonders vorzugsweise Stroh und/oder Holz, neben oder anstatt der vorstehend beschriebenen Behandlung einer Behandlung unterzogen wird, die aus einer geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Behandlung besteht, vorzugsweise aus einer Auswahl aus den folgenden Behandlungsmethoden: Zerkleinerung, Einweichen/Anmischen/Anmaischen in kaltem Wasser oder wässrigen Suspensionen inklu- sive Laugen und Säuren, Einweichen/Anmischen/Anmaischen in 20°C - 100°C warmem Wasser oder wässrigen Suspensionen inklusive Laugen und Säuren, biologische Behandlung mit Pilzen, Druckbeaufschlagung auf > lbar bis 500 bar, Behandlung mit > 100°C heißem Wasser, Behandlung mit Sattdampf, Behandlung mittels Thermodruckhydrolyse, Behandlung mittels Wet Oxidation, Behandlung mittels Extrusion, Ultraschall-Behandlung, Behandlung mittels Dampfreformierung, Behandlung mittels Steam Explosion, Trocknung, Behandlung mit Prozesswasser jeglicher Art, Behandlung mit Prozesswärme, Behandlung mit Enzymen, Kombination aus einer Auswahl dieser Behandlungsmethoden mittels geeigneter, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannter Anlagen, Einrichtungen oder Systeme. Im schematischen Ausführungsbeispiel der Figur 1 wird nur die Vorbehandlung 3 der Einsatzstoffe 1/2 gezeigt, es versteht sich gleichwohl, dass die vor- stehend aufgeführten Maßnahmen auch auf die Konversionsreste 10 angewendet werden können und/oder auf alle Zwischenprodukte, die während einer mehrstufigen Konversion 4 entstehen. So können Stroh und/oder Holz z.B. mit oder ohne Vorbehandlung 3 einer mehrstufigen Konversion 4 unterzogen werden, nämlich in einer ersten Vergärung vergärt werden, wobei die Gärreste aus dieser Vergärung gemäß den vorstehenden Behandlungsmethoden behandelt werden und die so behandelten Gärreste in mindestens einer zweiten Vergärung nochmals vergärt werden (vgl. An- spruch 25).

Dementsprechend kann das in Figur 1 gezeigte System Vorrichtungen umfassen, die geeignet sind, Biomasse 1/2 vor oder während der Konversion 4 oder Reste 10 nach der Biomasse- Konversion 4 einer Auswahl aus folgenden Behandlungsmethoden zu unterziehen: Einwei- chen/Anmischen/Anmaischen in kaltem Wasser oder wässrigen Suspensionen, Einwei- chen/Anmischen/Anmaischen in 20°C - 100°C warmem Wasser oder wässrigen Suspensionen, biologische Behandlung mit Pilzen, Druckbeaufschlagung auf > lbar - 500 bar, Behandlung mit > 100°C heißem Wasser, Behandlung mit Sattdampf, Behandlung mittels Thermodruckhydrolyse, Steam Explosion, Behandlung mittels Wet Oxidation, Erhitzung, Behandlung mittels Extrusion, Ultraschall-Behandlung, Behandlung mittels Dampfreformierung, Verdampfung, Sedimentation, Kristallisation, Katalyse, Trocknung, Einsatz von Polymeren, Phasentrennung, Partikel- Extrahierung, Kombination aus einer Auswahl dieser Behandlungsmethoden (vgl. Anspruch 39).

Vor, während oder nach dem Verfahrensschritt der ein- oder mehrstufigen Konversion 4 der ausgewählten Biomasse 1 in einen anderen, marktfähigen Energieträger 5 kann die Biomasse 1, die vorzugsweise Lignocellulose-haltige Biomasse ist, besonders vorzugsweise Stroh, mit geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Zuschlagstoffen versehen werden, vorzugsweise mit einer Auswahl aus den folgenden Zuschlagsstoffen: Kalk, Enzyme, Enzym-haltige Lösungen, Pilze, Säuren, Laugen, Hefen, Wasser, rückgeführtes Prozesswasser, gereinigte Prozesswasser, filtriertes Prozesswasser, ultrafiltriertes Prozesswasser, einer Umkehr-Osmose unterzogenes Prozesswasser, aufbereitetes Prozesswasser, Säure-Wasser-Mischungen, Laugen-Wasser- Mischungen, Perkolat, Silagen-Sickersäfte, Gülle, Mikroorganismen, jegliche Getreidekorn- Schlempe aus der Ethanol-Herstellung, jegliche Reststoff aus der Herstellung von Ligno-Ethanol, jegliches Nebenprodukt/Reststoff aus der Herstellung von Pyrolyse- oder Synthesegas, jegliches Nebenprodukt/Reststoff aus der FT-Synthese, jegliches Nebenprodukt/Reststoff aus der DME- Synthese, jegliches Nebenprodukt/Reststoff aus der Methanol-Synthese, jegliche Zuckerrüben- Schlempe aus der Ethanol-Herstellung, Kombination aus zweien oder mehr dieser Zuschlagstoffe (vgl. Anspruch 23). Die Beimischung der Zuschlagstoffe erfolgt vorzugsweise mit geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Einrichtungen, Anlagen oder Systemen.

Mindestens ein Anteil der Reste aus der ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion 4 (Konversionsrest 10) wird rekuperiert und den weiteren Verfahrensschritten verfügbar gemacht (vgl. An- spruch 22). Bei den Konversionsresten 10 kann es sich insbesondere um Reste aus einer ein-oder mehrstufigen anaeroben bakteriellen Vergärung 4 (Gärreste) handeln.

Bei dem im Verfahrensschritt der ein- oder mehrstufigen Konversion 4 erzeugten Energieträger 5 kann es sich um eine Auswahl aus Biogas, BioMethan, Pyrolysegas, Synthesegas, BioDiesel, BioKe- rosin, Fischer-Tropsch-Kraftstoff, BioMethanol, DME oder BioEthanol handeln (vgl. Anspruch 14). Vorzugsweise wird dieser Energieträger 5 so aufbereitet, dass er als Kraftstoff, Heizstoff oder Brennstoff genutzt werden kann, vorzugsweise als Kraftstoff im Verkehr, besonders vorzugsweise als Kraftstoff im Straßenverkehr (vgl. Anspruch 14). Die Konversion 4 wird vorzugsweise mit geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Einrichtungen, Anlagen oder Systemen vorgenommen. Der erzeugte Energieträger 5 kann einen gasförmigen oder flüssigen Aggregatszustand annehmen, d.h., für den flüssigen Aggregatszustand wird der Energieträger 5 mit geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik bekannten Vorrichtungen verflüssigt.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung befindet sich nach der Herstellung, Distribution und Nutzung des erzeugten Energieträ- gers 5, der vorzugsweise ein Kraftstoff ist, besonders vorzugsweise ein Gaskraftstoff und insbesondere BioMethan, eine geringere Treibhausgasmenge in der Erdatmosphäre als nach der Herstellung, Distribution und Nutzung einer gleich großen Energiemenge des kompatiblen fossilen Pendants des erzeugten Energieträgers 5, wobei mineralischer Dieselkraftstoff das kompatible fossile Pendant für alle Diesel-Substitute ist, mineralischer Ottokraftstoff (Benzin) das kompatible fossile Pendant für alle Substitute von Ottokraftstoff, mineralisches Kerosin das kompatible fossile Pendant für alle Kerosin-Substitute, Erdgas (CNG) das kompatible fossile Pendant für alle Erdgas- Substitute, LNG das kompatible fossile Pendant für alle LNG-Substitute, LPG das kompatible fossile Pendant für alle LPG-Substitute und der gewichtete Durchschnitt aus mineralischem Ottokraftstoff und mineralischem Diesel das kompatible fossile Pendant für alle übrigen Kraft-, Heiz- und Brennstoffe (vgl. Anspruch 15).

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante befindet sich nach der Herstellung, Distribution und Nutzung des erzeugten Energieträgers 5, der vorzugsweise ein Kraftstoff ist, besonders vorzugsweise ein Gaskraftstoff und insbesondere BioMethan, eine geringere Treibhausgasmenge in der Erdatmosphäre als vorher, der erzeugte Energieträger 5 ist also THG-negativ (vgl. Anspruch 16).

Vorzugsweise wird der erzeugte Energieträger 5 mit einem kompatiblen nachhaltigen Energieträger 6 zu einem Energieträger-Mix 7 vermischt, wobei der kompatible und nachhaltig erzeugte Energieträger 6 aus einem anderen Konversionsprozess stammen kann, der einen höheren THG- Emissionswert als Energieträger 5 aufweisen kann. Der aus der Vermischung resultierende Ener- gieträger-Mix 7 wird besonders vorzugsweise als Kraftstoff im Verkehr eingesetzt. Der Anteil des Energieträgers 5 am Energieträgermix 7 kann zwischen 0% und 100% betragen, entsprechend kann der Anteil des nachhaltigen Energieträgers 6 am Energieträgermix 7 zwischen 100% und 0% betragen. Die Vermischung erfolgt vorzugsweise mit geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Einrichtungen, Anlagen oder Systemen.

Die Vermischung des erzeugten Energieträgers 5 mit dem kompatiblen, nachhaltig erzeugten Energieträger 6 zu einem Energieträger-Mix 7 erfolgt vorzugsweise so, dass sich nach der Herstellung, Distribution und Nutzung der erzeugten Energieträger-Mixes 7 gemäß Lebenszyklusanalyse oder stöchiometrischer Analyse eine geringere Treibhausgasmenge in der Erdatmosphäre befindet als nach der Herstellung, Distribution und Nutzung einer gleich großen Energiemenge des fossilen Pendants des erzeugten Energieträger-Mixes 7, wobei mineralischer Dieselkraftstoff das fossile Pendant für alle Diesel-Substitute ist, mineralischer Ottokraftstoff (Benzin) das fossile Pendant für alle Substitute von Ottokraftstoff, mineralisches Kerosin das fossile Pendant für alle Kerosin-Substitute, Erdgas (CNG) das fossile Pendant für alle Erdgas-Substitute, LNG das fossile Pendant für alle LNG-Substitute, LPG das fossile Pendant für alle LPG-Substitute und der gewichtete Durchschnitt aus mineralischem Ottokraftstoff und mineralischem Diesel das fossile Pendant für alle übrigen Kraft-, Heiz- und Brennstoffe (vgl. Anspruch 17).

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante erfolgt die Vermischung des erzeugten Energieträgers 5 mit dem kompatiblen, nachhaltig erzeugten Energieträger 6 so, dass sich nach der Herstellung, Distribution und Nutzung der erzeugten Energieträger-Mixes 7 gemäß Lebenszyklusanalyse oder stöchiometrischer Analyse eine geringere Treibhausgasmenge in der Erdatmosphäre befindet als zuvor. D.h., der THG-Emissionswert des Energieträger-Mixes 7 ist THG-negativ (vgl. Anspruch 18).

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Energieträger 5 um zu BioMethan aufbereitetes Biogas, besonders vorzugsweise um Stroh-Gas, das mittels anaerober bakterieller Vergärung zumindest anteilig aus Stroh-haltigen und ggf. anderen Einsatzstoffen (Wirtschaftsdünger, Rüben- und Kartoffelkraut sowie Abfall von Hülsenfrüchten, Holz) erzeugt wurde. Besonders vorzugsweise handelt es sich bei dem kompatiblen nachhaltigen Energieträger 6 um SynMethan, das aus Windstrom und atmosphärischem C0 ₂ erzeugt wurde oder um ein anderes Biogas. Insbesondere erfolgt die Vermischung des Energieträgers 5 und des Energieträgers 6 so, dass sich nach der Her- Stellung, Distribution und Nutzung des Energieträger-Mixes 7 gemäß Lebenszyklusanalyse oder stöchiometrischer Analyse eine geringere (in Tonnen C0 ₂ -Äquivalent gemessene) Treibhausgasmenge in der Erdatmosphäre befindet als nach der Herstellung, Distribution und Nutzung einer gleich großen Energiemenge des fossilen Pendants der Energieträger-Mischung 7, bestenfalls so, dass sich nach der Herstellung, Distribution und Nutzung des Energieträger-Mixes 7 eine geringere Treibhausgas-Menge in der Erdatmosphäre befindet als vorher, der erzeugte Energieträger-Mix 7 also THG-negativ ist. Im Fall von Stroh-Gas kann die Vermischung des Energieträgers 5 mit SynMethan 6 so erfolgen, dass das resultierende Mischgas 7 THG-neutral ist (vgl. Anspruch 19). Die Menge des zugemischten SynMethans 6 hängt dabei von dessen THG-Wert ab, denn je höher dieser ausfällt, desto geringer ist die zumischbare SynMethan-Menge 6. Die Vermischung erfolgt vorzugsweise mit geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Einrichtungen, Anlagen oder Systemen. Der Energieträger-Mix 7 kann einen gasförmigen oder flüssigen Aggregatszustand annehmen, d.h., für den flüssigen Aggregatszustand werden der erzeugte Energieträger 5 und der nachhaltig erzeugte kompatible Energieträger 6 vor oder nach der Vermischung mit geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik bekannten Vorrichtungen verflüssigt. Vorzugsweise kann aus dem Energieträger-Mix 7 und mindestens einem kompatiblen fossilen Energieträger 8 durch Vermischung als Endprodukt ein Energieträger-Mix 9 hergestellt werden. Der aus der Vermischung resultierende Energieträger-Mix 9 wird besonders vorzugsweise als Kraftstoff im Verkehr eingesetzt. Der Anteil des Energieträgers 7 am Endprodukt 9 kann zwischen 0,1% und 100,0% betragen, entsprechend kann der Anteil des fossilen Energieträgers 8 am End- produkt 9 zwischen 99,9% und 0,0% betragen. Insbesondere handelt es sich bei dem Energieträger-Mix 7 um zu BioMethan aufbereitetes Biogas vermischt mit anderem Biogas oder SynMethan 6, bestenfalls um aus Stroh-haltigen Einsatzstoffen erzeugtes Stroh-Gas vermischt mit anderem Biogas oder SynMethan. Die Vermischung erfolgt vorzugsweise mit geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Einrichtungen, Anlagen oder Systemen.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem kompatiblen fossilen Energieträger 8 um Erdgas oder LNG (Liquefied Natural Gas). Besonders vorzugsweise erfolgt die Vermischung des Energieträger-Mixes 7 und des fossilen Energieträgers 8 so, dass sich nach der Herstellung, Distribution und Nutzung des Energieträger-Mixes 9 gemäß Lebenszyklusanalyse oder stöchiometrischer Analyse eine geringere (in Tonnen C0 ₂ -Äquivalent gemessene) Treibhausgasmenge in der Erdatmosphäre befin- det als nach der Herstellung, Distribution und Nutzung einer gleich großen Energiemenge des fossilen Pendants der Energieträger-Mischung 9, besonders vorzugsweise so, dass sich nach der Herstellung, Distribution und Nutzung des Energieträger-Mixes 9 eine geringere Treibhausgas- Menge in der Erdatmosphäre befindet als vorher, der erzeugte Energieträger-Mix 9 also THG- negativ ist. Im Fall von Stroh-Gas kann die Vermischung des Energieträger-Mixes 7 mit Erdgas (CNG) 6 so erfolgen, dass das resultierende Mischgas THG-neutral ist. Die Menge des zugemischten Erdgases 6 hängt dabei vom THG-Emissionswert des Energieträger-Mixes 7 ab, denn je höher dieser ausfällt, desto geringer ist die zumischbare Erdgas-Menge 8.

