Das Hauptziel des noch bis Ende des Jahres laufenden Projekts BioBrick2 ist es, den Einsatz von Biomasse und biogenen Reststoffen für die Prozesswärmebereitstellung in Hochtemperaturprozessen voranzutreiben, um fossile Energieträger zu ersetzen. Damit kann die Importabhängigkeit der Branche reduziert und Treibhausgasemissionen gesenkt werden.
In der Ziegelindustrie wird Wärme für die Brennprozesse zum überwiegenden Teil aus Erdgas bereitgestellt. Allein in Deutschland beträgt der jährliche Verbrauch ca. 4,8 TWh, dies sind 89 Prozent des Gesamtwärmeverbrauchs der Branche. „Unter den klimafreundlichen Energiequellen hat Biomasse den Nachteil, dass durch konventionelle Verbrennung nur Temperaturen von ca. 500 Grad erreicht werden können“, heißt es beim Fraunhofer Umsicht. Strom, Wasserstoff oder Biomethan schafften bis zu 1.500 Grad. Ein Lösungsansatz aus dem Bereich der Bioenergie ist die Holzvergasung: hier sind bis zu 1.100 Grad möglich, aber nur mit einer angepassten Brennertechnik, bei der die Verbrennung des erzeugten Synthesegases die Hochtemperatur-Prozesswärme bereitstellt.
Inbetriebnahme und Realbetrieb bei ABC-Klinker
Ende 2023 wurde nach der Installation der modifizierten Gasbrenner sowie der Gasregelstrecke ein Burkhardt Holzvergaser V3.90S bei ABC-Klinker im Werk Schüttdorf in Betrieb genommen. Der Holzvergaser, in einem Spezial-Container fertig installiert, verkabelt und verrohrt, ermöglicht eine nahtlose Integration in das bestehende System.
Bei der Inbetriebnahme wurden zunächst an einer Brennerreihe im Tunnelofen die mit Erdgas betriebenen Brenner durch adaptierte Brenner für die Nutzung von Holzgas ersetzt. Es konnte ein stabiles Flammenbild erzeugt werden, womit die technische Machbarkeit des Konzepts gezeigt war. Seit Mitte 2024, nach der Winterpause des Ziegelwerks, läuft der Tunnelofen auf drei der insgesamt zehn Brennerreihen kontinuierlich mit Holzgas. „Der Betrieb des Holzvergasers verläuft bisher stabil. Weder negative Einflüsse auf die Ofentemperaturen noch auf die Optik oder Qualität der Klinker wurden festgestellt.“
Strategien für vollständig CO₂-neutralen Betrieb sollen entwickelt werden
Im weiteren Verlauf des Projekts sollen Langzeittests der direkten Holzgasnutzung im Tunnelofen durchgeführt werden. Schwerpunkt der Untersuchungen sind das Lastwechselverhalten des Vergasers, beispielsweise bei Schubzeiten, sowie detaillierte Betrachtungen der Temperaturverteilung, der Rauchgaszusammensetzung und mögliche Auswirkungen auf die Produkte. Parallel dazu werden den Angaben zufolge Strategien für einen vollständig CO₂-neutralen Betrieb entwickelt und eine techno-ökonomische Bewertung der Direktgasnutzung auf Basis der gewonnenen Ergebnisse vorgenommen.
Die Nutzung von Biomasse im Vergaser könnte einen noch einen zusätzlichen Nutzen mit sich bringen: Die Rückstände aus der Holzvergasung – die Vergaserasche – wurde versuchsweise als Porosierungsmittel eingesetzt. Bis zu 0,8 Masseprozent Vergaserkohle, bezogen auf das Nassgewicht des Ziegels, ließen sich einbringen.
An BioBrick2 sind neben dem Fraunhofer Umsicht die Firma Burkhardt als Vergaserhersteller und ein Klinkerwerk der ABC-Klinkergruppe als aktiver Referenzbetrieb für die Ziegelbranche beteiligt.