WO2016150422A2 - Verfahren zum umwandeln in und speichern als verwertbare energie aus sekundären biologischen materialien, umhüllungsverfahren, sowie umhüllungsvorrichtung und umhüllungsmaterial hierfür - Google Patents

Verfahren zum umwandeln in und speichern als verwertbare energie aus sekundären biologischen materialien, umhüllungsverfahren, sowie umhüllungsvorrichtung und umhüllungsmaterial hierfür Download PDF

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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to a method for converting into and storing as usable energy from secondary biological materials, a wrapping method, as well as a
  • Enveloping device and a wrapping material for this One could describe the field on which the invention takes place, also of nutrient recycling or the
  • the invention further relates to a wrapping method and a wrapping apparatus as disclosed, for example, in PCT / DE2015 / 000346.
  • the invention relates to a gas-tight stretchable film, as disclosed in DE 20 2015 002 302.
  • the contents of this international patent application and utility model are incorporated by reference in their entirety.
  • Invention for example, leftovers, slaughterhouse waste, fats, fruit waste, vegetable waste, compost in all stages,
  • Bioenergy refers to energy derived from biomass. There are different forms of energy such as heat, electrical energy or fuel for internal combustion engines.
  • biomass in which the energy is chemically stored, is also called bioenergy.
  • Main source of energy renewable resources are used.
  • the primary aim of this invention is to convert the biomass present so residues of food and human and animal excreta directly into usable energy. It would then not be used agricultural land to
  • the problem underlying the invention is solved by a method for converting into and storing as recoverable energy from secondary biological materials all the features of claim 1, a wrapping method for portionwise sealing of secondary biological material according to claim 3, a wrapping apparatus according to claim 4 and a wrapping material according to claim 5.
  • Secondary biomass can help reduce greenhouse gas emissions. Combustion of biomass releases only as much carbon dioxide as was previously absorbed by photosynthesis from the atmosphere. at
  • nitrous oxide or methane arise, which are also used in addition to the solids and
  • This idea is based on the invention, which deals, for example, with how to handle the secondary bioenergy up to their recovery in order to be able to manage it.
  • Bioenergy can be used together with biogenic residues
  • bioenergy unlike wind and solar power, is easily storable, it is seen as an important balancing energy for the future power supply (virtual power plant).
  • the aim of the invention is to create a type of power generation that uses existing secondary biomass to generate energy.
  • the secondary biomass is packaged directly by the end user / producer and possibly stored, that in particular by the nature of the packaging independently storable energy, such as methane, is generated.
  • the invention proposes, in particular human u. turning animal fecal matter into energy, especially because human or animal waste is not just a source of methane but also a generator. So far, aqueous biomass waste from humans and animals, ie especially from the sewage systems of our cities and the waste from agriculture, are not used efficiently. Between two films can be adjusted according to an inventive concept, over or under pressure to gas from an inner bag
  • the pore size of the inner film corresponds to the substance to be passed through.
  • a classification effect can be achieved by an enclosure according to the invention.
  • a solution according to the invention consists in a
  • Packaging unit for secondary biomass proposes an advantageous coating apparatus which packs the secondary biomass in portions into wrapping material according to the invention.
  • the inventive packaging advantageous embodiments consists of several
  • Layers for example a plurality of films or laminated films, each film or film layer having certain properties, for example, secondary biomass in storable energy, e.g. Converts methane gas or other forms of energy sources and stores them at the same time.
  • secondary biomass in storable energy e.g. Converts methane gas or other forms of energy sources and stores them at the same time.
  • a wrapper in the sense of the invention is not just a foil or a paper into the or the secondary organic
  • Wrapping material according to the invention may also be a continuous material from a magazine, a disposable glove or a Sanitary articles such as diapers or sanitary napkins or parts thereof or therefrom.
  • Embodiments of the invention preferably utilize methane gas patterns and heat, such as solar energy, that radiates to black cladding stored in the open air.
  • meat packaging methods are known in which, for example, nitrogen is added before or during gas-tight sealing to primary organic material, so that at least aerobic bacterial activity is slowed down. Exactly completely different from that lies
  • Nitrogen would, for example, after expiration of the
  • Enveloping surface set preferably with passage of oxygen into the envelope interior.
  • organic substances are decomposed by the action of bacteria.
  • methane gas which is usually fed to a generator for generating electrical energy, which is fed into a supply network.
  • a significant influencing factor here is the
  • Propagation rate of beneficial bacteria One problem is that the biomass contains bacteria that compete with each other. This problem solves a favorable one
  • decomposing biomass suitable preparations are added to promote the proliferation of beneficial bacteria. Both the effectiveness of basically known preparations and the required amount of preparation per ton of biomaterial has been found to be unsatisfactory.
  • the present invention therefore sought to improve such a preparation such that with a comparatively low
  • Amount of preparation the proliferation of beneficial bacteria is sufficiently supported. The preparation becomes one after
  • a nutrient medium may be coated, which promotes the multiplication of the preparations and at the same time inhibits the multiplication of other bacteria not considered useful bacteria.
  • the first component of a coating consists of material that offers the bacteria an optimal environment for propagation.
  • Envelope materials or the wrapping materials themselves contain, for example, in increased concentration,
  • Clay minerals vegetable amino acids, salts, alkalis, nutrient salts,
  • Amino acids and or proteins namely plant, animal or synthetic proteins.
  • the packaging unit for the secondary biomass is a
  • Propagation conditions are provided. After a suitable initial ignition, the material continues to have a positive effect on the proliferation of bacteria, but these are already strengthened so that significant
  • inorganic substances were preferably used.
  • clay minerals such as montmorillonite, vermikullite, kaolin.it, ground meal in combination with open-minded or not
  • inorganic substances may also be used.
  • Oxides, hydroxides and salts such as potassium, sodium, calcium,
  • the sulfur compounds protect the engines of the power generators from sulfuric acid corrosion and correct or buffer the pH in the packaging unit.
  • Embodiments use inorganic substances.