Der Energieträger-Mix 9 kann einen gasförmigen oder flüssigen Aggregatszustand annehmen, d.h., für den flüssigen Aggregatszustand werden der erzeugte Energieträger-Mix 7 und der kompatible fossile Energieträger 6 vor oder nach der Vermischung mit geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik bekannten Vorrichtungen verflüssigt.

Der bei der ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion 4, die vorzugsweise eine anaerobe bak- terielle Vergärung ist, entstehende Konversionsrest 10 wird zumindest zu einem Teil rekuperiert (vgl. Anspruch 22). Die Menge des anfallenden Konversionsrestes 10 ist abhängig von der Konversionseffizienz, die bei der Konversion 4 der Biomasse (Bezugszeichen 1 und 2) in den Energieträger 5 erzielt wird. Wenn die anfallenden Konversionsreste vollständig rekuperiert werden und die Konversionseffizienz beispielsweise 10% beträgt, sind annähernd noch 90% des im biogenen Ein- satzstoff enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs im Konversionsrest 10 enthalten. Beträgt die Konversionseffizienz bei vollständiger ekuperation des Konversionsrestes beispielsweise 70%, sind annähernd noch 90% des im biogenen Einsatzstoff enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs im Konversionsrest 10 enthalten.

Der rekuperierte Anteil des aus dem Verfahrensschritt der ein- oder mehrstufigen Biomasse- Konversion austretenden Stroms an Konversionsresten wird in der von Figur 1 gezeigten Verfahrens- und Systemvariante in einem zusätzlichen Verfahrensschritt 11 in bis zu vier Teilströme A bis D (Bezugszeichen 12 bis 15) aufgeteilt und zwar in den ersten Teilstrom„Erzeugung von stabilisierter Pyrolyse-Kohle", in den zweiten Teilstrom„Erzeugung von teilstabilisierter Torrefizierungs- bzw. HTC-Kohle", in den dritten Teilstrom „Erzeugung von nicht stabilisierter Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks" und in den vierten Teilstrom„Nicht karbonisierte Konversionsreste" (vgl. Anspruch 9). Diese Aufteilung hat den Zweck, ein Bio-/Pflanzenkohle-Gemisch bzw. ein Biokoks- Gemisch zu erhalten, das besser für forst- und landwirtschaftlich genutzte Böden geeignet ist als Bio-/Pflanzenkohle, die nur aus voll-stabilisiertem, teil-stabilisiertem oder nicht-stabilisiertem atmosphärischem Kohlenstoff besteht - wobei diese Optionen nicht ausgeschlossen werden sol- len. Um Wiederholungen zu vermeiden sei diesbezüglich auf die vorstehenden Beschreibungen und Erläuterungen verwiesen.

Die Teilströme A bis D (Bezugszeichen 12 bis 15) können jeweils einen Anteil von 0% bis 100% am Gesamtstrom aufweisen, d.h. ein jeder Teilstrom 12 bis 15 kann sowohl den Gesamtstrom darstellen als auch null betragen und jeden Anteil dazwischen (vgl. Anspruch 9). Vorzugsweise hat der Teilstrom A mit dem Bezugszeichen 12„Erzeugung von stabilisierter Pyrolyse-Kohle" einen Anteil von > 1 % am Gesamtstrom, besonders vorzugsweise einen Anteil von > 25%, insbesondere einen Anteil von > 50% und im besten Fall einen Anteil von > 75% (vgl. Anspruch 9). Je höher der Anteil voll-stabilisierten Kohlenstoffs an dem Bio-/Pflanzenkohle-Gemisch ist, desto größer sind der dauerhafte Dekarbonisierungseffekt und der resultierende Effekt auf die THG-Emissionswerte der Energieträger 5, 7 und 9. Die Aufteilung der Teilströme A bis D kann mit einer Weiche vorgenommen werden, die den aus der Konversion 4 austretenden KR-Strom 10 in verschiedene geeignete Fördermittel wie Leitungen, Förderbänder, Rutschen, Elevatoren etc. (nicht gezeigt) oder Behälter umlenkt. In den der Stromaufteilung 11 folgenden Verfahrensschritten wird mittels geeigneter Anlagen, Einrichtungen oder Systeme das mit dem jeweiligen Teilstrom vorgenommen, was die Teilstrom- Bezeichnung angibt (vgl. Anspruch 9). D.h., der Teilstrom A (BZ 12) dient zur Voll-Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs, wobei diese Voll-Stabilisierung in den Verfahrensschritten 20 und 21 vorgenommen wird, vorzugsweise mittels einer Pyrolyse, besonders vorzugsweise mittels einer Hochtemperatur-Pyrolyse und insbesondere mittels einer Hochtemperatur-Pyrolyse, die nach einer langsam vorgenommenen Aufheizung vorgenommen wird. Bio-/Pflanzenkohle mit vollstabilisiertem atmosphärischem Kohlenstoff erhöht in vorteilhafter Weise den Dauerhumus- Gehalt des Bodens.

Dementsprechend dient der Teilstrom B (BZ 13) zur Teil-Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs in den Verfahrensschritten 20 und 21, vorzugsweise mittels HTC, besonders vorzugsweise mittels einer Niedertemperatur-Pyrolyse (Torrefizierung) und insbesondere mittels einer Niedertemperatur-Pyrolyse (Torrefizierung), die nach einer langsam vorgenommenen Aufheizung vorgenommen wird. Bio-/Pflanzenkohle mit teil-stabilisiertem atmosphärischem Kohlenstoff erhöht in vorteilhafter Weise den Nährhumus-Gehalt des Bodens.

Der Teilstrom C (BZ 14) dient zur Erzeugung von Bio-/Pflanzenkohle, die nicht stabilisierten atmosphärischen Kohlenstoff enthält. Dafür kann u.a. jedes Karbonisierungsverfahren eingesetzt werden, auch die Pyrolyse, diese muss nur kurz genug und/oder aggressiv genug (sehr schnelle Aufheizung, sehr hohe Reaktionstemperaturen) durchgeführt werden. Bio-/Pflanzenkohle mit nicht- stabilisiertem atmosphärischem Kohlenstoff erhöht den OPS- bzw. den OBS-Gehalt des Bodens in vorteilhafter Weise.

Der Teilstrom D (BZ 15) dient zur vorteilhaften Erhöhung des OPS- bzw. OBS-Gehalts des Bodens. Er ist vergleichbar mit Konversionsresten 10, die nach einer ein- oder mehrstufigen Konversion 4 direkt und ohne Nachbehandlung als Dünger auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht wer- den. Solche Konversionsreste sind z.B. Gärreste aus der anaeroben bakteriellen Vergärung oder Schlempe aus der alkoholischen Fermentation von Biomasse zu BioEthanol.

Die bis zu vier Produkte (Biokohle-Massen E bis G und Konversionsrest D), die in den der Konversionsrest-Aufteilung 11 nachfolgenden Verfahrensschritten erzeugt werden oder auch nicht, können mit den jeweiligen Anlagen und Einrichtungen grundsätzlich parallel oder seriell bearbeitet bzw. behandelt werden. Bei serieller Bearbeitung werden die nicht bearbeiteten Teilströme mittels geeigneter und aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannter Fördertechnik (nicht gezeigt) in geeignete Zwischenlager (nicht gezeigt) geleitet und dort bis zur Aufnahme der Weiterbearbeitung gelagert. So ist es z.B. möglich, mit ein und derselben Vorrichtung zur Durchführung der C-Stabilisierung zunächst eine Hochtemperatur-Pyrolyse durchzuführen und sodann mit deutlich geringerer Reaktionstemperatur und/oder mit deutlich kürzerer Reaktionszeit eine Torrefizierung. Vorrichtungen die für hohe Reaktionstemperaturen geeignet sind, sind üblicherweise auch für geringere Reaktionstemperaturen geeignet. Entsprechendes gilt für die Parameter Aufheizgeschwindigkeit, Reaktionsdauer und Reaktionsdruck.

Nach der Aufteilung des Konversionsrest-Stroms 10 auf die Teilströme A bis D (BZ 12 bis 15) durchlaufen die Teilströme A bis C drei optionale Verfahrensschritte und zwar die Dehydrierung / Nährstoff-Extrahierung 16, die Zerkleinerung 18 und die Pelletierung / Brikettierung 19. Eine derartige Behandlung ist jedoch nicht zwingend erforderlich, das Ziel wird auch erreicht, wenn die Konversionsreste 10 bzw. die Teilströme 12 bis 14 die Verfahrensschritte 16 bis 19 nicht durchlaufen und sie gleich in die Verfahrensschritte 20 und 21 geführt werden. Die Aufteilung wird vor- zugsweise mit einer geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Weiche o.ä. vorgenommen.

In einer vorteilhaften (in Figur 1 nicht gezeigten) Ausführungsvariante des von Figur 1 gezeigten Verfahrens und Systems können die mittels Aufteilung 11 erzeugten Konversionsrest-Teilströme A bis D (BZ 12 bis 15) in einem Silo, Container, Bunker oder ähnlichen, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen eingelagert werden, bis für sie Bedarf besteht. Dieser Bedarf kann von der nachgeschalteten Dehydrierung / Nährstoff-Extrahierung 16 ausgehen, von der nachgeschalteten Zerkleinerung 18, von der nachgeschalteten Pelletierung/Brikettierung 19, von der nachgeschalteten C-Stabilisierung 20/21 oder von der nachgeschalteten Vermischung 27. Im Verfahrensschritt der Dehydrierung / Nährstoff-Extrahierung 16 werden die Konversionsreste 12 bis 14 mittels geeigneter, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannter Anlagen, Einrichtungen oder Systeme entwässert. Vorzugsweise sind Vorrichtungen umfasst, die geeignet sind, zumindest einen Anteil der noch in den Resten der ein- oder mehrstufigen Biomasse- Konversion enthaltenen organische Nährstoffe oder zumindest einen Anteil der noch in den Res- ten der ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion enthaltenen Wassers zu extrahieren bzw. zu separieren, wobei diese Vorrichtungen besonders vorzugsweise aus einer Auswahl aus den folgenden Vorrichten bestehen können: Vorrichtungen zum Einweichen, zum Anmischen, zum Anmaischen und ähnliche Einrichtungen, Schleudern, Zentrifugen, Zyklone, Dekanter, Pressen, Separatoren, Siebe, Vorrichtung zur Filtrierung, Vorrichtung zur Ultrafiltrierung, Umkehrosmose- Vorrichtungen, ähnliche Vorrichtungen, Kombination dieser Vorrichtungen (vgl. Anspruch 31).

Die Entwässerung 16 ist vorteilhaft, weil die nachgeschaltete Stabilisierung des atmosphärischen Kohlenstoffs umso besser und effektiver funktioniert, je höher der Trockensubstanzanteil der in den Verfahrensschritten 20 und 21 zu behandelnden Biomasse ist. In einer vorteilhaften Ausführungsvariante von Figur 1 gezeigten Verfahrens wird die Entwässerung deshalb so vorgenommen, dass der Trockensubstanz-Gehalt (TS-Gehalt) der resultierenden eher festen Phase >35% beträgt, vorzugsweise >50% TS besonders vorzugsweise >60% TS (vgl. Anspruch 4). Dafür werden aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Vorrichtungen eingesetzt, vorzugsweise solche, die geeignet sind, zumindest einen Anteil des in den Konversionsresten 12 bis 14 enthaltenen Wassers zu extrahieren bzw. zu separieren, wobei diese Vorrichtungen besonders vorzugsweise aus einer Auswahl aus den folgenden Vorrichten bestehen: Schleudern, Zentrifugen, Zyklone, Dekanter, Pressen, Separatoren, Siebe, Vorrichtung zur Filtrierung, Vorrichtung zur Ultrafiltrierung, Umkehrosmose-Vorrichtungen, ähnliche Vorrichtungen, Kombination dieser Vorrichtungen. Diese Vorrichtungen zur Entwässerung sind vorzugsweise geeignet, die Konversionsreste 12 bis 14 aus der ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion 4 zu entwässern, vorzugsweise auf einen TS- Gehalt von > 35%, besonders vorzugsweise auf einen Trockensubstanz-Gehalt von > 50% TS und insbesondere auf > 60% TS (vgl. Anspruch 31).

