Verbundvorhaben: Untersuchungen der energetischen Nutzungsoptionen von Hanffaserreststoffen zur exemplarischen Einbindung in das Energiekonzept eines Verarbeitungsstandorts (HanfNRG)

Abstract

Thema: Bei der Herstellung von Naturfaserdämmstoffen aus Hanf fallen neben Hanffasern als Hauptprodukt zellulosehaltige Reststoffe in etwa gleicher Menge an. Für diese bestehen bislang nur eingeschränkte wirtschaftliche Verwertungsmöglichkeiten. Vor dem Hintergrund einer zunehmenden regenerativen Energieversorgung, begrenzter Ressourcen sowie der Notwendigkeit einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft gewinnt die energetische Nutzung biogener Rest- und Abfallstoffe zunehmend an Bedeutung. Ziel des Vorhabens HanfNRG war es, energetische Nutzungsoptionen für Reststoffe der Hanffaserverarbeitung zu untersuchen und exemplarisch in das Energiekonzept einer Hanffaserfabrik zu integrieren. Dadurch sollen die Ressourceneffizienz gesteigert, fossile Energieträger substituiert und die Wettbewerbsfähigkeit ökologischer Hanfdämmstoffe weiter verbessert werden. Ziele: Das übergeordnete Ziel des Vorhabens bestand in der Erweiterung der Rohstoffbasis für die Bioenergieerzeugung durch die Erschließung von Reststoffen der Industriehanfverarbeitung. Im Mittelpunkt standen die Untersuchung der Eignung verschiedener Reststofffraktionen für die Verfahren Biomassevergärung, Verbrennung, Vergasung und Pyrolyse sowie die Entwicklung technischer Konzepte für deren Integration in den Produktionsprozess einer Hanffaserfabrik. Methoden: Da Reststoffe der Hanffaserproduktion unregelmäßig und mit schwankender Qualität anfallen, wurden zunächst gemeinsam mit dem Praxispartner Verfahren zur Reststofferfassung, Lagerung und Vorbehandlung untersucht. Anschließend erfolgte eine umfassende Charakterisierung der wichtigsten Reststofffraktionen (Hanfschäben, Kurzfasern, Filterstaub, Erntereste sowie Extraktionsreste aus der Hanflebensmittelproduktion) hinsichtlich ihrer chemischen und energetischen Eigenschaften. Aufbauend darauf wurden Biogaspotenzialtests und Langzeitgärversuche durchgeführt sowie Pelletierungs-, Additivierungs-, Verbrennungs- und Vergasungsversuche vorgenommen. Ergänzend erfolgten Stoffstrom-, Energie-, Umwelt- und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen, um die verschiedenen Nutzungspfade technisch, ökologisch und ökonomisch zu bewerten. Ergebnisse: Das Projekt identifizierte wesentliche technische Herausforderungen bei der energetischen Nutzung von Hanffaserreststoffen und entwickelte hierfür erste Lösungsansätze. Durch die Optimierung der Reststofferfassung, Lagerung und Vorbehandlung konnte eine gleichmäßigere Ausgangsqualität der Biomasse erreicht werden. Die geringe Schüttdichte der Reststoffe (100-140 kg/m³) erschwert jedoch Transport und Lagerung, sodass eine standortnahe Nutzung bzw. eine vorherige Pelletierung vorteilhaft erscheint. Die Biogasuntersuchungen bestätigten die grundsätzliche Eignung der Reststoffe als Substrat, zeigten jedoch auch den Bedarf an einer angepassten Vorbehandlung und Verfahrenstechnik. Für die thermische Nutzung wurden geeignete Pelletbrennstoffe hergestellt und untersucht. Während bei der Verbrennung erhöhte Emissionen und Aschegehalte eine weitere Optimierung der Feuerungstechnik erforderlich machen, verliefen die Vergasungsversuche vielversprechend. Auf Grundlage der experimentellen Ergebnisse wurden Technologiekonzepte für die Integration der energetischen Reststoffnutzung in eine Hanffaserfabrik entwickelt und hinsichtlich ihrer ökologischen und ökonomischen Auswirkungen bewertet. Die Projektergebnisse bilden eine wichtige Grundlage für weiterführende Forschungsarbeiten und die praktische Umsetzung einer energetischen Reststoffnutzung in der Hanfindustrie.