  • Phosphate and trace nutrients are used to compensate for the absence of
  • organic matter e.g., corn
  • fermenter e.g., a fermenter
  • a fifth component are preferably organic
  • At least one layer has a reinforced perforated edge or a bottom and at least one side wall, between layers a regulating functional unit, in particular a paste or sealing liquid, which during deformation of the
  • wrapping materials according to the invention have two or more films which can be joined together by embossing a gas-tight seam, so that a cavity results.
  • At least one inner layer reacts on the wrapped in the envelope
  • the envelope is weldable at a maximum of 70 ° C.
  • At least one layer is metal-coated, so that after it kinks, the shock waves generated thereby cause a spontaneous crystallization of a salt of a supersaturated solution taken in an intermediate layer, whereby heat is released.
  • Inventive wrapping materials has the secondary biological material facing surface of the wrapping material after wrapping methanogen or
  • Inventive wrapping materials the envelope on an adhesive, in particular an adhesive which can be cured by means of an external power source, for example when unwinding from a magazine.
  • Inventive wrapping materials is strong
  • absorbent material is distributed between two films so that moisture penetrating through a microperforated film causes the absorbent material to swell and consequently the film closes tightly.
  • the layering with various films has a classifying effect, with the result that the coating in certain areas accumulates certain substances.
  • film is understood here not limited to plastic. Foil may be after understanding this
  • Fig. 1 is a schematic representation with perspective
  • FIG. 3 the wrapping apparatus of Figure 1 in a highly simplified sketch to a downwardly open
  • Fig. 4 is a graphic illustration of the
  • FIG. 5 shows a perspective sketch of a rubbish bin comprising the wrapping device according to the invention according to FIG. 2 in the closed sealing position
  • FIG. 6 shows the trash can from FIG. 5 in the open loading position according to FIG. 1, FIG.
  • FIG. 7 shows the trash can from FIG. 5 in the ejection position according to FIG. 3, FIG.
  • FIGS. 9 to 13 are sketches for further embodiments of a wrapping material.
  • FIGS. 1 to 3 and 5 to 7 show an exemplary embodiment of a covering device 1 according to the invention
  • the wrapping device 1 has a filling opening 12 for receiving a portion of the to be closed secondary biological material on a wrapping material 20 in a receiving body 14. In this illustrated
  • Embodiment is the receiving body 14 symmetrically opposite a second receiving body 15, via which also a wrapping material 30 runs in the direction of movement 0.
  • Embodiment the secondary organic material between them.
  • the receiving body 14, 15 are received in a common motion coordinator, not shown, which provides for propulsion of the portion in at least the direction of movement 0. For this purpose, it moves both receiving body of a single synchronous similar movement from an open loading position (Fig. 1, 6) in a closed sealing position (Fig. 2, 5) passing into a downwardly open
  • the filling opening 12 is arranged transversely to the direction of movement O between two, each with a wrapping material 20, 30 filled, not shown magazines.
  • the receiving body 14, 15 funtkion Schlieren in their sealing position as a union device, which in the field of
  • Filling opening 12 namely around it, is arranged to the wrapping materials 20, 30 together to connect the secondary biological material.
  • the only motion influenced by the motion coordinator causes, in its similar course of motion, successive or at least partially simultaneously occurring: a
  • This method first extracts the secondary biological material from a biobin according to the illustrated embodiment.
  • Secondary biological material is packaged in portions in at least one layer of gas-tight wrapping material.
  • the packaged material is transported and preferably stored in the sun, wherein the wrapping material and / or a substance added to the secondary biological material
  • Embodiment in treatment towers in which first methane gas is removed.
  • the degassed wraps are subsequently burned, for example for heating a
  • Coating materials roughly sketched in their composition.
  • An upper portion of a wrapper could have a foil portion of memory plastic. Its pores open and close depending on temperature, pressure or voltage. The valve function is open and closed
  • electrostatically activated or mechanically by swelling interlayer material For example, electrostatically activated or mechanically by swelling interlayer material.
  • FIG. 9 shows a thermally insulated outer foil
  • At least one of the films used in this embodiment is coated with a methane gas generator.
  • Another film is coated with an absorber.
  • the release layer has pore sizes of about 0.15 mm to pass water molecules.
  • Another foil can be targeted only in one direction methane gas pass into a special chamber. This is how you get started
  • the structure of a film takes into account the molecular size and spatial structure of methane.
  • a membrane allows the methane gas to pass into a separate chamber.
  • FIG. 13 shows a foil with solar energy storage.
  • a coating with fluorescent properties is provided.
  • an outer foil is dyed black. So almost the function of a natural plant leaf is achieved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umwandeln in und Speichern als verwertbare Energie aus sekundären biologischen Materialien, welches erfindungsgemäß das sekundäre biologische Material zunächst in zumindest einem in zumindest einer Schicht gasdichten Umhüllungsmaterial portionsweise verpackt, transportiert und lagert. Hierbei fördert das Umhüllungsmaterial und/oder ein dem sekundären biologischen Material zugegebener Stoff zumindest eine Gasbildung in der Umhüllung. Ferner betrifft die Erfindung ein Umhüllungsverfahren zum portionsweisen Verschließen von sekundärem biologischem Material in Umhüllungen mit zumindest einer Transportvorrichtung, welche dazu bestimmt ist gemeinsam mit dem ersten Umhüllungsmaterial eine Aufnahmevertiefung auszubilden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Umhüllungsvorrichtung zum portionsweisen Verschließen von sekundärem biologischem Material in einer abgedichteten Umhüllung je Portion mit zumindest einer Befüllöffnung zum Aufnehmen einer Portion des zu verschließenden sekundären biologischen Materials auf einem Umhüllungsmaterial in zumindest einem Aufnahmekörper. Ein erfindungsgemäßes Umhüllungsmaterial besteht aus einer flächigen einzigen Bahn oder in mehreren Schichten mehreren flächigen Bahnen oder einem Schlauch, mit zumindest einer gasundurchlässigen Schicht.