Produkt der Entwässerung 16 ist neben der eher festen Phase eine eher flüssige Phase, die hier mit dem Begriff Prozesswasser 17 bezeichnet wird.„Eher fest" heißt in diesem Zusammenhang, dass auch die feste Phase Wasser enthält ebenso wie die„eher flüssige" Phase Trockensubstanz enthält. D.h., der TS-Gehalt der eher festen Phase beträgt nicht 100% sondern ist - sofern nicht anders angegeben - lediglich höher als der TS-Gehalt der eher flüssigen Phase.

Das Prozesswasser 17 kann genutzt werden, um ggf. die aus der C-Stabilisierung kommende Bio- /Pflanzenkohle bzw. den aus der C-Stabilisierung kommenden Biokoks, die meist sehr heiß sind, abzulöschen. Das geschieht im Verfahrensschritt 25. Es kann aber auch genutzt werden, um an- dernorts im Verfahren (Frisch-)Wasserbedarf zu ersetzten zum Beispiel im Verfahrensschritt 3 (z.B. Vorbehandlung durch Einweichen in Wasser oder wässrigen Suspensionen) und/oder im Verfahrensschritt 4 (z.B. anaerobe bakterielle Vergärung in einem Nassfermenter) und/oder im Verfahrensschritt 19 (Bedampfung der zu pelletierenden bzw. zu brikettierenden Konversionsres- te 12 bis 14).

Das von Figur 1 gezeigte System kann aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Vorrichtungen umfassen, die geeignet sind, im Verfahren anfallendes Prozesswasser zu rekuperieren und anderen Systemkomponenten zuzuführen (Leitungen, Behälter, Bunker, Speicher, Pumpen etc.), vorzugsweise nach einer Aufbereitung bzw. Reinigung des rekuperierten Prozesswassers in entsprechenden aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Vorrichtungen, besonders vorzugsweise nach einer Aufbereitung bzw. Reinigung des rekuperierten Prozesswassers mittels einer Auswahl aus den folgenden Vorrichtungen: Schleudern, Zentrifugen, Zyklone, Dekanter, Pressen, Separatoren, Siebe, Vorrichtung zur Filtrierung, Vorrichtung zur Ultrafiltrierung, Umkehrosmose-Vorrichtungen, ähnliche Vorrichtungen, Kombination dieser Vorrichtungen (vgl. An- Sprüche 31 und 32).

Üblicherweise enthält das Prozesswasser 17 wertvolle organische Nährstoffe in technisch relevantem Ausmaß. Nach der (ersten) ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion 4, die vorzugsweise eine anaerobe Vergärung ist, sind die in dem biogenen Einsatzstoff enthaltenen (organischen) Nährstoffe großenteils nach wie vor existent, d.h., sie sind in dem rekuperierten Konversionsrest 10 bzw. in den KR-Teilströmen 12 bis 15 enthalten. Großenteils befinden sie sich in Lösung. D.h., bei dem aus den Konversionsresten 12 bis 14 austretenden Prozesswasser 17 kann es sich um eine wässrige Suspension handeln, die mit (organischen) Nährstoffen angereichert ist. Diese Nährstoffe entsprechen in ihrer Zusammensetzung exakt der Nährstoffen-Zusammensetzung, die der Ackerkrume anlässlich des Anbaus der Biomasse bzw. beim Aufwuchs der Biomasse entzogen wurde. Wie vorstehend dargestellt wurde, ist es für die Ackerkrume vorteilhaft, wenn die applizierte Bio-/Pflanzenkohle mit Nährstoffen aufgeladen ist. Um Wiederholungen zu vermeiden, sei auf die entsprechenden Abschnitte der vorstehenden Darstellungen verwiesen. Da die in den Konversionsresten 12 bis 14 enthaltenen Nährstoffe bei einer chemisch-physikalischen Stabilisierung 20/21 des in den Konversionsresten 12 bis 14 ebenfalls noch enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs großenteils zerstört werden und/oder verloren gehen, ist es vorteilhaft, diese Nährstoffe mittels geeigneter, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Anlagen, Einrichtungen oder Systeme vor der C-Stabilisierung zumindest zu einem Teil aus den Konversionsesten zu extrahieren und sie danach zur Aufladung der erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen 22 bis 24 zu nutzen (vgl. Anspruch 31). Die Aufladung der Bio-/Pflanzenkohlen mit Nährstoffen erfolgt im Ver- fahrensschritt 25 (s.u.).

Erfindungsgemäß werden die in den Resten der ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion 4 noch enthaltenen organische Nährstoffe deshalb vor der chemisch-physikalischen Behandlung der Konversionsreste 12 bis 14 zumindest teilweise mittels geeigneter, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Einrichtungen, Anlagen oder Systeme aus diesen Konversionsresten entfernt, vorzugsweise zusammen mit Prozesswasser 17, besonders vorzugsweise durch eine Auswahl aus den Methoden Schleudern, Dekantierung, Pressung, Separation, Filtration, Umkehrosmose, Zugabe von Polymeren, Kombination dieser Prozessschritte und insbesondere mit entsprechenden geeigneten Einrichtungen und Anlagen (vgl. Anspruch 4).

Erfindungsgemäß wird das gewonnene Prozesswasser 17, das vorzugsweise eine organische Nähr- Stoffe enthaltende wässrige Suspension ist, in das Verfahren zurückgeführt, besonders vorzugs- weise mittels geeigneter Einrichtungen wie Leitungen, Behälter, Tanks, Bunker und Pumpen (vgl. Anspruch 4) und insbesondere nach einer Reinigung von Hemm- oder Reststoffen.

Die Konversionsreste 12 bis 14, die ggf. im Verfahrensschritt 16 dehydriert wurden und/oder aus denen im selben Verfahrensschritt 16 ggf. organische Nährstoffe extrahiert wurden, können in einem optionalen Verfahrensschritt 18 mit geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Zerkleinerungseinrichtungen zerkleinert werden (vgl. Anspruch 38) und zwar auf eine durchschnittliche Partikellänge von 0,01 mm bis 300 mm, vorzugsweise auf eine durchschnittliche Partikellänge von 0,1 mm bis 100 mm, besonders vorzugsweise auf durchschnittliche Partikellängen von 1,0 mm bis 30 mm und insbesondere auf durchschnittliche Partikellängen von 1,5 mm bis 20 mm. Die Zerkleinerung kann vorteilhaft sein, weil die erzeugten Bio- /Pflanzenkohlen 22 - 24 so besser auf dem (Acker-)Boden verteilt und/oder besser in den (Acker- )Boden eingearbeitet werden können. Ein hoher Feinheitsgrad ist insbesondere vorteilhaft, wenn die erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen 22 - 24 mit oder ohne Nährstoff-Aufladung flüssiger Gülle beigemischt werden soll, um lästige Geruchsentwicklungen der Gülle zu reduzieren bzw. zu verhin- dem und/oder um bei der Gülleausbringung entstehende umweltschädliche N ₂ 0-Emissionen zu reduzieren. Für diesen Zweck der einfacheren Verteilung mittels Gülle-Verteiler kann die Zerkleinerung 18 auch später im Verfahren vorgenommen werden, zum Beispiel unmittelbar nach der C- Stabilisierung 20/21, unmittelbar nach der Ablöschung / Aufladung mit Nährstoffen 25, unmittelbar nach der Vermischung zu einer Biokohle-Mixtur H 26 oder unmittelbar nach der Vermischung zu einer Biokohle-Konversionsrest-Mischung 27.

Die optionale Zerkleinerung 18 mit geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Zerkleinerungseinrichtungen kann aus einem zweiten Grund vorteilhaft sein, nämlich als vorbereitende Maßnahme für eine ggf. nachgeschaltete Pelletierung oder Brikettierung 19. Wenn die chemisch-physikalische Stabilisierung 20/21 aus einer Karbonisierung der Konversionsreste 12 bis 14 bestehen soll und diese aus einer Pyrolyse, dann können Pyrolyse-Verfahren und - Einrichtungen zum Einsatz kommen, die nur stückige bzw. stückig gemachte Einsatzstoffe pyrolysieren können. Um diese Verfahren und Einrichtungen nutzen zu können, ist eine Pelletierung / Brikettierung der Konversionsreste 12 bis 14 erforderlich. Diese wiederum kann eine Zerkleinerung der Konversionsreste 12 bis 14 erfordern. Wenn die Zerkleinerung nicht schon im Rahmen der Vorbehandlung 3 auf den für eine Pelletierung / Brikettierung erforderlichen Feinheitsgrad erfolgte, muss die Zerkleinerung dann spätestens vor dem Verfahrensschritt 19 (Pelletierung / Brikettierung) erfolgen.

Die optionale Zerkleinerung 18 mit geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Zerkleinerungseinrichtungen kann aus einem dritten Grund vorteilhaft sein, nämlich als vorbereitende Maßnahme für die nachgeschaltete C-Stabilisierung 20/21. Wenn die chemischphysikalische Stabilisierung 20/21 aus einer Karbonisierung der Konversionsreste 12 bis 14 bestehen soll und diese aus einer Pyrolyse, dann können Pyrolyse-Verfahren und -Einrichtungen zum Einsatz kommen, die nur Einsatzstoffe mit einem gewissen Feinheitsgrad pyrolysieren können. So verarbeitet die Pyrolyse-Einrichtung PYREG 500 der Pyreg GmbH gegenwärtig nur Einsatzstoffe, die eine gewisse Partikellänge nicht überschreiten.

Die optionale Pelletierung / Brikettierung 19 kann erforderlich sein, wenn die chemischphysikalische Stabilisierung 20/21 aus einer Karbonisierung der Konversionsreste 12 bis 14 bestehen soll und diese aus einer Pyrolyse. In diesem Fall können Pyrolyse-Verfahren und - Einrichtungen zum Einsatz kommen, die nur stückige bzw. stückig gemachte Einsatzstoffe pyrolysieren können. Um diese Verfahren und Einrichtungen nutzen zu können, kann eine Pelletierung / Brikettierung 19 der Konversionsreste 12 bis 14 erforderlich sein.

Dementsprechend kann das System der Figur 1 aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Vorrichtungen umfassen, die geeignet sind, die Konversionsreste vor der Durchführung der C-Stabilisierung 21 zu pelletieren oder zu brikettieren und/oder die zugehörigen SubFunktionen zu erfüllen, nämlich die zu pelletierende/brikettierende Masse ggf. zu bedampfen oder zu trocknen, die erzeugten Pellets/Briketts zu kühlen, zu lagern und zu transportieren (vgl. Anspruch 33).

Das Erzeugen von Bedingungen, die eine zumindest teilweise chemisch-physikalische Stabilisie- rung des in den Resten der (ersten) ein- oder mehrstufigen Biomasse-Konversion (Gär-, Fermenta- tions-, Pyrolyse- oder Synthesereste) noch enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs erlauben (Bezugszeichen 20), kann sich auf alle aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Verfahren und Einrichtungen zur chemisch-physikalische Stabilisierung von Kohlenstoff beziehen. Im Fall der Karbonisierung der (ggf. vor- oder nachbehandelten) Konversionsreste 12 bis 14 kann dieser Verfahrensschritt 20 die Wahl des Karbonisierungs-Verfahrens, die Wahl des Aggregatzustands der zu karbonisierenden Masse, die Wahl des Reaktionsbehälters (Reaktors), die Aufheizung auf eine bestimmte Reaktionstemperatur, die Aufheizung auf Reaktionstemperatur in einer bestimmten Zeit, die Vornahme der Reaktion für eine bestimmte Zeit(dauer), die Beaufschlagung der Reaktionsmasse mit Druck, eine bestimmte Art der Vorbehandlung der Reaktionsmasse, die Art der Abkühlung des Reaktionsprodukts, eine sonstige Nachbehandlung des Reaktionsprodukts und die Auswahl der entsprechenden Vorrichtungen beinhalten. Die Ausführung dieser Parameter hängt wie nachstehend im Kommentar zum Verfahrensschritt 21 beschrieben von dem Konversi- ons-Teilstrom 12 bis 14 ab bzw. von der Art der angestrebten Biokohle-Masse E bis G (BZ 22 bis 24).

In einer bevorzugten Ausführungsform des von Figur 1 gezeigten Verfahrens werden die Bedingungen des Verfahrensschrittes 20 und/oder die Durchführung des Verfahrensschrittes 21 so gewählt bzw. eingestellt, dass der in den Konversionsresten 12 und 14 noch enthaltene atmosphärische Kohlenstoff zumindest teilweise so stabilisiert wird, dass er innerhalb eines bestimmten Zeitraums zu weniger als 30%, vorzugsweise zu weniger als 20%, insbesondere zu weniger als 10% und im besten Fall zu weniger als 5% durch die Prozesse der Bodenatmung, der Witterung, der aeroben Rotte und/oder der Reaktion mit Luftsauerstoff abgebaut (mineralisiert) wird, wobei der bestimmte Zeitraum eine Auswahl aus den folgenden Zeiträumen sein kann: 10 Jahre, 30 Jahre, 100 Jahre, 500 Jahre, 1.000 Jahre, 10.000 Jahre, 100.000 Jahre, >100.000 Jahre (vgl. Anspruch 2).

Dementsprechend umfasst das System der Figur 1 aus dem einschlägigen Stand der Technik vor- bekannte Vorrichtungen, die geeignet sind, die Karbonisierung der Konversionsreste 12 und 13 so vorzunehmen, dass der Kohlenstoffanteil der resultierenden Biokohle-Massen 22 und 23 innerhalb eines bestimmten Zeitraums zu weniger als 50%, vorzugsweise zu weniger als 20%, besonders vorzugsweise zu weniger als 10% und insbesondere zu weniger als 5% durch die Prozesse der Bodenatmung, der Witterung, der aeroben Rotte und/oder der Reaktion mit Luftsauerstoff abge- baut (mineralisiert) wird, wobei der bestimmte Zeitraum eine Auswahl aus den folgenden Zeiträumen sein kann: 10 Jahre, 30 Jahre, 100 Jahre, 500 Jahre, 1.000 Jahre, 10.000 Jahre, 100.000 Jahre, >100.000 Jahre (vgl. Anspruch 30).

