TY - THES

T1 - Bewertung der Energie- und Ressourceneffizienz von Bioraffinerien anhand von realen Fallbeispielen

AU - Aydudu, Emre

N1 - gesperrt bis 10-02-2027

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Aufgrund der aktuellen Entwicklungen, wie etwa dem Klimawandel oder der Verknappung fossiler Ressourcen, hat die kombinierte energetische und stoffliche Nutzung von Biomasse in entsprechenden Bioraffinerien besonders für Aufmerksamkeit gesorgt. Dazu wurden mehrere Forschungsarbeiten durchgeführt, die zum Ergebnis führen, dass eine kombinierte, energie- und ressourceneffiziente Bioökonomie anzustreben, unausweichlich ist. Aus diesem Anlass wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit Bioraffinerien mit verschiedenen Anlagen- und Verfahrenskonzepte analysiert und erarbeitet, die es ermöglichen sollen, eine kombinierte Betrachtung und Bewertung durch definierte Key Perfomance Indikatoren (KPIs) durchzuführen. Dazu wurde eine ausführliche Recherche durchgeführt, die den Stand der Technik von Bioraffinerien und die Möglichkeiten zur Bewertung von kombinierter Energie- und Ressourceneffizienz aufzeigen sollen. Anhand dieser Informationen wurde eine Bewertungsmethodik erstellt und in diesem Kontext war es die Aufgabe, Fallbeispiele zu definieren, diese durch Technologie- und Systemoptimierungen (Integration emergierender Technologien und Anwendung der Pinch-Analyse) in Bezug auf Energie- und Ressourceneffizienz zu verbessern und anhand von definierten KPIs die Veränderungen, die durch die definierten Optimierungsszenarien entstehen, in Bezug auf das Referenzszenario zu vergleichen und zu bewerten. Abschließend wurden die erarbeiteten Ergebnisse entsprechend grafisch dargestellt. Die Durchführung dieser Bewertung resultierte in globale KPIs (Endenergieverbrauch in Bezug auf die bereitgestellte Biomasse oder den Grad der Ressourcenrückgewinnung im gesamten System) und in Benchmark KPIs (Energieeinsparung, Prozesseffizienz oder Technologieverbesserung in Bezug auf eine Referenzszenario). Anhand der entwickelten KPIs konnte gezeigt werden, dass beispielsweise durch die Integration einer Membrandestillation in einer konventionellen Abwasserreinigungsanlage, eine Systemverbesserung von fast 45 % erreicht werden kann, doch durch den zusätzlich anfallenden Chemikalieneinsatz und Energiebedarf der eingesetzten Technologie, Forschungsbedarf in diesem Betrachtungsrahmen aufzeigt.

AB - Aufgrund der aktuellen Entwicklungen, wie etwa dem Klimawandel oder der Verknappung fossiler Ressourcen, hat die kombinierte energetische und stoffliche Nutzung von Biomasse in entsprechenden Bioraffinerien besonders für Aufmerksamkeit gesorgt. Dazu wurden mehrere Forschungsarbeiten durchgeführt, die zum Ergebnis führen, dass eine kombinierte, energie- und ressourceneffiziente Bioökonomie anzustreben, unausweichlich ist. Aus diesem Anlass wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit Bioraffinerien mit verschiedenen Anlagen- und Verfahrenskonzepte analysiert und erarbeitet, die es ermöglichen sollen, eine kombinierte Betrachtung und Bewertung durch definierte Key Perfomance Indikatoren (KPIs) durchzuführen. Dazu wurde eine ausführliche Recherche durchgeführt, die den Stand der Technik von Bioraffinerien und die Möglichkeiten zur Bewertung von kombinierter Energie- und Ressourceneffizienz aufzeigen sollen. Anhand dieser Informationen wurde eine Bewertungsmethodik erstellt und in diesem Kontext war es die Aufgabe, Fallbeispiele zu definieren, diese durch Technologie- und Systemoptimierungen (Integration emergierender Technologien und Anwendung der Pinch-Analyse) in Bezug auf Energie- und Ressourceneffizienz zu verbessern und anhand von definierten KPIs die Veränderungen, die durch die definierten Optimierungsszenarien entstehen, in Bezug auf das Referenzszenario zu vergleichen und zu bewerten. Abschließend wurden die erarbeiteten Ergebnisse entsprechend grafisch dargestellt. Die Durchführung dieser Bewertung resultierte in globale KPIs (Endenergieverbrauch in Bezug auf die bereitgestellte Biomasse oder den Grad der Ressourcenrückgewinnung im gesamten System) und in Benchmark KPIs (Energieeinsparung, Prozesseffizienz oder Technologieverbesserung in Bezug auf eine Referenzszenario). Anhand der entwickelten KPIs konnte gezeigt werden, dass beispielsweise durch die Integration einer Membrandestillation in einer konventionellen Abwasserreinigungsanlage, eine Systemverbesserung von fast 45 % erreicht werden kann, doch durch den zusätzlich anfallenden Chemikalieneinsatz und Energiebedarf der eingesetzten Technologie, Forschungsbedarf in diesem Betrachtungsrahmen aufzeigt.

KW - Biorefinery

KW - assessment

KW - energy efficiency

KW - resource efficiency

KW - membrane distillation

KW - wastewater treatment plant

KW - wastewater

KW - lignocellulose

KW - recovery

KW - pinch

KW - DEST-Tool

KW - optimization

KW - Bioraffinerie

KW - Bewertung

KW - Energieeffizienz

KW - Ressourceneffizienz

KW - Membrandestillation

KW - Abwasserreinigungsanlage

KW - Abwasser

KW - Lignozellulose

KW - Rückgewinnung

KW - Pinch

KW - DEST-Tool

KW - Optimierung

M3 - Masterarbeit

ER -