Description

Verfahren zum Umwandeln in und Speichern als verwertbare
Energie aus sekundären biologischen Materialien,
Umhüllungsverfahren, sowie Umhüllungsvorrichtung und
Umhüllungsmaterial hierfür
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umwandeln in und Speichern als verwertbare Energie aus sekundären biologischen Materialien, ein Umhüllungsverfahren, sowie eine
Umhüllungsvorrichtung und ein Umhüllungsmaterial hierfür. Man könnte zum Beschreiben des Feldes, auf dem die Erfindung stattfindet, auch von Nährstoffrecycling oder der
Rückgewinnung brauchbarer Stoffe z.B. aus Urin oder von sekundärer Bioenergie sprechen. Die Erfindung betrifft ferner ein Umhüllungsverfahren und eine Umhüllungsvorrichtung, wie beispielsweise in PCT/DE2015/000346 angegeben. Insbesondere bezüglich des Umhüllungsmaterials betrifft die Erfindung eine gasdichte dehnbare Folie, wie in DE 20 2015 002 302 angegeben. Der Inhalt dieser internationalen Patentanmeldung und dieses Gebrauchsmusters ist per Verweis vollumfänglich einbezogen.
Als sekundäre biologische Materialien berücksichtigt die
Erfindung beispielsweise Speisereste, Schlachtabfälle, Fette, Obstabfälle, Gemüseabfälle, Kompost in allen Stadien,
Klärschlämme, benutzte Windeln, benutzte Hygieneartikel, proteinreiche Industrieabfälle, kohlenhydratreiche
Industrieabfälle, Fettabscheiderrückstände .
Die heutige Energieversorgung wird in erster Linie von den fossilen Energieträgern Öl, Kohle und Erdgas sowie von nuklear erzeugter Energie getragen. Daraus resultierende Probleme und Risiken sind hinlänglich bekannt. Die Möglichkeiten der
Nutzung erneuerbarer Energien sind bekanntermaßen vielfältig. Verschiedene Technologien ermöglichen seit Langem eine direkte
Bestätigungskopie| (z.B. Photovoltaik) oder indirekte (z.B. Wasser und Windkraft, sowie Bioenergien) Nutzung der Sonnenenergie. Große
Erwartungen werden in die energetische Nutzung von Biomasse gelegt. In Europa und Deutschland ist Biomasse der bisher meist genutzte regenerative Energieträger. Nach Wunsch der Europäischen Union soll Biomasse - aufgrund der großen
unerschlossenen Potenziale und der relativen Marktnähe im Vergleich zu vielen anderen Optionen der Nutzung regenerativer Energien - in Zukunft einen noch größeren Beitrag im
Energiesystem leisten und damit merklich am Aufbau einer zukünftig umweit- und klimaverträglichen und somit
nachhaltigeren Energieversorgung mitwirken.
Bioenergie bezeichnet Energie, die aus Biomasse gewonnen wird. Dabei werden verschiedene Energieformen wie Wärme, elektrische Energie oder auch Kraftstoff für Verbrennungsmotoren
eingeschlossen. Oft wird auch Biomasse, in der die Energie chemisch gespeichert ist, als Bioenergie bezeichnet. Als
Hauptenergiequelle werden nachwachsende Rohstoffe verwendet.
Das vorrangige Ziel dieser Erfindung ist es, die vorhandene Biomasse also Reste aus Lebensmitteln und menschlichen und tierischen Exkrementen direkt in nutzbare Energie umzuwandeln. Es müssten dann nicht Agrarflächen genutzt werden, um
ausschließlich für die Energieerzeugung Biomasse zu erzeugen. Ein Vorteil der sekundären Biomasse, die nicht aus extra angebauten Energiespendern besteht, basiert auf
ihrer ständigen Verfügbarkeit, insbesondere dort, wo auch viel Energie benötigt wird. Vorkommen von fossilen Energieträgern könnten bei Nutzung von sekundärer Biomasse geschont werden.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird gelöst durch ein Verfahren zum Umwandeln in und Speichern als verwertbare Energie aus sekundären biologischen Materialien umfassend sämtliche Merkmale des Anspruchs 1, ein Umhüllungsverfahren zum portionsweisen Verschließen von sekundärem biologischen Material nach Anspruch 3, einer Umhüllungsvorrichtung nach Anspruch 4 und ein Umhüllungsmaterial nach Anspruch 5.
Vorteilhafte Aus ührungsformen sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
Sekundäre Biomassen können zur Verringerung der Treibhausgas- Emissionen beitragen. Bei der Verbrennung von Biomasse wird nur soviel Kohlendioxid freigesetzt, wie auch zuvor bei der Photosynthese aus der Atmosphäre aufgenommen wurde. Bei
Bioenergien aus Exkrementen, Lebensmittelresten etc. muss berücksichtigt werden, dass bei der Erzeugung und
Nutzung beispielsweise Lachgas oder Methan entstehen, das außer den festen Stoffen ebenfalls genutzt werden und
gespeichert werden kann. Dieser Gedanke liegt der Erfindung zugrunde, die sich beispielsweise damit beschäftigt, wie man die sekundäre Bioenergie bis zu ihrer Verwertung handhaben kann, um damit wirtschaften zu können.
Zusammen mit biogenen Reststoffen kann Bioenergie nach
öffentlich recherchierbaren Quellen 16 bis 35 Prozent des Weltenergiebedarfs bereitstellen. Aufgrund wirtschaftlicher und politischer Restriktionen sei eine Abschöpfung des
Potenzials jedoch womöglich nur etwa zur Hälfte möglich (d. h. 8 bis 17,5 Prozent des Weltenergiebedarfs). Beachtet bei all diesen Berechnungen und Untersuchungen ist nicht die weitere Verwertung der sekundären Biomasse. Zusammen mit biogenen Reststoffen kann die Hälfte des gesamten Weltenergiebedarfs mithilfe von sekundärer Biomasse gedeckt werden, ohne
dass Nutzungskonkurrenzen zu Naturschutz oder
Nahrungsmittelversorgung entstehen würden. Allein in Deutschland landen jedes Jahr rund 18,4 Millionen Tonnen an Nahrung im Müll. Werden Biotreibstoffe in intensiver Landwirtschaft angebaut, führt dies zu Umweltbelastungen. In der Regel werden Pestizide und mineralische Dünger eingesetzt, die zu Gewässer- und Grundwasserbelastung führen können und deren Herstellung zudem sehr energieintensiv ist.