Diese Abbauresistenz wird im Fall der Karbonisierung der Konversionsreste 12 und 13 dann erreicht, wenn das molare H/C-Verhältnis der (des) erzeugten Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses 22 und 23 <0,8 beträgt, vorzugsweise <0,6, oder wenn deren (dessen) molares O/C-Verhältnis <0,8 beträgt, vorzugsweise <0,4. Insbesondere wird diese Abbauresistenz erreicht, wenn im Fall der Karbonisierung das molare H/C-Verhältnis der (des) erzeugten Bio-/Pflanzenkohle/Biokokses 22 und 23 <0,8 beträgt, vorzugsweise <0,6, und wenn deren (dessen) molares O/C-Verhältnis <0,8 beträgt, vorzugsweise <0,4. In einer vorteilhaften Ausführungsform des in Figur 1 beschriebenen Verfahrens und Systems werden die Bedingungen des Verfahrensschrittes 20 deshalb so gewählt bzw. eingestellt, dass das molare H/C-Verhältnis der (des) erzeugten Bio- /Pflanzenkohle/Biokokses 22 und 23 <0,8 beträgt, vorzugsweise <0,6, und/oder deren (dessen) molares O/C-Verhältnis <0,8 beträgt, vorzugsweise <0,4 (vgl. Anspruch 6).

Diese grundsätzlichen Ergebnisse können dadurch erreicht werden, dass ein bestimmtes Karbonisierungsverfahren ausgewählt und/oder die Reaktionstemperatur relativ hoch gehalten werden und/oder dass die Aufheizung auf Reaktionstemperatur relativ lange dauert, d.h. relativ langsam erfolgt. In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens und Systems der Figur 1 werden die Bedingungen für die chemisch-physikalische Behandlung der Konversionsreste (BZ 20) deshalb vorzugsweise so eingestellt, dass die thermische oder thermo-chemische Karbonisierung der (ggf. gemäß 16, 18 oder 19 behandelten) Konversionsreste 12 und 13 zu Bio- / Pflanzenkohle / Biokoks durch eine Auswahl aus den folgenden thermo-chemischen Karbonisierungsverfahren vorgenommen wird : Pyrolyse, Verschwelung, Torrefizierung, hydrothermale Carbonisierung (HTC), vapothermale Karbonisierung, Vergasung und beliebige Kombination aus diesen Behand- lungsmethoden. Besonders vorzugsweise erfolgt diese Karbonisierung durch eine Pyrolyse oder eine Torrefizierung.

Entsprechend umfasst das von Figur 1 gezeigte System aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Vorrichtungen zur Karbonisierung von Konversionsresten, vorzugsweise solche, die geeignet sind eine Pyrolyse und/oder eine Torrefizierung durchzuführen (vgl. Anspruch 36).

Die vorstehend aufgeführten grundsätzlichen Ergebnisse können ferner dadurch erreicht werden, dass die physikalisch-chemische Stabilisierung des atmosphärischen Kohlenstoffs durch Karbonisierung der Konversionsreste 12 bis 14 unter Sauerstoffmangel bei Reaktionstemperaturen von 100°C - 1600°C erfolgt, vorzugsweise bei Reaktionstemperaturen von 200°C - 1.200°C, besonders vorzugsweise bei Reaktionstemperaturen von 300°C - 1.000°C, insbesondere bei Reak- tionstemperaturen von 350°C - 1.000°C und im besten Fall bei Reaktionstemperaturen von 400°C

- 900°C (vgl. Anspruch 20). Dementsprechend umfasst das System der Figur 1 geeignete, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Vorrichtungen zur Karbonisierung von Konversionsresten, vorzugsweise solche, die geeignet sind, Reaktionstemperaturen von 100°C - 1600°C zu gewährleisten, vorzugsweise Reaktionstemperaturen von 200°C - 1.200°C, besonders vorzugswei- se Reaktionstemperaturen von 300°C - 1.000°C, insbesondere Reaktionstemperaturen von 350°C

- 1.000°C und im besten Fall Reaktionstemperaturen von 400°C - 900°C (vgl. Anspruch 36).

Vorzugsweise werden die Konversionsreste A (BZ 12) einer Pyrolyse unterzogen, besonders vorzugsweise einer Hochtemperatur-Pyrolyse, wobei der Anteil der Konversionsreste A an dem gesamten rekuperierten Konversionsrest-Strom 10 vorzugsweise einen Anteil von >1% hat, beson- ders vorzugsweise >50% und insbesondere >75%.

Vorzugsweise werden die Konversionsreste B (BZ 13) einer Niedertemperatur-Pyrolyse, einer HTC oder einer Torrefizierung unterzogen, wobei der Anteil der der Konversionsreste B an dem gesamten rekuperierten Konversionsrest-Strom 10 vorzugsweise einen Anteil von <99% hat, besonders vorzugsweise von <50%, insbesondere von <25% und bestenfalls von <10%. Diese vorstehend aufgeführten grundsätzlichen Ergebnisse können ferner dadurch erreicht werden, dass die Aufheizung des zu behandelnden Konversionsreste 12 bis 14 auf Reaktionstemperatur länger als 1 Sekunde dauert, vorzugsweise länger als 10 Minuten, besonders vorzugsweise länger als 50 Minuten und insbesondere länger als 100 Minuten (vgl. Anspruch 20). Die weniger aggressiven Bedingungen zur C-Stabilisierung 20 führen zu einer besseren bzw. vollständigeren Ausgasung der Konversionsreste 12 bis 14, was ein festeres und weniger reaktionsfreudiges Kohlenstoffgerüst zurücklässt, was wiederum in höherer Abbauresistenz resultiert.

Diese vorstehend aufgeführten grundsätzlichen Ergebnisse können ferner dadurch erreicht werden, dass die (ggf. gemäß 16, 18 oder 19 behandelten) Konversionsreste 12 bis 14 einen möglichst geringen Restwasser-Gehalt aufweisen. In einer vorteilhaften Ausführungsform des in Figur 1 gezeigten Verfahrens kommen deshalb in den Verfahrensschritten 20/21 dehydrierte (entwässerte) Konversionsreste 12 bis 14 zum Einsatz, denn die Karbonisierung mittels Pyrolyse oder Torrefizierung funktioniert im Sinne des Ziels„dauerhafte C-Stabilisierung" umso besser, je geringer der Restwasser-Gehalt der im Verfahrensschritt 21 behandelten Biomasse ist. Einige Pyrolyse- anlagen erfordern beispielsweise eine Entwässerung auf mindestens 50% Trockensu bstanz (TS). Die Bedingungen für die C-Stabilisierung 20 werden vorzugsweise so eingestellt, dass die Entwässerung der hierfür zum Einsatz kommenden Konversionsreste 12 bis 14 auf > 35% TS erfolgt, besonders vorzugsweise auf > 50% TS und insbesondere auf > 60% TS (vgl. Anspruch 5).

In einer bevorzugten Ausführungsform des in Figur 1 gezeigten Verfahrens werden die Bedingun- gen des Verfahrensschrittes 20 so gewählt bzw. eingestellt, dass der Verlust an atmosphärischem Kohlenstoff, der bei der zumindest teilweisen chemisch-physikalischen Stabilisierung der Konversionsreste unvermeidlich auftritt, maximal 99% beträgt, vorzugsweise maximal 60%, besonders vorzugsweise maximal 40% und insbesondere maximal 30%. Dies kann u.a. dadurch erreicht werden, dass die Aufheizung des zu behandelnden Konversionsreste 12 bis 14 auf Reaktionstempera- tur länger als 1 Sekunde dauert, vorzugsweise länger als 10 Minuten, besonders vorzugsweise länger als 50 Minuten und insbesondere länger als 100 Minuten (s.o.; vgl. Anspruch 20). Dies kann ferner dadurch erreicht werden, dass die Reaktionszeit relativ lang andauert, vorzugsweise länger als 1 Sekunde, besonders vorzugsweise länger als 60 Minuten, insbesondere länger als 240 Minuten und bestenfalls länger als 600 Minuten.

Die Vorrichtungen zur Erzeugung von Bedingungen, die eine zumindest teilweise chemischphysikalische Stabilisierung des in den Resten der Biomasse-Konversion noch enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs erlauben, können alle aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen umfassen, die geeignet sind, eine chemisch-physikalische Behandlung dieser Reste vorzunehmen. Vorzugsweise umfassen sie Vorrichtungen zur thermischen oder thermo-chemischen Karbonisierung der Konversionsreste 12 bis 14 zu Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks 22 bis 24, besonders vorzugsweise umfassen sie eine Auswahl aus den folgenden Vorrichtungen zur thermo-chemischen Karbonisierung von Biomasse zu Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks: Pyrolyse- Vorrichtungen, Verschwelungs-Vorrichtungen, Torrefizierungs-Vorrichtungen, Vorrichtungen zur hydrothermalen Carbonisierung (HTC), Vorrichtungen zur vapothermalen Karbonisierung, Vorrich- tungen zur Vergasung, beliebige Kombination aus diesen Vorrichtungen, wobei die Vorrichtungen zur Karbonisierung der Konversionsreste vorzugsweise geeignet sind, die Karbonisierung unter Sauerstoffmangel und/oder bei Reaktionstemperaturen von 100°C - 1600°C vorzunehmen, besonders vorzugsweise bei Reaktionstemperaturen von 200°C - 1.200°C, insbesondere bei Reaktionstemperaturen von 300°C - 1.000°C, in einem noch besseren Fall bei Reaktionstemperaturen von 350°C - 950°C und im besten Fall bei Reaktionstemperaturen von 400°C - 900°C (vgl. Anspruch 29).

In einer vorteilhaften Ausführungsform des in Figur 1 gezeigten Systems werden die Vorrichtungen zur Erzeugung von Bedingungen, die eine zumindest teilweise chemisch-physikalische Stabili- sierung des in den Resten der Biomasse-Konversion noch enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs erlauben, so betrieben, dass der Kohlenstoffanteil der erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen bzw. des erzeugten Biokokses innerhal b eines bestimmten Zeitraums zu weniger als 50%, besonders vorzugsweise zu weniger als 20%, insbesondere zu weniger als 10% und im besten Fall zu weniger als 5% durch die Prozesse der Bodenatmung, der Witterung, der aeroben Rotte und/oder der Reaktion mit Luftsauerstoff a bgebaut (mineralisiert) wird, wobei der bestimmte Zeitraum eine Auswahl aus den folgenden Zeiträumen sein kann: 10 Jahre, 30 Jahre, 100 Jahre, 500 Jahre, 1.000 Jahre, 10.000 Jahre, 100.000 Jahre, >100.000 Jahre.

Nachdem im Verfahrensschritt 20 die Bedingungen zur C-Stabilisierung wunschgemäß eingestellt sind, erfolgt die Durchführung der C-Stabilisierung 21. Die Art und Weise der Durchführung der Stabilisierung des in den Konversionsresten 12 bis 14 enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs kann Teil der im Verfahrensschritt 20 eingestellten Bedingungen sein, d.h. die Verfahrensschritte 20 und 21 sind eng miteinander verbunden. So kann z. B. die Geschwindigkeit der Aufheizung der Konversionsreste 12 bis 14 sowohl ein Parameter für das Erzeugen von Bedingungen für eine C- Stabilisierung 20 sein als auch ein Parameter für die Durchführung der C-Stabilisierung 21. Wenn die Aufheizung der zu behandelnden Konversionsreste 12 bis 14 auf Reaktionstemperatur in den Verfahrensschritt 21 fällt, dauert er auch hier länger als 1 Sekunde, vorzugsweise länger als 10 Minuten, besonders vorzugsweise länger als 50 Minuten und insbesondere länger als 100 Minuten. Auch der Parameter Reaktionszeit spielt sowohl in den Verfahrensschritt 20 als auch in den Verfahrensschritt 21 hinein. Vorzugsweise wird die C-Stabilisierung 21 deshalb in einer Zeitdauer durchgeführt, die länger als 1 Sekunde andauert, besonders vorzugsweise länger als 60 Minuten, insbesondere länger als 240 Minuten und bestenfalls länger als 600 Minuten.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des in Figur 1 aufgezeigten Verfahrens und Systems wird die C-Stabilisierung 20/21 unter Druck vorgenommen, vorzugsweise bei einem Reaktionsdruck von >1 bar, besonders vorzugsweise bei > 5 bar und insbesondere bei > 10 bar.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Sinne einer THG-Emissionsminderung des erzeugten Energieträgers 5 umso effizienter, je geringer die Verluste an (atmosphärischem) Kohlenstoff bei der Durchführung der C-Stabilisierung 21 ausfallen. Vorzugsweise wird die chemisch-physikalische Stabilisierung des in den Konversionsresten 12 bis 14 enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs bzw. die Karbonisierung der Konversionsreste 12 bis 14 deshal b so durchgeführt, dass der auftre- tende Verlust an atmosphärischem Kohlenstoff bezogen auf den Zustand vor der C-Stabilisierung / KR-Karbonisierung maximal 99% beträgt, besonders vorzugsweise maximal 60%, insbesondere maximal 40% und bestenfalls maximal 30% (vgl. Anspruch 3). Wie vorstehend angegeben kann dies durch eine langsame Aufheizung auf Reaktionstemperatur erreicht werden und/oder durch eine hohe Reaktionstemperatur und/oder durch eine lange Reaktionszeit.

Bei der Applikation der erfindungsgemäß erzeugten Bio-/Pflanzenkohle bzw. des erzeugten Biokokses im Boden entfalten nicht nur der in der Bio-/Pflanzenkohle enthaltene (stabilisierte) Kohlenstoffanteil Wirkung, sondern die gesamte Bio-/Pflanzenkohle inklusive der in ihr enthaltenen nicht aus Kohlenstoff bestehenden sonstigen Stoffe. Entsprechend betrachten die Abnehmer der erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen vornehmlich die vom Hersteller bezogene bzw. pro Hektar appli- zierte Gesamtmenge. Im Sinne eines maximalen Outputs an Bio-/Pflanzenkohle bzw. Biokoks ist es deshalb vorteilhaft, wenn der bei Durchführung der Karbonisierung (BZ 21) der Konversionsreste 12 bis 14 auftretende Trockenmasse-Verlust maximal 99% beträgt, besonders vorzugsweise maximal 60%, insbesondere maximal 40% und bestenfalls maximal 30% (vgl. Anspruch 6).