Da Bioenergie, anders als Wind- und Solarstrom, einfach speicherbar ist, wird sie als wichtige Regelenergie für die künftige Stromversorgung gesehen (virtuelles Kraftwerk) .
Wissenschaftler schlagen vor, Bioenergie zur kombinierten Strom- und Wärmeerzeugung (Kraft-Wärme-Kopplung) zu verwenden statt für Kraftstoffe. Ein Nachteil der im Moment benutzten Verfahren ist, dass sehr viel Energie aufgewendet wird, um die Biomasse herzustellen.
Gleichzeitig tüfteln Forscher, Entwicklungshelfer und
Ingenieure aus aller Welt bereits seit Jahrzehnten an der Toiletten-Frage. So gibt es zum Beispiel Trockentoiletten, bei denen die Fäkalien in einen strohgefüllten Behälter geleitet und kompostiert werden, Beutel-Toiletten, in denen Chemikalien die Keime abtöten, und Toiletten, die Urin zu Dünger
umwandeln.
Bisher hat allerdings keine dieser Technologien den Durchbruch gebracht. Dabei wird eine Lösung dringend gebraucht: Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation leben weltweit immer noch 2,5 Milliarden Menschen ohne Zugang zu einer Toilette.
Ziel der Erfindung ist es, eine Art der Energieerzeugung zu schaffen die vorhandene sekundäre Biomasse nutzt, um Energie zu erzeugen. Beispielsweise wird die sekundäre Biomasse direkt vom Endverbraucher / Erzeuger so verpackt und ggf. gelagert, dass insbesondere durch die Art der Verpackung selbständig speicherbare Energie, z.B. Methan, erzeugt wird.
Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung vor, insbesondere menschliche u. tierische Fäkalien in Energie umzuwandeln, vor allem weil die menschliche oder tierische Fäkalie nicht nur Methanspeicher sondern auch -erzeuger ist. Bisher werden wässrige Biomasseabfälle von Mensch und Tier, also vor allem aus den Kanalisationssystemen unserer Städte und den Abfällen aus der Landwirtschaft, nicht effizient genutzt. Zwischen zwei Folien lässt sich nach einem Erfindungsgedanken Über- oder Unterdruck einstellen, um Gas aus einem Innenbeutel
auszufiltern. Die Porengröße der inneren Folie entspricht dem durchzulassenden Stoff. So kann ein Klassierungseffekt durch eine erfindungsgemäße Umhüllung erzielt werden.
Eine erfindungsgemäße Lösung besteht in einer
Verpackungseinheit für sekundäre Biomasse. Die Erfindung schlägt eine vorteilhafte UmhüllungsVorrichtung vor, welche die sekundäre Biomasse portionsweise in erfindungsgemäßen Umhüllungsmaterial verpackt. Die erfindungsgemäße Verpackung vorteilhafter Ausführungsformen besteht aus mehreren
Schichten, beispielsweise mehreren Folien oder Schichtfolien, wobei jede Folien bzw. Folienschicht bestimmte Eigenschaften aufweist, beispielsweise sekundäre Biomasse in speicherbare Energie, z.B. Methangas oder andere Formen von Energieträgern umwandelt und gleichzeitig speichert.
Eine Umhüllung ist im Sinne der Erfindung nicht nur eine Folie oder ein Papier in die bzw. das sekundäres organisches
Material gewickelt wird, bis es dicht abschließt. Ein
Umhüllungsmaterial im Sinne der Erfindung kann auch sein ein Endlosmaterial aus einem Magazin, ein Einweghandschuh oder ein Hygieneartikel, wie Windeln oder Damenbinden oder Teile daraus oder daran.
Die Umhüllungsfolien können nach vorteilhaften
Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise derart
beschichtet sein, dass ein Gel auf der Folie zur Optimierung der Methangasbildung mindestens eine erste organische
Komponente sowie mindestens eine zweite anorganische
Komponente aufweist, so das eine Mikroorganismenflora auf der beschichteten Fläche eine deutlichen
Wirkungsgradsteigerung des Biogasprozesses erreicht, sekundäre Bioenergie also verstärkt in Methangas oder andere Formen von Energieträgen umwandelt. Zur Erzeugung von Energie aus sekundären Biomasse werden dabei nach vorteilhaften
Ausführungsformen der Erfindung bevorzugt Methangasbilder und Wärme genutzt, beispielsweise Sonnenenergie, die auf unter freiem Himmel zwischengelagerte schwarze Umhüllungen strahlt.
Zwar sind beispielsweise Fleischverpackungsverfahren bekannt, bei denen vor dem oder während des gasdichten Verschließens zu primären organischem Material beispielsweise Stickstoff zugegeben wird, sodass aerobe Bakterienaktivität zumindest gebremst wird. Genau davon völlig abweichend liegt der
Erfindung für den Fall Fleisch die Idee zugrunde, dass - zumindest ab einem gewissen Zeitpunkt - solche aerobe
Aktivität erwünscht ist, um Methan zu bilden. Daher haben vorteilhafte Umhüllungsmaterialien für Fleisch einen ersten Lebensabschnitt zum Haltbarmachen und einen zweiten
Lebensabschnitt zum gezielten Energie bereitstellen. Nach einer gewissen Haltbarkeit würden von hierfür entwickelten Umhüllungsmaterialien gezielt Methangasbildner aktiviert, sodass wegen der prallen Verpackung kein Zweifel mehr an der abgelaufenen Haltbarkeit bestehen kann. Auf diese Weise ließe sich mithin der Umetikettierschwindel unterbinden. Der
Stickstoff würde beispielsweise nach Ablauf der
Haltbarkeitsgrenze in kurzer Zeit an der inneren
Umhüllungsoberfläche abgebunden, bevorzugt unter Durchlass von Sauerstoff in das Umhüllungsinnere .
In einer vorteilhaften erfindungsgemäßen Umhüllung werden organische Stoffe durch Einwirkung von Bakterien zersetzt. Bei Verwendung geeigneter Bakterien entsteht hierbei Methangas, das üblicherweise einem Generator zur Erzeugung elektrischer Energie zugeführt wird, die in ein Versorgungsnetz eingespeist wird. Ein wesentlicher Einflussfaktor ist hierbei die
Vermehrungsrate der Nutzbakterien. Ein Problem besteht darin, dass in der Biomasse Bakterien enthalten sind, die miteinander konkurrieren. Dieses Problem löst eine vorteilhafte
Ausführungsform der Erfindung dadurch, dass der zu
zersetzenden Biomasse geeignete Präparate hinzugesetzt werden, um die Vermehrung der Nutzbakterien zu fördern. Sowohl die Wirksamkeit grundsätzlich bekannter Präparate als auch die erforderliche Präparatmenge je Tonne Biomaterial wird bisher als unbefriedigend empfunden. Die vorliegende Erfindung trachtete deswegen danach, ein solches Präparat derart zu verbessern, dass mit einer vergleichsweise geringen
Präparatmenge die Vermehrung der Nutzbakterien ausreichend unterstützt wird. Das Präparat wird dazu nach einer
erfindungsgemäßen Ausführungsform direkt in oder auf der
Verpackungseinheit für sekundäre Biomasse platziert. Auf einer vorteilhaften Umhüllungsfolie kann beispielsweise nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ein Nährboden beschichtet sein, der die Vermehrung der Präparate begünstigt und gleichzeitig die Vermehrung der nicht als Nutzbakterien angesehenen weiteren Bakterien hemmt . Diese Aufgabe wird nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform dadurch gelöst, dass die erste Komponente einer Beschichtung aus Material besteht, das den Bakterien eine optimale Umgebung zur Vermehrung bietet. Eine
Beschichtung der Folie oder die Folie selbst führt als
Nährboden zu einer optimalen Umgebung für die Nutzbakterien. Das Beschichtungsmaterial oder die Folie dient hierbei sowohl als zusätzliche Nahrung für die Bakterien und führt darüber hinaus zu optimalen Umgebungsbedingungen. Darüber hinaus wird die Vermehrung der nicht als Nutzbakterien angesehenen
weiteren Bakterien gehemmt.
Vorteilhafte Beschichtung erfindungsgemäßer
Umhüllungsmaterialien oder die Umhüllungsmaterialien selbst enthalten beispielsweise in erhöhter Konzentration,
Kombination oder Reinheit:
Kalium, Natrium, Ammonium, Magnesium,
Magnesiumalginate , Alkalimetalle oder Erdalkalimetalle,
Tonminerale , pflanzliche Aminosäuren, Salze, Laugen, Nährstoffsalze,
Spurennährelemente ,
Oxide, Hydroxide oder Carbonate, Phosphate oder
Spurennährelemente (Zn, Cu, Mn, Co, Ni, Mo, Cl, Se, und andere) ,
Aminosäuren und oder Proteine, nämlich pflanzliche, tierische oder synthetische Proteine.
Es kommen im Sinne der Erfindung alle Materialien in Betracht, die der Methangasbildung dienen. Die Folie einer vorteilhaften Ausführungsform gibt solche Förderstoffe als Restmonomer ab. Bei vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung ist die Verpackungseinheit für die sekundäre Biomasse auf ein
bestimmtes Biomaterial besonders abgestimmt.
Es zeigt sich als Vorteil der Erfindung, dass der Zusatz von Nährboden in oder auf der Verpackung von sekundärer Biomasse insbesondere zu einem Beginn der Biogasproduktion von
erheblichem Vorteil ist, da für die Nutzbakterien hierdurch gegenüber den weiteren Bakterien optimierte
Vermehrungsbedingungen bereitgestellt werden. Nach einer entsprechenden Initialzündung hat das Material zwar weiterhin eine positive Wirkung auf die Vermehrung der Bakterien, diese sind jedoch bereits derart gestärkt, dass deutliche
Vermehrungsvorteile gegenüber den weiteren Bakterien
vorliegen. Nach der entsprechenden Initialzündung besteht ein wesentlicher Teil der fördernden Wirkung des Beschichtung Materials in einer Optimierung des Stoffwechsels der
Nutzbakterien und einer hierdurch gesteigerten Produktion an Biogas .
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist eine erste
Komponente der Beschichtung auf Basis von biologischem
Material hergestellt, das den Bakterien als Nährboden dient. Das Ziel war es beispielsweise, das gesamte
Beschichtungsmaterial mit Alkalimetallen wie Kalium, Natrium, Ammonium, Magnesium usw. mit Wasserzusatz so aufzuschließen, dass eine Beschichtung entsteht die als Trägermaterial für z.B. Kalium-, Natrium-, Ammonium- oder Magnesiumalginate zweckmäßig ist. Auch für Aminosäuren, Vitamine, Hormone, Laminarin, Focucin, Betain und viele andere pflanzliche
Stoffe.
Als zweite Komponente solcher vorteilhafter Ausführungsformen wurden bevorzugt anorganische Stoffe verwendet. Tonminerale, wie Montmorillonit , Vermikullit, Kaolin.it, Gesteinsmehle in der Kombination mit aufgeschlossenen oder nicht
aufgeschlossenen Algen führten zur Verbesserung der Biogas- und Methangas-Bakterien. Es werden vorteilhaft geringe Mengen an Tonmineralen für die bessere Aktivität der Bakterien in der Kombination verwendet.
Als dritte Komponente solcher vorteilhafter Ausführungsformen können ebenfalls anorganische Stoffe verwendet werden. Oxide, Hydroxide und Salze wie Kalium-, Natrium-, Kalzium-,
Magnesium-, Eisen- und Ammonium-Salze dienen in der
Kombination zur verbesserten Schwefel-Bindung . Bei Erzeugung von Strom schützen die Schwefel Verbindungen die Motoren der Stromgeneratoren vor Schwefelsäurekorrosion und korrigieren oder puffern den pH-Wert in der Verpackungseinheit.
Auch als eine vierte Komponente besonders bevorzugter
Ausführungsformen kommen anorganische Stoffe zum Einsatz.
Phosphat und Spurennährelemente (Zn, Cu, Mn, Co, Ni, Mo, Cl, Se, und andere) dienen dem Ausgleich beim Fehlen in
organischen Masse (z.B. bei Mais) im Fermenter.