Die gemäß dem in Figur 1 aufgezeigten Verfahren erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen 22 bis 24 bzw. der erzeugte Biokoks sind umso wertvoller, je höher deren Kohlenstoffgehalt ausfällt. In einer vorteilhaften Ausführungsform des in Figur 1 gezeigten Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die C-Stabilisierung 21 deshalb so durchgeführt, dass der Kohlenstoffgehalt der erzeugten Bio-/Pflanzenkohle bzw. des erzeugten Biokokses mindestens 20% beträgt, vorzugsweise min- destens 40%, besonders vorzugsweise mindestens 60%, insbesondere mindestens 70% und im besten Fall mindestens 80% (vgl. Anspruch 6).

Es versteht sich, dass die Vorrichtungen, die bei der Durchführung der C-Stabilisierung 21 zum Einsatz kommen, hierfür geeignet sind.

Die C-Stabilisierung 21 wird unterschiedlich durchgeführt und zwar in Abhängigkeit von dem KR- Teilstrom. Der KR-Teilstrom A (BZ 12) wird so bearbeitet, dass der im Konversionsrest noch enthaltene atmosphärische Kohlenstoff möglichst vollständig und möglichst dauerhaft stabilisiert wird unter den Nebenbedingungen eines möglichst geringen Kohlenstoff-Verlustes. Gleichzeitig soll der Trockenmasse-Verlust des Konversionsrests 12 möglichst gering ausfallen und der Kohlenstoff-Gehalt der erzeugten Biokohle-Masse 22 möglichst hoch. Dies kann erreicht werden, indem der KR-Teilstrom A (BZ 12) karbonisiert wird, wobei diese Karbonisierung 21 vorzugsweise mittels einer Pyrolyse oder Torrefizierung vorgenommen wird, besonders vorzugsweise mittels einer Hochtemperatur-Pyrolyse und insbesondere mittels einer Hochtemperatur-Pyrolyse, die nach einer langsam erfolgten Aufheizung vorgenommen wird. Bevorzugt wird der KR-Teilstrom A (BZ 12) unter Sauerstoffmangel einer Temperatur von 150°C - 1.600°C ausgesetzt, besonders vor- zugsweise einer Temperatur von 500°C - 1.000°C und insbesondere einer Temperatur von 600°C - 900°C. Vorzugsweise wird die Reaktionsmasse der Reaktionstemperatur für mehr als 1 Sekunde ausgesetzt, besonders vorzugsweise für mehr als 50 Minuten und insbesondere für mehr als 500 Minuten. Vorzugsweise liegt das molare H/C-Verhältnis der erzeugten, stark C-haltigen Bio- /Pflanzenkohlen E (BZ 22) bei <0,8, besonders vorzugsweise bei <0,6, und/oder deren molares O/C-Verhältnis bei <0,8, besonders vorzugsweise bei <0,4. Bio-/Pflanzenkohle E (BZ 22) mit vollstabilisiertem atmosphärischem Kohlenstoff erhöht bei entsprechender Applikation in vorteilhafter Weise den Dauerhumus-Gehalt des Bodens, denn der in der Bio-/Pflanzenkohle E enthaltene atmosphärische Kohlenstoff kann für Jahrhunderte und Jahrtausende nicht mehr mit Luftsauerstoff zu C0 ₂ oder mit Wasserstoff zu CH ₄ reagieren.

Vorzugsweise ist der Teilstrom A (BZ 12) Lignocellulose-haltig, besonders vorzugsweise Holz-haltig und insbesondere Stroh-haltig. Wenn er Stroh-haltig ist, erlaubt die in Figur 1 offenbarte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens den Zugriff auf jene 2/3 des jährlichen Strohaufwuchses, der bislang zur Sicherung des Humus-Gehalts des Bodens auf dem Acker verbleiben musste.

Der im Rahmen der C-Stabilisierung 21 behandelte KR-Teilstrom B (BZ 13) wird so bearbeitet, dass der im Konversionsrest noch enthaltene atmosphärische Kohlenstoff teilweise stabilisiert wird unter den Nebenbedingungen eines möglichst geringen Kohlenstoff-Verlustes. Gleichzeitig soll der Trockenmasse-Verlust des Konversionsrests 13 möglichst gering ausfallen und der Kohlenstoff- Gehalt der erzeugten Biokohle-Masse 23 möglichst hoch. Dies kann erreicht werden, indem der KR-Teilstrom B (BZ 13) karbonisiert wird, wobei diese Karbonisierung 21 vorzugsweise mittels einer Niedertemperatur-Pyrolyse oder Torrefizierung vorgenommen wird, besonders vorzugsweise mittels einer Hydrothermalen Carbonierung HTC und insbesondere mittels einer Niedertemperatur-Pyrolyse oder Torrefizierung, die nach einer schnell erfolgten Aufheizung vorgenommen wird. Die Teilstabilisierung kann auch erreicht werden, indem die Reaktionsparameter einer Pyro- lyse aggressiv ausfallen, d.h. die Aufheizgeschwindigkeit auf Reaktionstemperatur schnell erfolgt, die Reaktionstemperatur relativ niedrig ausfällt und/oder die Reaktionsdauer relativ kurz ausfällt. Bevorzugt wird der KR-Teilstrom B (BZ 13) unter Sauerstoffmangel einer Reaktionstemperatur ausgesetzt, die geringer ist als die für den Teilstrom A (BZ 12) verwandte Reaktionstemperatur. Vorzugsweise wird die Reaktionsmasse der Reaktionstemperatur für eine geringere Zeitdauer ausgesetzt als die die für den Teilstrom A (BZ 12) verwandte Reaktionszeit. Vorzugsweise liegt das molare H/C-Verhältnis der erzeugten, stark C-haltigen Bio-/Pflanzenkohlen F (BZ 23) höher als bei den Bio-/Pflanzenkohlen E (BZ 22). Vorzugsweise liegt das molare O/C-Verhältnis der erzeugten, stark C-haltigen Bio-/Pfla nzenkohlen F (BZ 23) höher als bei den Bio-/Pflanzenkohlen E (BZ 22). Bio-/Pflanzenkohle F (BZ 23) mit teil-stabilisiertem atmosphärischem Kohlenstoff erhöht bei ent- sprechender Applikation in vorteilhafter Weise den Nährhumus-Gehalt des Bodens, denn der in der Bio-/Pflanzenkohle F enthaltene atmosphärische Kohlenstoff kann zumindest anteilig für Jahrzehnte nicht mehr mit Luftsauerstoff zu C0 ₂ oder mit Wasserstoff zu CH ₄ reagieren.

Der im Rahmen der C-Stabilisierung 21 behandelte KR-Teilstrom C (BZ 14) wird so bearbeitet, dass der im Konversionsrest noch enthaltene atmosphärische Kohlenstoff nicht bzw. kaum stabilisiert wird unter den Nebenbedingungen eines möglichst geringen Kohlenstoff-Verlustes. Gleichzeitig soll der Trockenmasse-Verlust des Konversionsrests 14 möglichst gering ausfallen und der Kohlenstoff-Gehalt der erzeugten Biokohle-Masse 24 möglichst hoch. Dies kann erreicht werden, indem der KR-Teilstrom C (BZ 14) karbonisiert wird, wobei diese Karbonisierung 21 vorzugsweise mittels einer nur kurzen Niedertemperatur-Pyrolyse oder einer Torrefizierung vorgenommen wird, be- sonders vorzugsweise mittels einer kurzen und/oder geringen Druck aufweisenden Hydrothermalen Carbonierung HTC und insbesondere mittels einer kurzen Niedertemperatur-Pyrolyse oder Torrefizierung, die nach einer sehr schnell erfolgten Aufheizung vorgenommen wird. Die NichtStabilisierung kann auch erreicht werden, indem die Reaktionsparameter einer Pyrolyse sehr aggressiv ausfallen, d.h. die Aufheizgeschwindigkeit auf Reaktionstemperatur sehr schnell erfolgt, die Reaktionstemperatur sehr niedrig ausfällt und/oder die Reaktionsdauer sehr kurz ausfällt. Bevorzugt wird der KR-Teilstrom C (BZ 14) unter Sauerstoffmangel einer Reaktionstemperatur ausgesetzt, die geringer ist als die für den Teilstrom B (BZ 13) verwandte Reaktionstemperatur. Vorzugsweise wird die Reaktionsmasse der Reaktionstemperatur für eine geringere Zeitdauer ausgesetzt als die die für den Teilstrom B (BZ 13) verwandte Reaktionszeit. Vorzugsweise liegt das molare H/C-Verhältnis der erzeugten, stark C-haltigen Bio-/Pflanzenkohlen G (BZ 24) höher als bei den Bio-/Pflanzenkohlen F (BZ 23). Vorzugsweise liegt das molare O/C-Verhältnis der erzeugten, stark C-haltigen Bio-/Pfla nzenkohlen G (BZ 24) höher als bei den Bio-/Pflanzenkohlen F (BZ 23). Bio-/Pflanzenkohle G (BZ 24) mit nicht-stabilisiertem atmosphärischem Kohlenstoff erhöht bei entsprechender Applikation in vorteilhafter Weise den OPS- bzw. den OBS-Gehalt des Bodens, denn der in der Bio-/Pflanzenkohle G enthaltene atmosphärische Kohlenstoff dient der Bodenflora und -fauna zumindest anteilig für Jahre als Nahrung bzw. Energielieferant.

Produkt des Verfahrensschrittes 21 (Durchführung der C-Stabilisierung) sind damit die Biokohle- Massen (BKM) 22 bis 24. Diese weisen wie vorstehend beschrieben unterschiedliche Eigenschaften auf. Vorzugsweise werden diese BKM 22 bis 24 zumindest anteilig aus Stroh-haltigen Konver- sionsresten erzeugt (vgl. Anspruch 11). Die Applikation frischer, nicht weiter behandelter Bio-/Pflanzenkohle bzw. frischen, nicht weiter behandelten Biokokses kann zu dem Effekt einer vorübergehenden Stickstoff-Immobilisierung und/oder einer Immobilisierung sonstiger Mikro- und Makronährstoffe führen, insbesondere, wenn die Bio-/Pflanzenkohle bzw. der Biokoks mit niedrigen Temperaturen und/oder nach dem HTC-Verfahren erzeugt wurde. Dieser Effekt hat wie vorstehend dargestellt seine Gründe u.a. in der Bindung des N H ₄ -lons und der daraus resultierenden Reduzierung der Nitrifikation und in der erhöhten Bodenatmung. Damit die frischen Bio-/Pflanzenkohlen bzw. der frische Biokoks 22 bis 24 nach der Einarbeitung in die Ackerkrume dieser keine Nährstoffe entzieht und diese immobilisiert, werden die erzeugten Biokohle-Massen E bis G im Verfahrensschritt 25 (Ablöschung / Aufla- dung mit Nährstoffen) noch vor deren Vermischung zu einer Biokohle-Mixtur H mit genau den organischen Nährstoffen angereichert, die in der Getreidepflanze enthalten sind (die Anreicherung mit organischen Nährstoffen kann auch unmittelbar nach deren Vermischung zu einer Biokohle-Mixtur H erfolgen).

Vorzugsweise umfasst der Verfahrensschritt 25 eine Aufladung mit Stickstoffverbindungen, be- sonders vorzugsweise eine Anreicherung mit organischen Stickstoffverbindungen. So wird einer anlässlich des Verfahrensschrittes 34 möglichweise auftretenden (kurzfristigen) N- Immobilisierung vorgebeugt.

Die Aufladung der Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) mit Nährstoffen kann BKM-spezifisch erfolgen, indem die heißen torrefizierten oder pyrolysierten Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse sepa- rat mit Prozesswasser 17 abgelöscht werden, das im Verfahrensschritt 16 aus den Konversionsresten 12 bis 14 extrahiert wurde, vorzugsweise zusammen mit Nährstoffen, besonders vorzugsweise mit genau den Nährstoffe, die dem Boden, auf dem die Bio-/Pflanzenkohlen appliziert werden, zuvor durch den Anbau der Biomasse verloren gegangen sind, aus denen die Bio-/Pflanzenkohlen stammen. Optional können das Prozesswasser 17 und/oder die im Verfahrensschritt 16 aus den Konversionsresten 12 bis 14 extrahierten Nährstoffe in diesem Verfahrensschritt 25 ergänzt oder ersetzt werden durch das Ablöschen oder Vermischen der Biomasse-Kohlen 22 bis 24 mit einer Auswahl aus folgenden Nährstoff-haltigen wässrigen Suspensionen: Gülle, Perkolat, Jauche, flüssige Reste aus einer anaeroben Vergärung, Schlempe aus einer Ethanol-Erzeugung, Harn, Sickerwasser aus Silagen, (ggf. aufbereitetem bzw. gereinigtem) Prozesswasser, flüssige Gärmasse, Permeat, eher flüssige Phase einer Dehydrierung, eher feste Phase einer Dehydrierung, beliebige Phase einer Separation, mit Mineraldünger angesetzte Suspensionen, sonstige Nährstoffe enthaltende Suspensionen und ähnliche Suspensionen (vgl. Anspruch 8).

Die Aufladung der Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) mit Nährstoffen bzw. das Ablöschen der Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) mit Prozesswasser 17 wird mit dafür geeigneten Vorrich- tungen vorgenommen, die aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannt sind, vorzugsweise mit Tanks, Behältern und Mischvorrichtungen (vgl. Ansprüche 35 und 36).