Als eine fünfte Komponente werden bevorzugt organische
Substanzen eingesetzt. Aminosäuren und oder Proteine
(pflanzliche, tierische oder synthetische) verbessern die Zusammensetzung und die Aktivität der Mikroorganismen, insbesondere wenn Lebensmittelabfall genutzt wird.
Die Symbiose zwischen acetogenen und methanogenen Bakterien und das biologisches Gleichgewicht bleiben erhalten, nur der Abbau der organischen Substanz wird beschleunigt. Die
Förderung der acetogenen und methanogenen Bakterien führt dazu, dass Essigsäure, Propionsäure u.a. org. Säuren abgebaut werden und ein "Umkippen" in der Verpackungseinheit verhindert wird.
Nach weiteren vorteilhaften Ausführungsformen
erfindungsgemäßer Umhüllungsmaterialien weist zumindest eine Schicht einen verstärkten perforierten Rand oder einen Boden und wenigstens eine Seitenwand auf, dabei zwischen Schichten eine regulierende funktionelle Einheit, insbesondere eine Paste oder Dichtflüssigkeit, welche beim Verformen der
Umhüllung deren Gasdichtigkeit garantiert.
Weiteren vorteilhaften Ausführungsformen erfindungsgemäßer Umhüllungsmaterialien weisen zwei oder mehrere Folien auf, die durch Prägen einer gasdichten Naht miteinander verbunden werden können, sodass sich ein Hohlraum ergibt.
Nach weiteren vorteilhaften Ausführungsformen
erfindungsgemäßer Umhüllungsmaterialien reagiert zumindest eine innere Schicht auf die in der Umhüllung verpackten
Materialien durch Kontakt oder Ausgasung, insbesondere als ein Schrumpfen bei Kontakt mit Urin.
Nach weiteren vorteilhaften Ausführungsformen
erfindungsgemäßer Umhüllungsmaterialien ist die Umhüllung bei maximal 70 °C verschweißbar.
Nach weiteren vorteilhaften Ausführungsformen
erfindungsgemäßer Umhüllungsmaterialien ist zumindest eine Schicht metallbeschichtet, sodass nach ihrem Knicken die dabei erzeugten Schockwellen ein spontanes Auskristallisieren eines in einer Zwischenschicht gefassten Salzes einer übersättigten Lösung verursachen, wobei Hitze frei wird.
Nach weiteren vorteilhaften Ausführungsformen
erfindungsgemäßer Umhüllungsmaterialien weist die dem sekundären biologischen Material zugewandte Fläche des Umhüllungsmaterials nach dem Umhüllen Methanbildner oder
Methanogene auf, bei deren Energiestoffwechsel eine
Methanbildung stattfindet.
Nach weiteren vorteilhaften Ausführungsformen
erfindungsgemäßer Umhüllungsmaterialien weist die Umhüllung einen Kleber auf, insbesondere einen Kleber, der mittels einer externen Energiequelle ausgehärtet werden kann, beispielsweise beim Abrollen aus einem Magazin.
Nach weiteren vorteilhaften Ausführungsformen
erfindungsgemäßer Umhüllungsmaterialien ist ein stark
saugfähiges Material zwischen zwei Folien verteilt, sodass eine mikroperforierte Folie durchdringende Feuchtigkeit das saugfähige Material zum Quellen bringt und sich die Folie mithin dicht verschließt.
Nach weiteren vorteilhaften Ausführungsformen
erfindungsgemäßer Umhüllungsmaterialien weist die Schichtung mit diversen Folien einen Klassierungseffekt auf, sodass die Umhüllung in bestimmten Bereichen bestimmte Stoffe anreichert.
Der Begriff Folie wird hier nicht auf Kunststoff beschränkt verstanden. Folie kann nach dem Verständnis dieser
Beschreibung auch zumindest teilweise aus Papier, Latex oder Kautschuk bestehen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in Figuren
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung mit perspektivischem
Blick auf für die Funktion wesentliche Teile einer
erfindungsgemäßen Umhüllungsvorrichtung in einer offenen
Beladestellung, Fig. 2 die Umhüllungsvorrichtung aus Figur 1 in stark vereinfachter Skizze zu einer geschlossenen
AbdichtungsStellung,
Fig. 3 die Umhüllungsvorrichtung aus Figur 1 in stark vereinfachter Skizze zu einer nach unten offenen
AuswurfStellung,
Fig. 4 eine plakative Veranschaulichung der
Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum
Umwandeln in und Speichern als verwertbare Energie aus
sekundären biologischen Materialien,
Fig. 5 eine perspektivische Skizze auf einen Mülleimer umfassend die erfindungsgemäße Umhüllungsvorrichtung nach Figur 2 in geschlossener AbdichtStellung,
Fig. 6 den Mülleimer aus Figur 5 in offener Beladestellung nach Figur 1,
Fig. 7 den Mülleimer aus Figur 5 in AuswurfStellung nach Figur 3 ,
Fig. 8 Skizzen zu erfindungsgemäßen Umhüllungsmaterialien nach diversen Ausführungsbeispielen,
Fig. 9 bis 13 Skizzen zu weiteren Ausführungsbeipielen eines Umhüllungsmaterials .
In den Figuren 1 bis 3 und 5 bis 7 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen UmhüllungsVorrichtung 1 zum
portionsweisen Verschließen von sekundärem biologischem
Material in einer abgedichteten Umhüllung je Portion
skizziert. Die Umhüllungsvorrichtung 1 hat eine Befüllöffnung 12 zum Aufnehmen einer Portion des zu verschließenden sekundären biologischen Materials auf einem Umhüllungsmaterial 20 in einem Aufnahmekörper 14. In diesem dargestellten
Ausführungsbeispiel steht dem Aufnahmekörper 14 symmetrisch ein zweiter Aufnahmekörper 15 gegenüber, über den ebenfalls ein Umhüllungsmaterial 30 in Bewegungsrichtung 0 abläuft.
Beide Umhüllungsmaterialien nehmen nach diesem
Ausführungsbeispiel das sekundäre organische Material zwischen sich auf.