Wenn die in den (dem) heißen Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks 22 bis 24 enthaltene Wärmemenge kleiner ist als die Wärmemenge, die zur Verdampfung des anlässlich der Ablöschung zugeführten Wassers erforderliche ist (nur das Wasser verdampft bei dem Ablöschen, die im Wasser gelösten organischen Nährstoffe bleiben in der Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur zurück), werden die Bio- /Pflanzenkohlen/Biokoks 22 bis 24 bzw. die Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur H 26 wieder nass, ansonsten bleiben sie trocken. Vorzugsweise wird beim Ablöschen 25 nur so viel Flüssigkeit (Prozesswasser 17 oder Frischwasser) eingesetzt, dass die (der) abgelöschte Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks trocken bleibt. Bei Bedarf und wenn überhaupt erforderlich können die abgelöschten Bio-/Pflanzenkohlen 22 bis 24 einer (in Figur 1 nicht gezeigten) Trocknung unterzogen werden, vorzugsweise einer Niedertemperatur-Trocknung. Die einschlägigen Fachleuten bekannte Niedertemperatur-Trocknung ist vorteilhaft, weil sich bei dieser im Gegensatz zur Hochtemperatur-Trocknung keine gesundheits- schädlichen Dioxine und Furane bilden. Entsprechende Vorrichtungen sind aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannt. Ein solcher Bedarf liegt insbesondere dann vor, wenn Pilzbildung und Selbstentzündung verhindert werden sollen und/oder wenn das Transportgewicht der mit Nährstoffen aufgeladenen Bio-/Pflanzenkohle-Mixtur reduziert werden soll. Die Niedertemperatur-Trocknung erfolgt vorzugsweise auf einen TS-Gehalt von mindestens 86%, da Pilzbildung erst ab diesem TS-Gehalt verhindert werden kann.

Die erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse können sowohl einzeln als auch als Kohlen-Mixtur H (BZ 26) bzw. als Kohlen-Konversionsrest-Gemisch I (BZ 27) abgelöscht bzw. mit Nährstoffen, insbesondere mit N-haltigen Nährstoffen, aufgeladen werden. Die entsprechenden, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen müssen nur entsprechend angeordnet bzw. geschaltet werden (vgl. Anspruch 36).

Wenn das Ziel der nachgeschalteten Biokohle-Gaben 32/33/34 darin besteht, im (landwirtschaftlich genutzten Boden) N-Überschusses zu binden bzw. zu immobilisieren, findet im Verfahrensschritt 25 keine Aufladung der Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) mit Nährstoffen statt. Das Ablöschen kann dann entweder ganz entfallen (und damit der ganze Verfahrensschritt 25) oder es erfolgt mit gereinigtem Prozesswasser 17 oder mit Frischwasser.

In einer vorteilhaften (in Figur 1 nicht gezeigten) Ausführungsvariante der Erfindung können die mittels Ablöschung / Aufladung 25 erzeugten Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) in einem Silo, Container, Bunker oder ähnlichen, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen eingelagert werden, vorzugsweise sortenrein, bis für sie Bedarf besteht. Dieser Bedarf kann von der nachgeschalteten Vermischung 26 ausgehen, von der nachgeschalteten Vermischung 27, von der nachgeschalteten Pelletierung/Brikettierung 28, von der nachgeschalteten Abfüllung in BigBags 30 oder von der nachgeschalteten losen Distribution z.B. mittels Tankwagen über regionale Zwischenlager 31.

Im Verfahrensschritt 26 (Vermischung zu einer Biokohle-Mixtur H) werden die bis zu drei Biokohle-Massen E bis G (Bezugszeichen 22 bis 24) in beliebiger Kombination und mit beliebigen Anteilen zu einer Biokohle-Mixtur H (BZ 26) vermischt. Die Biokohle-Mixtur 26 kann dabei auch nur aus einer der drei Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) bestehen (vgl. Anspruch 10). Die Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) können, müssen aber nicht zuvor mit Prozesswasser abgelöscht worden sein. Ebenso können die Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) vor ihrer Vermi- schung miteinander mit Nährstoffen aufgeladen worden sein, müssen es aber nicht. Erfindungsgemäß können durch eine derartige Vermischung spezielle Designer-Biokohle-Mixturen erzeugt werden mit unterschiedlichen Eigenschaften. So wird durch den Verfahrensschritt 26 eine Anpassung der nachfolgenden Bio-/Pflanzenkohle-Applikation 33/34 an den Flächen-spezifischen Bedarf an OPS, OBS, Nährhumus, Dauerhumus und/oder organischem Kohlenstoff möglich.

Die_Anteile der bis zu drei Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) an der Biokohle-Mixtur H (BZ 26) können jeweils zwischen 0% und 100% betragen unter der selbstverständlichen Nebenbedingung, dass die Summe der Anteile 100% nicht überschreitet (vgl. Anspruch 10). Vorzugsweise hat die Biokohle-Masse E (BZ 22) an der gesamten Kohle-Mixtur H (BZ 26) einen Anteil von >1%, besonders vorzugsweise einen Anteil von >50% und insbesondere einen Anteil von >75%.

Vorzugsweise hat die Biokohle-Masse F (BZ 23) an der gesamten Kohle-Mixtur H (BZ 26) einen Anteil von <99%, besonders vorzugsweise einen Anteil von <50%, insbesondere einen Anteil von <25% und bestenfalls einen Anteil von <10%.

Vorzugsweise wird die Kohle-Mixtur H (BZ 26) zumindest anteilig aus Stroh-haltigen Konversionsresten erzeugt (vgl. Anspruch 11).

Ein Teilstrom der im Verfahrensschritt Vermischung 26 erzeugten Biokohle-Mixtur H (BZ 26) kann in einem Silo 29, Container, Bunker oder ähnlichen, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen eingelagert werden, bis für sie Bedarf besteht. Dieser Bedarf kann von der Abfüllung in BigBags 30 (oder sonstigen Behältnissen) ausgehen, von der losen Distribution z.B. mittels Tankwagen über regionale Zwischenlager 31, von der (in Figur 1 nicht gezeigten) Pelletierung/Brikettierung 28 oder (in Figur 1 nicht gezeigt) von der Vermischung 27. Der Anteil des Teilstroms am Biokohle-Mixtur-H-Gesamtstrom kann zwischen 0% und 100% betragen.

Bei der Aufteilung in die BKM-Teilströme E bis G, der Vermischung 26, der Vermischung 27 und der Zwischenlagerung im Silo 29 kommen hierfür geeignete aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Vorrichtungen zum Einsatz (vgl. Anspruch 36).

Es ist auch möglich dass, die Vermischung 26 der bis zu drei Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) erst anlässlich der Ausbringung 32 erfolgt (in Figur 1 nicht gezeigt). Dazu bestehen die Aus- bringungs- bzw. Verteilungsvorrichtungen (Düngemittel-Streuer, Festmist-Streuer, Gülleverteiler und ähnliche aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Verteilungsvorrichtungen) aus bis zu drei Abteilungen, in denen sich die sortenreinen Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) befinden. Geeignete, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Sensoren, die in Fahrtrichtung vor den Verteilungsvorrichtungen angebracht sind (z.B. am Traktor), messen anlässlich der Ausbringung 32 den Gehalt des Bodens, vorzugsweise der Ackerkrume, an OPS, OBS, Nährhumus, Dauerhumus, organischem Kohlenstoff, Stickstoff und/oder anderen Stoffen und die Biokohle-Massen-spezifischen Gaben erfolgen dann nach dem resultierenden Bedarf bzw. so, dass der eingestellte Zielwert erreicht wird. Das Gleiche ist möglich unter Einbezug des Konversionsres- tes D (BZ 15). In diesem Fall erfolgt eine Ausbringung und Applikation der bis zu drei Biokohle- Massen E bis G (BZ 22 bis 24) und des einen Konversionsrestes D (BZ 15) aus bis zu vier Abteilungen heraus

Im Verfahrensschritt 27 (Vermischung zu einer Biokohle-Konversionsrest-Mischung I) werden die Biokohle-Mixtur H (BZ 26) und der Konversionsrest D (BZ 15) mit beliebigen Anteilen zu einer Biokohle-Konversionsrest-Mischung I (BZ 27) vermischt. Die Biokohle-Konversionsrest-Mischung I 27 kann dabei auch nur aus einer der drei Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) oder nur aus der Biokohle-Mixtur H (BZ 26) bestehen (vgl. Anspruch 10). Die Biokohle-Konversionsrest-Mischung I 27 kann, muss aber nicht zuvor mit Prozesswasser 17 abgelöscht worden sein. Ebenso können die Biokohle-Konversionsrest-Mischung I 27 bzw. ihre Komponenten vor ihrer Herstellung mit Nähr- Stoffen aufgeladen worden sein, müssen es aber nicht. Erfindungsgemäß können auch durch diese Vermischung 27 spezielle Designer-Biokohle-Mixturen erzeugt werden mit unterschiedlichen Eigenschaften. So wird durch den Verfahrensschritt 27 eine noch bessere Anpassung der nachfolgenden Bio-/Pflanzenkohle-Applikation 33/34 an den Flächen-spezifischen Bedarf an OPS, OBS, Nährhumus, Dauerhumus und/oder organischem Kohlenstoff möglich. Die Anteile der bis zu drei Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) und/oder der Biokohle-Mixtur H (BZ 26) an der Biokohle-Konversionsrest-Mischung I (BZ 27) können jeweils zwischen 0% und 100% betragen unter der selbstverständlichen Nebenbedingung, dass die Summe der Anteile 100% nicht überschreitet (vgl. Anspruch 10).

Vorzugsweise wird die Biokohle-Konversionsrest-Mischung I (BZ 27) zumindest anteilig aus Stroh- haltigen Konversionsresten erzeugt (vgl. Anspruch 11).

Bei der Vermischung 27 kommen hierfür geeignete aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Vorrichtungen zum Einsatz (vgl. Anspruch 36).

Es ist auch möglich dass, die Vermischung 27 erst anlässlich der Ausbringung 32 erfolgt (in Figur 1 nicht gezeigt). Dazu bestehen die Ausbringungs- bzw. Verteilungsvorrichtungen (Düngemittel- Streuer, Festmist-Streuer, Gülleverteiler und ähnliche aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Verteilungsvorrichtungen) aus bis zu vier Abteilungen, in denen sich die sortenreinen Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) und der Konversionsrest D (BZ 15) oder die Biokohle- Mixtur H (BZ 26) und der Konversionsrest D (BZ 15) befinden. Geeignete, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Sensoren, die in Fahrtrichtung vor den Verteilungsvorrichtungen angebracht sind (z.B. an den Traktoren), messen anlässlich der Ausbringung 32 den Gehalt des Bodens, vorzugsweise der Ackerkrume, an OPS, OBS, Nährhumus, Dauerhumus, organischem Kohlenstoff, Stickstoff und/oder anderen Stoffen und die Biokohle-Massen-spezifischen Gaben erfolgen dann nach dem resultierenden Bedarf bzw. so, dass die eingestellten Zielwerte erreicht werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems wird die Transportwürdigkeit der erzeugten Biokohle- Mixtur H (BZ 26) und/oder der Biokohle-Konversionsrest-Mischung I (BZ 27) erhöht und/oder deren nachgeschaltete Ausbringung 32 erleichtert und zwar durch den Verfahrensschritt 28 (Pelletierung). Die Pelletierung wird so vorgenommen wie sie aus der Praxis und dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannt ist, d.h., sie kann eine Auswahl aus folgenden Sub-Prozessen umfassen: Trocknung, Zerkleinerung, Bedampfung, Pressung, Kühlung, Förderung, Einlagerung, Lagerung. Die Pelletierung 28 wird mit dafür geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen und Systemen vorgenommen.

Die mittels Pelletierung 28 erzeugten Bio-/Pflanzenkohle-Pellets bzw. Biokoks-Pellets können in einem Silo 29 Container, Bunker oder ähnlichen, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen eingelagert werden bis für sie Bedarf besteht. Dieser Bedarf kann von der nachgeschalteten Abfüllung in BigBags 30 (oder sonstigen Behältnissen) oder von der nachgeschalteten losen Distribution z.B. mittels Tankwagen über regionale Zwischenlager 31 ausgehen. Die Zwischenlagerung der Bio-/Pflanzenkohle-Pellets bzw. Biokoks-Pellets im Silo 29 und alle zugehörigen vor- und nachgeschalteten Sub-Prozesse (erste Förderung, Einlagerung, Lagerung, Auslagerung, zweite Förderung etc.) werden mit dafür geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen und Systemen vorgenommen.

Wie in der Figur 1 durch vom Bezugszeichen 27 zu den Bezugszeichen 30 und 31 führende gestri- chelte Linien gezeigt wird, ist es auch möglich, dass das Biokohle-Konversionsrest-Gemisch I (BZ 27), das auch nur aus der Biokohle-Mixtur H (BZ 26) oder nur aus einer der Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) bestehen kann (s.o.), nicht pelletiert und im nachgeschalteten Verfahrensschritt 30 lose in BigBags abgefüllt oder im nachgeschalteten Verfahrensschritt 31 lose distribuiert wird. Das ggf. im Verfahrensschritt 28 pelletierte Biokohle-Konversionsrest-Gemisch I (BZ 27), das auch nur aus der Biokohle-Mixtur H (BZ 26) oder nur aus einer der Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) bestehen kann (s.o.), wird im Verfahrensschritt 30 vorzugsweise in BigBags abgefüllt, es ist aber auch die Abfüllung in Säcken, Containern und ähnlichen Behältnissen möglich. Ferner ist es möglich, dass das Biokohle-Konversionsrest-Gemisch I (BZ 27) vor der Abfüllung 30 einer Zerkleinerung unterzogen wird, vorzugsweise einer Vermahlung. Dies ist vorteilhaft, wenn das Biokohle- Konversionsrest-Gemisch I (BZ 27) zusammen mit anderen Medien wie z.B. Gülle, Festmist, Gärrest, Jauche, Dünger, Kalk etc. auf den (land- und/oder forstwirtschaftlichen) Flächen ausgebracht werden soll. Der Feinheitsgrad der Zerkleinerung richtet sich nach dem Bedarf des Abneh- mers (Landwirts), er kann eine Partikellänge von 0,1 mm bis 100 mm umfassen. Die Zerkleinerung und die Abfüllung 30 werden mit dafür geeigneten, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen vorgenommen.