Die Aufnahmekörper 14, 15 sind in einem gemeinsamen, nicht dargestellten Bewegungskoordinator aufgenommen, der für einen Vortrieb der Portion in zumindest der Bewegungsrichtung 0 sorgt. Dazu bewegt er beide Aufnahmekörper einer einzigen synchronen gleichartigen Bewegung folgend aus einer offenen Beladestellung (Fig. 1, 6) in eine geschlossene DichtStellung (Fig. 2, 5) übergehend in eine nach unten offene
AuswurfStellung (Fig. 3, 7).
Die Befüllöffnung 12 ist quer zur Bewegungsrichtung O gesehen zwischen zwei mit jeweils einem Umhüllungsmaterial 20, 30 gefüllten, nicht dargestellten Magazinen angeordnet.
Die Aufnahmekörper 14, 15 funtkionieren in ihrer Dichtstellung als eine Vereinigungseinrichtung, welche im Bereich der
Befüllöffnung 12, nämlich um sie herum, angeordnet ist, um die Umhüllungsmaterialien 20, 30 miteinander das sekundäre biologische Material umschließend zu verbinden. Die einzige durch den Bewegungskoordinator beeinflusste Bewegung bewirkt in ihrem gleichartigen Bewegungsverlauf aufeinander folgend oder zumindest teilweise gleichzeitig stattfindend: ein
Schließen der Aufnahmeöffnung 12 mit Komprimierung und/oder Volumenveränderungen einer Aufnahmeform, ein Abdichten der Umhüllung und ein Auswerfen der verpackten Portion. In Figur 4 ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Umwandeln in und Speichern als verwertbare Energie aus sekundären
biologischen Materialien skizziert. Dieses Verfahren entnimmt gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel zunächst das sekundäre biologische Material aus einer Biotonne . Das
sekundäre biologische Material wird in zumindest einer Schicht gasdichten Umhüllungsmaterials portionsweise verpackt. Das verpackte Material wird transportiert und bevorzugt in der Sonne gelagert, wobei das Umhüllungsmaterial und / oder ein dem sekundären biologischen Material zugegebener Stoff
zumindest eine Gasbildung in der Umhüllung fördert und / oder Harnstoff in eine separate Fraktion klassiert und / oder eine andere nutzbare Fraktion separiert. Beispielsweise findet dann begünstigt ein Gärprozess statt.
Die Portionen gelangen sodann nach dem dargestellten
Ausführungsbeispiel in Aufbereitungstürme, in welchen zunächst Methangas entnommen wird. Die entgasten Umhüllungen werden nachfolgend verbrannt, beispielsweise zum Beheizen eines
Hauses .
In Figur 8 sind Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer
Umhüllungsmaterialien grob in ihrem Aufbau skizziert. Ein oberer Bereich einer Umhüllung könnte einen Folienabschnitt aus Memorykunststoff aufweisen. Dessen Poren öffnen und schließen sich je nach Temperatur, Druck oder Spannung. Die Ventilfunktion ist mit offenen und geschlossenen
Ventildeckelchen skizziert. Die Ventilfunktion wir
beispielsweise elektrostatisch aktiviert oder mechanisch durch quellendes Zwischenschichtmaterial .
Figur 9 zeigt eine wärmeisolierte Außenfolie aufweisend
Eisenpulver, Kochsalz, Aktivkohle und / oder Wasser. So kann nach einer vorteilhaften Ausführungsform gezielt eine exotherme Reaktion ausgelöst werden.
Nach Figur 10 kann alternativ eine Trennschicht eine
Aufteilung in zwei Hauptkammern vorsehen. Zumindest eine der in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Folien ist mit einem Methangasbildner beschichtet. Eine weitere Folie ist mit einem Absorber beschichtet.
Nach Figur 11 weist die Trennschicht Porengrößen um etwa 0,15 mm auf, um Wassermoleküle durchzulassen. Eine weitere Folie lässt gezielt nur in eine Richtung Methangas in eine besondere Kammer passieren. So entsteht ein
Klassierungseffekt .
Nach Figur 12 berücksichtigt die Struktur einer Folie die Molekülgröße und räumliche Struktur von Methan. Eine
Außenhülle ist nach dieser Ausführungsform jedenfalls
gasdicht, insbesondere gegenüber Methangas. Innen, dem sekundären organischen Material zugewandt hingegen lässt eine Membran das Methangas in eine separate Kammer passieren.
Figur 13 zeigt eine Folie mit Solarenergiespeicher.
Beispielsweise ist eine Beschichtung mit floureszierenden Eigenschaften vorgesehen. Teilweise ist eine Außenfolie schwarz gefärbt. So wird fast die Funktion eines natürlichen Pflanzenblattes erreicht.

Claims

Ansprüche :
1. Verfahren zum Umwandeln in und Speichern als verwertbare Energie aus sekundären biologischen Materialien, welches Verfahren zunächst das sekundäre biologische Material in zumindest einem in zumindest einer Schicht gasdichten Umhüllungsmaterial portionsweise verpackt, das verpackte Material transportiert und lagert, wobei das
Umhüllungsmaterial und / oder ein dem sekundären
biologischen Material zugegebener Stoff zumindest eine Gasbildung in der Umhüllung fördert und / oder Harnstoff in eine separate Fraktion klassiert und / oder eine andere nutzbare Fraktion separiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach der oder während der Gasbildung mehreren nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 gefüllten Umhüllungen zunächst in einer Gasentnahmestufe ausschließlich Gas entnommen wird, und dass auf die Gasentnahmestufe folgend die noch gefüllten, jedoch zumindest teilweise entgasten
Umhüllungen einer Verwertungs- oder Verbrennungsstufe zugeführt werden.