Im Verfahrensschritt 31 wird das in BigBags abgefüllte, ggf. pelletierte Biokohle-Konversionsrest- Gemisch I (BZ 27), das auch nur aus der Biokohle-Mixtur H (BZ 26) oder nur aus einer der Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) bestehen kann (s.o.), in regionale Zwischenlager distri- buiert, vorzugsweise mit der Bahn, dem Schiff und/oder mit Lkw. Das in BigBags abgefüllte Biokohle-Konversionsrest-Gemisch I (BZ 27) kann aber auch direkt an die Endverbraucher (Landwirte) ausgeliefert werden.

In einer vorteilhaften Variante des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung kön- nen die ggf. pelletierte Biokohle-Mixtur H (BZ 26) und/oder das ggf. pelletierte Biokohle- Konversionsrest-Gemisch I (BZ 27) auch lose zu den Zwischenlägern und/oder an die Endverbraucher distribuiert werden. Dazu werden geeignete, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Vorrichtungen eingesetzt, vorzugsweise Tankwagen, die auf den Transport von Pellets oder staubförmige Produkte wie Zement oder Mehl ausgerichtet sind.

Im Verfahrensschritt 32 wird das lose oder abgepackte Biokohle-Konversionsrest-Gemisch I (BZ 27), das auch nur aus der Biokohle-Mixtur H (BZ 26) oder nur aus einer der Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) bestehen kann (s.o.), direkt vom Biomasse-Konversionswerk oder von einem der regionalen Zwischenläger an den land- oder forstwirtschaftlichen Betrieb geliefert und mit oder ohne Zwischenlagerung in Vorrichtungen gefüllt, die geeignet sind, das Biokohle-Konversionsrest- Gemisch I (BZ 27), die Biokohle-Mixtur H (BZ 26) und/oder mindestens eine der Biokohle-Massen E bis G (BZ 22 bis 24) auf den Flächen zu verteilen, in die diese Bio-/Pflanzenkohlen bzw. - Gemische eingearbeitet werden sollen. Das können alle aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen sein, vorzugsweise Düngemittel-Streuer oder Festmist-Streuer.

Diese Bio-/Pflanzenkohlen können auch mit festen Düngemitteln, Festmist oder anderen Stoffen vermischt werden, so dass die Düngemittel-Streuer oder Festmist-Streuer entsprechende Gemische laden und ausbringen. Wenn diese anderen Stoffe flüssig sind, kann die Ausbringung der Bio- /Pflanzenkohlen bzw. der -Gemische auch mit Gülle-Verteilern oder funktionsgleichen Vorrichtungen vorgenommen werden. In letzterem Fall kann es vorteilhaft sein, die Bio-/Pflanzenkohlen bzw. der -Gemische vorher auf einen solchen Feinheitsgrad zu zerkleinern, dass die Gülle- Verteiler bzw. die funktionsgleichen Vorrichtungen nicht verstopfen.

Die Ausbringung der Bio-/Pflanzenkohlen bzw. der -Gemische auf den land- und forstwirtschaftlichen Flächen erfolgt nach der Beladung der Verteilvorrichtungen wie aus dem einschlägigen Stand der Technik oder aus der Praxis vorbekannt. Im Verfahrensschritt 33 werden die auf den land- oder forstwirtschaftlichen Flächen ausgebrachten Bio-/Pflanzenkohlen bzw. die entsprechenden Gemische in den Boden eingearbeitet, vorzugsweise in die Ackerkrume. Diese Einarbeitung erfolgt wie aus dem einschlägigen Stand der Technik und der Praxis vorbekannt, vorzugsweise durch unterpflügen, grubbern oder eggen, mit aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen, vorzugsweise mittels Traktor-gezogener Pflüge, Grubber, Eggen oder ähnlichen Vorrichtungen.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung sind die in den Boden, vorzugsweise in die Ackerkrume, eingearbeiteten Bio- /Pflanzenkohlen bzw. die entsprechenden Gemische (BZ 22 bis 24, 26 und 27) zumindest teilweise aus Lignocellulose-haltigen Einsatzstoffen, vorzugsweise aus Stroh erzeugt. Besonders vorzugsweise wurden diese Einsatzstoffe hohen Reaktionstemperaturen ausgesetzt. Vorzugsweise weisen die (der) aus Stroh-haltigen Konversionsresten erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen einen pH-Wert von >7,0 auf, besonders vorzugsweise einen solchen von >8,5 und insbesondere einen solchen von >10,0. Vorzugsweise wird die (der) aus Stroh-haltigen Konversionsresten erzeugte Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks auf sauren Böden ausgebracht (vgl. Anspruch 11).

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des in Figur 1 gezeigten Verfahrens werden nicht aufgeladene^) stabilisierte(r) Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks in überdüngte und/oder sandige Böden eingearbeitet, um Überdüngung und/oder Stickstoffauswaschungen zu reduzieren. Vorzugsweise werden dabei pro Hektar 0,1 bis 5000 t Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Trockenmasse appliziert, be- sonders vorzugsweise 1 bis 1000 1 Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Trockenmasse, insbesondere 10 bis 500 t Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Trockenmasse und bestenfalls bis 20 - 100 t Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks-Trockenmasse.

Vorzugsweise werden mindestens 5 t Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks pro Hektar und 100 Jahrein den Boden eingearbeitet, besonders vorzugsweise mindestens 50 t Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks pro Hektar und 100 Jahre und insbesondere mindestens 100 t Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks pro Hektar und 100 Jahre (vgl. Anspruch 12).

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsvariante des in Figur 1 gezeigten Verfahrens werden die erzeugten Bio-/Pflanzenkohlen-Gemische mit einem hohen Anteil an Pyrolysekohlen vor dem Anbau von Getreidekulturen appliziert, vorzugsweise mit einem Anteil von >50% und insbesonde- re mit einem Anteil von >75%.

Vorzugsweise wird das in den Boden, vorzugsweise in die Ackerkrume eingearbeitete Biokohle- Konversionsrest-Gemisch I (BZ 27) zumindest anteilig aus Stroh-haltigen Konversionsresten erzeugt (vgl. Anspruch 11).

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des von Figur 1 gezeigten Verfahrens wird so viel von der erzeugten Bio-/Pflanzenkohle-Konversionsrest-Mischung I (BZ 27) in den Boden eingearbeitet, vorzugsweise in die Ackerkrume, dass der Anteil des Biomasse-Aufwuchses, vorzugsweise der Anteil des Strohaufwuchses, der vor Anwendung des Verfahrens zur Aufrechterhaltung des Humus-Gehalts des Bodens auf den Feldern verbleiben musste, reduziert werden kann und so ein gesteigerter Zugriff auf den Biomasse-Aufwuchs, vorzugsweise auf den Strohaufwuchs, möglich wird. Vorzugsweise beträgt der gesteigerte Zugriff bezogen auf den gesamten Biomasse-Aufwuchs bzw. auf den gesamten Strohaufwuchs >0,1%-Punkte, besonders vorzugsweise >30%-Punkte, insbesondere >50%-Punkte und im besten Fall >75%-Punkte (vgl. Anspruch 12).

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des von Figur 1 gezeigten Verfahrens und Systems wird mindestens ein Anteil der atmosphärischen Kohlenstoff enthaltenden Biokohle-Mixtur H (BZ 26) nicht in genutzten land- oder forstwirtschaftlich Boden eingearbeitet, sondern in geologischen Formationen, in stehenden Gewässern, in Aquiferen oder im Ozean, in nicht oder nicht mehr landwirtschaftlich oder forstwirtschaftlich genutzten Böden oder in Mooren, Wüstenböden, Per- mafrostböden sequestriert/endgelagert (vgl. Anspruch 7).

Im Verfahrensschritt 34 entfalten die eingearbeiteten Bio-/Pflanzenkohlen bzw. die entsprechenden Gemische ihre Wirkung. Diese besteht in der Sicherung, vorzugsweise in der Verbesserung der Bodenqualität. Dies wird erreicht, indem der OPS- bzw. der OBS-Gehalt, der Nährhumus- Gehalt, der Dauerhumus-Gehalt und/oder der Gehalt an organischem Kohlenstoff gesichert, vorzugsweise erhöht werden. Auf welche Art und Weisen dies geschehen kann, ist vorstehend be- schrieben. Um Wiederholungen zu vermeiden, sei auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.

Die vom Verfahren und System der Figur 1 bereitgestellten Bio-/Pflanzenkohle-Gemische werden vorzugsweise eingesetzt, um mindestens eine der ertragsbegrenzenden Bodeneigenschaften zu verbessern.

Im Sinne der Erfindung besteht der gewünschte Haupteffekt der Verfahrensschritte 33/34 jedoch darin, dass atmosphärischer Kohlenstoff im Rahmen eines Kraftstoff- bzw. Heizstoff- bzw. Brennstoff-Herstellungsverfahrens dauerhaft aus der Erdatmosphäre entfernt wird. Diese Dekarbonisierung verhindert auf Jahrtausende hinaus, dass atmosphärischer Kohlenstoff (wieder) mit Luftsauerstoff zu C0 ₂ oder mit Wasserstoff zu CH ₄ reagiert. Entsprechend wird der THG- Emissionswert des Produkts des erfindungsgemäßen Verfahrens, der Energieträger-Mix 9 (der auch nur aus dem erzeugten Energieträger 5 oder dem Energieträger-Mix 7 bestehen kann), ggü. dem THG-Emissionswert seines fossilen Pendants verbessert, vorzugsweise so weit, dass mit der Herstellung, Distribution und Nutzung des Energieträger-Mixes 9 keine THG-Emissionen verbunden sind, besonders vorzugsweise so weit, dass sich nach der Herstellung, Distribution und Nutzung des Energieträger-Mixes 9 weniger Treibhausgase bzw. THG-Mengen in der Erdatmosphäre befinden als vorher.

Das in Figur 1 beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung kann in vielfacher Weise modifiziert werden. So können beispielsweise einzelne Verfahrensschritte ausgelassen werden, ohne dass sich die Endprodukte (ET-Mix 9 und/oder die Wirkung in Boden & in der Erdatmosphäre 34) verändern. Im Folgenden werden mit Bezug auf das Ausführungsbeispiel der Figur 1 einige Aus- führungsvarianten aufgeführt, die Umstände beschreiben, bei denen einzelne Verfahrensschritte und dementsprechend der Einsatz entsprechender Vorrichtungen ausgelassen werden können. Diese Ausführungsvarianten sind nicht allumfassend, für den Fachmann, der von der Erfindung Kenntnis erlangt hat, sind weitere Umstände naheliegend, bei deren Vorliegen einzelne der Verfahrensschritte 1 bis 3, 6 bis 9, 11 bis 19 und 22 bis 34 obsolet sein können bzw. nicht unbedingt erforderlich sind.

Eine Brikettierung 19 kann z.B. auch ohne vorherige Zerkleinerung 18 vorgenommen werden. Dies ist bei einer Pelletierung 19 ebenso der Fall, wenn die zu pelletierenden Konversionsreste A bis C (BZ 12 bis 14) kleinteilig genug sind. Auch die Dehydrierung 16 ist nicht unbedingt erforderlich, nämlich z.B. dann, wenn in den Verfahrensschritten 20/21 z.B. eine HTC durchgeführt werden soll oder wenn die Konversionsreste A bis C (BZ 12 bis 14) einen TS-Gehalt aufweisen, der für eine effiziente Pyrolyse oder Torrefizierung ausreicht. Auf die Nährstoff-Extrahierung 16 kann ebenso verzichtet werden wie auf eine Pelletierung 19, beispielsweise nämlich dann, wenn in den Verfahrensschritten 20/21 Karbonisierungs-Verfahren zum Einsatz kommen, die ohne pelletierte Einsatzstoffe funktionieren. Wenn nur eine Sorte an Biokohle-Masse E, F oder G (BZ 22 bis 24) er- zeugt werden soll und kein Konversionsrest D (BZ 15) benötigt wird, ist z.B. auch die Aufteilung 11 überflüssig. Auch eine Vorbehandlung 3 der Einsatzstoffe 1/2 ist nicht unbedingt erforderlich, z.B. nämlich dann, wenn in der Konversion 4 keine hohen Konversionseffizienzen erreicht werden sollen und/oder der Fokus mehr darauf gelegt wird, dass ein möglichst großer Anteil des in dem mindestens einen Einsatzstoff enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs in dem Konversionsrest 10 verbleibt, damit ein möglichst hoher Dekarbonisierungseffekt 34 erreicht wird. Die Ernte & Sammlung 2 kann z.B. entfallen, wenn der mindestens eine Einsatzstoff sowieso anfällt und deshalb weder geerntet noch eingesammelt werden muss. Wenn der zum Einsatz kommende Stoff 1/2 vorgegeben ist, ist z.B. der Verfahrensschritt 1 überflüssig. Auch zu den Vermischungen 7 und/oder 9 muss es nicht unbedingt kommen, der gewünschte THG-Effekt entsteht dennoch. Ferner kann unter Umständen, die vorstehend beschrieben wurden, die Aufladung mit Nährstoffen 25 entfallen. Im Fall der C-Stabilisierung durch Karbonisierung der Konversionsreste kann z.B. das Ablöschen 25 entfallen, wenn es eine entsprechende Alternative zur Abkühlung heißer Bio- /Pflanzenkohle gibt, z.B. die Abkühlung mit Luft. Die Vermischungen 26 und 27 können entfallen, wenn nur eine Biokohle-Masse E, F oder G (BZ 22 bis 24) erzeugt werden soll. Das Abfüllen in BigBags 30 kann entfallen, wenn z.B. in Säcke abgefüllt wird oder wenn das erzeugte Bio- /Pflanzenkohle-Gemisch in losem Zustand distribuiert werden soll. Die Distribution in regionale Zwischenläger 31 wird z.B. obsolet, wenn der Endkunde direkt beliefert wird oder wenn er das Bio-/Pflanzenkohle-Gemisch im Biomasse-Konversionswerk selbst abholt. Die Beladung von Ausbringungsvorrichtungen & die Ausbringung 32 sowie die Einarbeitung in die Ackerkrume werden überflüssig, wenn die erzeugte Biokohle-Mixtur H (BZ 26) woanders als im land- oder forstwirtschaftlich genutzten Boden sequestriert wird.

Das in Figur 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der Erfindung, dessen vorstehend beschriebenen SubVarianten und die vorstehend aufgeführten Beispiele für verkürzte Ausführungsvarianten sowie weitere Ausführungsvarianten der Erfindung, die sich aus der gesamten vorstehenden Beschrei- bung, den Ansprüchen und ggf. den Bezugszeichen ergeben oder die für einen Fachmann nach Kenntnisnahme der Erfindung naheliegend sind, können auch in vielfältiger Weise erweitert werden. So ist es z.B. möglich, dass Vorrichtungen und/oder Verfahren zur ekuperation von Prozesswärme, zum Wärmetausch und/oder zur Wärmerückführung eingesetzt werden, wobei diese vorzugsweise Komponenten umfassen können, die nach dem Gegenstrom-Prinzip funktionieren (vgl. Ansprüche 26 und 32). Ferner ist es z.B. möglich, dass zwischen den einzelnen Verfahrensschritten bzw. zwischen den einzelnen Vorrichtungen eine oder mehrere Förderungen und/oder eine oder mehrere Zwischenlagerungen mittels geeigneter, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Vorrichtungen vorgesehen sind. Diese Förderungen und/oder Zwischenlagerungen können die Sub-Vorgänge einer ersten Förderung, Einlagerung, Lagerung, Auslagerung und zweiten Förderung umfassen. Weiterhin ist es z.B. möglich, dass die erzeugten Biokohle- Massen, Bio-/Pflanzenkohle-Mixturen, Biokohle-Konversionsrest-Gemische oder der Boden vor oder nach der Einarbeitung der erzeugten Biokohlen(-Gemische) mit Zuschlagstoffen versehen werden, wie sie aus dem einschlägigen Stand der Technik oder aus der Gartenbau-Praxis und/oder dem Pflanzenanbau vorbekannt sind. Ferner ist es möglich, dass die erzeugten Biokohle-Massen, Bio-/Pflanzenkohle-Mixturen, Biokohle-Konversionsrest-Gemische anderen aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannten Verwendungen zugeführt werden als der Einarbeitung in den Boden 33. Derartige zusätzliche Maßnahmen sowie die dafür zum Einsatz kommenden Vorrichtungen werden als übliches derzeitiges oder zukünftiges Fachwissen eines zuständigen Fachmanns angesehen und sollen ebenfalls geschützt sein. Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems und zwar aus Gründen der übersichtlicheren Darstellung ohne den in Fig. 1 angegebenen Konversionsrest D und dessen Nutzung. Es versteht sich, dass das in Figur 2 gezeigte Ausführungsbeispiel wie in Fig. 1 dargestellt auch mit dem Konversionsrest D und dessen Nutzung ausgeführt werden kann.

Hinzugefügt sind in Figur 2 eine erste Rekuperierung von atmosphärischem Kohlenstoffdioxid (C0 ₂ I) mit dem Bezugszeichen 35 und eine zweite Rekuperierung atmosphärischen Kohlenstoffdioxids (C0 ₂ II) mit dem Bezugszeichen 36. Das C0 ₂ -l (BZ 35) kann als Nebenprodukt bzw. als Reststoff der Konversion 4 auftreten. Die Rekuperierung des C0 ₂ -l (BZ 35) wird anlässlich dieser (ersten) Konversion 4 der ausgewählten Biomasse 1/2 in einen erzeugten Energieträger 5 vorgenommen. Eine solche Rekuperierung ist z.B. möglich bei der Erzeugung von BioEthanol und bei der Aufbereitung von Biogas zu BioMethan. Für die Rekuperierung des C0 ₂ s werden geeignete, aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Vorrichtungen eingesetzt, vorzugsweise mit Ventilen versehene Rohrleitungen, besonders vorzugsweise Druck-beaufschlagte Gasleitungen.

Die zweite Rekuperierung atmosphärischen Kohlenstoffdioxids (C0 ₂ II) erfolgt im Verfahrensschritt 21 anlässlich der Durchführung der chemisch-physikalischen Stabilisierung atmosphäri- sehen Kohlenstoffs. Das C0 ₂ -ll (BZ 36) kann als Nebenprodukt bzw. als Reststoff der C- Stabilisierung 21 auftreten. Eine derartige C0 ₂ -Rekuperierung 36 ist z.B. möglich bei der Karbonisierung von Biomasse, insbesondere bei der Pyrolyse von Biomasse. Bei der Verbrennung von Pyrolysegas entsteht nämlich ein Rauchgas, das stark C0 ₂ -haltig ist.

Das rekuperierte C0 ₂ I (BZ 35) und das rekuperierte C0 ₂ II (BZ 36) werden zusammengeführt, ge- reinigt (BZ 37), verflüssigt (BZ 38) geologisch sequestriert (BZ 39), als Substitut für fossiles C0 ₂ eingesetzt (BZ 40) oder für die Herstellung von C0 ₂ -basierten Energieträgern (BZ 41) hergenommen, vorzugsweise für die Herstellung von SynMethan (vgl. Anspruch 13). Diese Verwendungen sind vorteilhaft, weil infolge der resultierenden Dekarbonisierungs-Effekte die THG- Emissionswerte des erzeugten Energieträgers 5 verbessert und folglich die Zumischungsmengen an nachhaltigem Energieträger 6 und/oder an fossilem Energieträger 8 erhöht werden können ohne die THG-Emissionswerte der Energieträgermischungen 7 bzw. 9 zu beeinträchtigen.

Um dies umzusetzen, werden aus dem einschlägigen Stand der Technik vorbekannte Vorrichtungen eingesetzt, die geeignet sind, im erfindungsgemäßen Verfahren anfallendes atmosphärisches Kohlenstoffdioxid (C0 ₂ ) zu rekuperieren, zu verflüssigen, zu reinigen, aufzubereiten, zu lagern, zu transportieren (vorzugsweise in flüssigem Aggregatszustand), an die Industrie abzugeben, in geologische Formationen einzubringen, in C0 ₂ -basierten Kraft-, Heiz- oder Brennstoff zu konvertieren, eine Kombination dieser Funktionen vorzunehmen (vgl. Anspruch 37) .

Bezugszeichenliste

1 Auswahl mindestens eines atmosphärischen Kohlenstoff enthaltenden biogenen Einsatzstoffes bzw. der ausgewählte Einsatzstoff selbst

2 Ernte / Sammlung des in 1 ausgewählten mindestens einen biogenen Einsatzstoffes (Bi- omasse) bzw. der geerntete/eingesammelte mindestens eine Einsatzstoff selbst

3 Ggf. Vorbehandlung / Aufschluss des mindestens einen Einsatzstoffes 2 bzw. der vorbehandelte Einsatzstoff selbst

4 Ein- oder mehrstufige Konversion des ggf. vorbehandelten Einsatzstoffes 3 in einen atmosphärischen Kohlenstoff enthaltenden Energieträger s

5 Aus 4 resultierender nachhaltiger Energieträger, der vorzugsweise als Kraftstoff im Verkehr eingesetzt wird

6 Nachhaltig erzeugter Energieträger aus einem anderen Konversionsprozess mit einem höheren THG-Emissionswert als Energieträger 5, der besonders vorzugsweise als Kraftstoff im Verkehr eingesetzt wird

7 Vermischung des Energieträgers 5 mit einem anderen nachhaltigen Energieträger 6 zu einem Energieträger-Gemisch 7, wobei der Energieträger 5 vorzugsweise BioMethan ist, der andere nachhaltige Energieträger 6 vorzugsweise aus Windstrom und atmosphärischem C0 ₂ erzeugtes SynMethan

8 Fossiler Energieträger (Kraft-, Heiz- oder Brennstoff), vorzugsweise CNG oder LNG 9 Vermischung des Energieträger-Mixes 7 mit einem fossiler Energieträger 8 zu einem

Energieträger-Mix 9, dessen Vermischung vorzugsweise so erfolgt, dass sich nach der Herstellung, Distribution und Nutzung des Energieträger-Mixes gemäß Lebenszyklusanalyse oder stöchiometrischer Analyse eine gleich große oder geringere (in Tonnen C0 ₂ - Äquivalent gemessene) Treibhausgasmenge in der Erdatmosphäre befindet als nach der Herstellung, Distribution und Nutzung einer gleich großen Energiemenge des fossilen

Pendants der Energieträger-Mischung, besonders vorzugsweise so, dass sich nach der Herstellung, Distribution und Nutzung des Energieträger-Mixes eine geringere Treibhausgas-Menge in der Erdatmosphäre befindet als vorher, der erzeugte Energieträger- Mix also THG-negativ ist.

10 ekuperation von Konversionsresten (K-Rest) aus 4bzw. der rekuperierte Konversionsrest selbst

11 Aufteilung der rekuperierten Konversionsreste KR

12 Konversionsrest-Teilstrom A

13 Konversionsrest-Teilstrom B

14 Konversionsrest-Teilstrom C

15 Konversionsrest-Teilstrom D 16 Dehydrierung durch Trennung (Separation) in eine eher feste und eine eher flüssige Phase, wobei die eher flüssige Phase als Prozesswasser eingesetzt werden kann, und/oder Extrahierung organischer Nährstoffe

17 Prozesswasser, vorzugsweise Nährstoff-haltig

18 Zerkleinerung

19 Pelletierung / Brikettierung

20 Erzeugung von Bedingungen, die zumindest eine teilweise chemisch-physikalische Stabilisierung des im Konversionsrest noch enthaltenen atmosphärischen Kohlenstoffs erlauben

21 Durchführung der chemisch-physikalischen Stabilisierung atmosphärischen Kohlenstoffs, vorzugsweise mittels einer Karbonisierung, besonders vorzugsweise mittels einer Pyrolyse oder Torrefizierung

22 Resultierender stabilisierter Kohlenstoff, vorzugsweise enthalten in Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks (BK-Masse E)

23 Resultierender teilstabilisierter Kohlenstoff, vorzugsweise enthalten in Bio-

/Pflanzenkohle/Biokoks (BK-Masse F)

24 Resultierender nicht stabilisierter Kohlenstoff, vorzugsweise enthalten in Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks (BK-Masse G)

25 Aufladung der Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks-Massen E bis G mit organischen Nährstof- fen, vorzugsweise mit organischen Nährstoffen, die gemäß 16 aus dem Konversionsrest extrahiert wurden, besonders vorzugsweise durch Ablöschen des heißen Outputs der Pyrolyse/Torrefizierungs-Vorrichtungen mit der bei 16 gewonnenen eher flüssigen Phase

26 Vermischung der gemäß 25 aufgeladenen Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks-Massen E bis G zu einer Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixtur H bzw. die Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks- Mixtur H selbst

27 Vermischung der gemäß 26 angemischten Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixtur H mit dem Konversionsrest-Teilstrom D zu einer Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest- Mischung I bzw. die Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest-Mischung I selbst

28 Ggf. Pelletierung der gemäß 26 gewonnenen Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixtur H, die auch nur eine Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Masse E bis G sein kann, und/oder der gemäß

27 gewonnenen Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest-Mischung I,

29 Ggf. Zwischenlagerung der gemäß 28 pelletierten Bio-/Pflanzenkohlen/Biokoks-Massen E bis G, der Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixtur H und/oder der Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest-Mischung I, vorzugsweise in Silos 29

30 Abfüllung der losen und/oder pelletierten Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse, vorzugsweise in BigBags

31 Distribution der ggf. in BigBags abgepackten Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse, vorzugsweise an regionale Verteilstellen Beladung land-/forstwirtschaftlicher Dünger-, Gülle- und/oder Festmist- Streuvorrichtungen ggf. nach einer weiteren Zwischenlagerung in den land- oder forstwirtschaftlichen Betrieben und Ausbringung der Bio-/Pflanzenkohlen/Biokokse E bis G bzw. mit Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixturen H bzw. mit Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks- Konversionsrest-Mischungen I vorzugsweise zusammen mit Dünger, Festmist und/oder Gülle

Einarbeitung d in den landwirtschaftlich genutzten Boden, vorzugsweise durch Unterpflügen, besonders vorzugsweise durch Unterpflügen in die Ackerkrume

Wirkung der in den landwirtschaftlichen Boden eingearbeiteten Bio- /Pflanzenkohlen/Biokokse bzw. Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Mixturen bzw. Bio- /Pflanzenkohle/Biokoks-Konversionsrest-Mischungen, die in Abhängigkeit von der in den Boden eingearbeiteten Bio-/Pflanzenkohle/Biokoks-Art (E bis I) im Boden und in der Erdatmosphäre unterschiedlich ausfällt

ekuperation atmosphärischen C0 ₂ s I, das bei der ein- oder mehrstufigen Konversion gemäß 4 von ggf. vorbehandelter Biomasse 3 in einen erzeugten Energieträger 5 entsteht

Rekuperation atmosphärischen C0 ₂ s II, das bei der (Teil-)Stabilisierung 21 atmosphärischen Kohlenstoffs entsteht

Ggf. Reinigung des gemäß 35 und/oder 36 rekuperierten atmosphärischen C0 ₂ s Verflüssigung des gemäß 35 und/oder 36 rekuperierten atmosphärischen C0 ₂ s

Sequestrierung atmosphärischen C0 ₂ s in Kohlenstoff-Senken

Substitution fossilen C0 ₂ s mit atmosphärischem C0 ₂

Herstellung synthetischen Kraft-, Heiz- oder Brennstoff aus atmosphärischem C0 ₂