3. Umhüllungsverfahren zum portionsweisen Verschließen von sekundärem biologischen Material in Umhüllungen mit
3.1 zumindest einer Transportvorrichtung für zumindest ein erstes, in zumindest einer Schicht gasdichtes
Umhüllungsmaterial (20, 30), welche Transportvorrichtung gemeinsam mit dem ersten Umhüllungsmaterial (20) eine AufnähmeVertiefung (12) auszubilden bestimmt ist,
3.2 zumindest einer Verschlusseinrichtung, welche das
sekundäre biologische Material mittels zumindest
Inkontaktbringen des biologisch abbaubaren
Umhüllungsmaterials mit sich selbst oder einem weiteren biologisch abbaubaren Umhüllungsmaterial gasdicht mittels Formschluss, Verkleben und/oder Verschweißen und/oder anderen Verschlussprinzipien zu verschließen bestimmt ist, und
3.3 zumindest einem zum Verschließen bewegbaren Körper (14, 15) ,
3.4 wobei das in die Aufnahmevertiefung (12) eingelegte
sekundäre biologische Material im Fall dessen
Komprimierbarkeit verdichtet oder es die
Aufnahmevertiefung ausfüllend in dieselbe gezwungen wird, das sekundäre biologische Material jedenfalls vor dem Verschließen zumindest weitgehend vakuumiert wird,
3.5 wobei ein noch nicht vollständig verschlossener
Kontaktbereich der Umhüllung solange geöffnet bleibt, bis ein hinteres Ende der Umhüllung abgedichtet wird.
4. Umhüllungsvorrichtung (1) zum portionsweisen Verschließen von sekundärem biologischen Material in einer
abgedichteten Umhüllung je Portion mit
4.1 zumindest einer Befüllöffnung (12) zum Aufnehmen einer Portion des zu verschließenden sekundären biologischen Materials auf einem Umhüllungsmaterial (20) in zumindest einem Aufnahmekörper (14) ,
4.2 einem Bewegungskoordinator für einen Vortrieb der Portion in zumindest einer Bewegungsrichtung (O) ,
4.3 wobei entweder
4.3.1 die Befüllöffnung (12) in Bewegungsrichtung (0) oder quer zur Bewegungsrichtung (O) gesehen zwischen zumindest zwei mit zumindest einem Umhüllungsmaterial (20) oder gleichen oder ungleichen Umhüllungsmaterialien (20, 30) gefüllten Magazinen angeordnet ist
4.3.2 oder zumindest ein solches Magazin (20, 30) zumindest
zwei gleiche oder nicht gleiche Umhüllungsmaterialien bevorratet, welche Umhüllungsmaterialien in
Bewegungsrichtung (O) gesehen vor dem Erreichen der
Befüllöffnung oder in der Befüllöffnung (12) getrennt vorliegen oder voneinander trennbar sind,
4.4 und mit einer Vereinigungseinrichtung, welche im Bereich der Befüllöffnung oder oberhalb der Befüllöffnung (12) angeordnet ist, um das Umhüllungsmaterial mit sich selbst oder die Umhüllungsmaterialien miteinander das sekundäre biologische Material umschließend miteinander zu
verbinden,
4.5 wobei eine einzige durch den Bewegungskoordinator
beeinflusste Bewegung in ihrem gleichartigen
Bewegungsverlauf zumindest des Aufnahmekörpers (14) bewirkt, nämlich aufeinander folgend oder zumindest teilweise gleichzeitig stattfindend:
4.5.1 ein Schließen der Aufnahmeöffnung mit Komprimierung und/oder Volumenveränderungen einer Aufnahmeform,
4.5.2 ein Abdichten der Umhüllung und
4.5.3 ein Auswerfen der verpackten Portion.
5. Umhüllungsmaterial, bestehend aus einer flächigen
einzigen Bahn oder in mehreren Schichten mehreren
flächigen Bahnen oder einem Schlauch, nämlich aus
Kunststofffolie (n) und / oder Papier, mit zumindest einer gasundurchlässigen Schicht, insbesondere aufweisend zumindest eine der folgenden Eigenschaften:
in zumindest einer Schicht undurchlässig für alle Gase beginnend mit der Molekülgröße von Methan und größer, in zumindest einer Schicht aufweisend eine Membran zum Trennen von Urin,
aufweisend eine perforierte Innenseite,
zumindest in einer Schicht wirkend als Vakuum Osmose
Filter,
mit verschiedene Härtegraden in Zonen, insbesondere in Zonen zwischen Schichten,
mit reaktivem Material zwischen Schichten,
mit zumindest einer Ventilschicht, aufweisend
verschließbare Poren, welche Poren sich insbesondere beim Befüllen oder Aufblähen nach Gasentwicklung schließen, gasdurchlässige Schichten von innen nach außen,
insbesondere um Methan zwischen zwei äußeren Schichten einzufangen,
gasdurchlässige Schichten von außen nach innen,
insbesondere um Sauerstoff an beispielsweise umhülltes Fleisch zu führen, sodass aerobe Prozesse begünstigt werden, durch Temperaturbeeinflussung schrumpfbar, zu
Volumenveränderung der Umhüllung, insbesondere zur
Unterstützung einer Vakuumierung,
einer mit zumindest teilweise tiefgezogenen Schicht, mit Materialien oder Nährböden beschichtete Umhüllung, die bei Kontakt mit dem sekundären biologischen Material reagieren,
aufweisend eine Schutzfolie auf zumindest einer Seite der Umhüllung, nach deren Entfernen ein Restmonomer frei wird und mit dem sekundären biologischen Material in Kontakt tritt,
einer sich nach gewisser Zeit auflösenden Schicht, einer phosphoreszierenden Schicht, deren Strahlung bevorzugt während des Umhüllens aktiviert wird, besonders bevorzugt mittels elektrostatischer Aktivierung beim
Abrollen eines Umhüllungsmaterials,
einer fluoreszierenden Schicht zum Aktivieren von
Vorgängen im sekundären biologischen Material,
einer Zwischenschicht aus Aktivkohle, insbesondere im
Fall sekundärer biologischer Materialien, welche giftige
Dämpfe absondern,
einer Wasserschicht im Fall einer Entsorgung radioaktiven sekundären biologischen Materials, beispielsweise im Krankenhaus ,
eine Oberfläche mit Mikrokugeln, die bei Druck platzen und beispielsweise Klebstoff absondern.
Umhüllungsmaterial nach Anspruch 5, ans Teil einer sterilen Verpackung mit innenliegendem Handschuh, wobei der Handschuh aus dem Umhüllungsmaterial gefertigt ist.
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