Holzspäne emissionsarm trocknen

Kreisgas-Trocknungssystem mit überhitztem Wasserdampf – Anschließende Terpengewinnung erweitert Wertschöpfungskette – Forschungsverbund des Fraunhofer Instituts für Holzforschung und des Clausthaler Umwelttechnik-Instituts

Die Trocknung der Holzspäne ist ein energie- und emissionsintensiver Prozessabschnitt bei der Herstellung von Spanplatten. Das Fraunhofer Institut für Holzforschung, Wilhelm Klauditz Institut (WKI), Braunschweig sowie das Clausthaler Umwelttechnik-Institut GmbH (CUTEC), Clausthal-Zellerfeld entwickeln Verfahren entwickelt, wie diese Trocknung energiesparend erfolgt und im Anschluss Wertstoffe – vor allem Terpene – aus dem Trocknungsmedium gewonnen werden können. Das Forschungsprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Förderschwerpunkts „Integrierter Umweltschutz im Bereich der Holzwirtschaft“ gefördert.

Bislang werden zur Holztrocknung sogenannte Durchlaufsysteme eingesetzt. Das dabei entstehende geruchsintensive Wasserdampf-Luftgemisch enthält neben Wasserdampf Holzinhaltsstoffe wie Terpene, Wachse oder Harze, die auch als Wertstoffe angesehen werden können. Diese sogenannten Brüden werden nach entsprechender Reinigung über den Kamin in die Umgebung ausgestoßen. Ihre Inhaltsstoffe führen zu behördlichen Auflagen und Betriebseinschränkungen.

Das WKI entwickelte gemeinsam mit der SwissCombi W. Kunz dryTec AG ein Kreisgas-Trocknungssystem. Dabei wird anstelle von trockener Luft überhitzter Wasserdampf zur Trocknung eingesetzt. Im Vergleich zu konventionellen Trockneranlagen ist die Abgasreinigung prozessintegriert: Entstehende Abluft wird vor der Abgabe an die Umwelt in der Brennkammer thermisch behandelt.

In dem innovativen Trocknungsprozess wird das Trocknungsgas über einen neuartigen Gas-Gas-Wärmetauscher erhitzt. Das heiße Gas strömt in ein Drehrohr und treibt das in den Holzspänen enthaltene Wasser aus. Die Anreicherung des Wasserdampfs im kreislaufgeführten Trocknergas bewirkt eine verbesserte Wärmeübertragung. Durch die Kreislaufführung wird das Abluftvolumen um 60 Prozent verringert und erheblich Energie eingespart. Ein Teil der Brüden wird dem Kreislaufprozess entzogen und in die Prozessfeuerung eingespeist. Die Trocknung im Kreislauf ermöglich zudem, ein Kondensat abzuscheiden, aus dem in einem eigenen Prozessschritt die darin enthaltenen Terpene als Rohstoffe für die Lack- und Duftstoffindustrie gewonnen werden können.

Diese neuartige Technik wird großtechnisch an der Anlage Uelzen der Anton Heggenstaller AG getestet. Dabei konnten etwa 15 Prozent der benötigten Heizenergie eingespart werden. Außerdem wurde das Abluftvolumen um die Hälfte reduziert und die ausgestoßenen Schadstoffmengen deutlich verringert. Daher sind auch keine zeitlichen Betriebsbeschränkungen mehr notwendig. Die Konzentration fester Bestandteile in der Abluft lag unterhalb der Nachweisgrenze. Aufgrund des besseren Wärmeübergangs beim Einsatz von überhitztem Wasserdampf als Wärmeenergieträger stieg zudem der Spänedurchsatz: Die Kapazität der Anlage erhöhte sich um etwa 30 Prozent.

Im Wasserdampf werden die freigesetzten Holzinhaltsstoffe wie Terpene, Wachse und Harze sowie die Zersetzungsprodukte Alkohole, Aldehyde und Carbonsäuren gebunden. Das CUTEC-Institut erprobt in diesem Zusammenhang Verfahren für die Aufbereitung der Kondensate zur Gewinnung von Wertstoffen – vor allem Terpenen. Hierfür werden die Zentrifugation, die Trennung durch Membranen und die Vakuumdestillation auf ihre Eignung getestet. Parallel dazu wird die Fraktionierung der Trocknerbrüden in Holzstaub und Harze einerseits und Terpene andererseits untersucht.

Der wirtschaftliche Erfolg hängt im Wesentlichen von der Konzentration und der Qualität der abgetrennten Terpenfraktion ab. Daneben ist zu klären, inwieweit im industriellen Einsatz mit unterschiedlichen Holzsorten eine gleichbleibende Reinheit der Terpene gewährleistet und eine Vermarktung gesichert werden kann. Laufende Untersuchungen klären ferner, ob zusätzlich eine Nutzung des aufbereiteten Kondensats als Ersatz für Frischwasser in den nachgeschalteten Produktionsschritten der Holzwerkstoffindustrie möglich ist.

Bereits in der Industrie bestehende Trockneranlagen können durch Kreisgas-Trocknungssysteme ersetzt und modular mit Rohstoffverwertungsanlagen beispielsweise zur Terpengewinnung verbunden werden. Holzwerkstoffhersteller können so energiesparender und umweltschonender arbeiten, gleichzeitig ihre Produktion steigern und zudem mit neuen Rohstoffen für andere Industriebereiche die Wertschöpfung der Holzwerkstoffproduktion erweitern.

Im Rahmen des Förderschwerpunkts „Integrierter Umweltschutz im Bereich der Holzwirtschaft“ fördert das BMBF Forschungsarbeiten in den Bereichen Holzwerkstoffherstellung, Holzbau, Sägewerke, Holzvergütung und Klebetechnik. So sollen die umweltgerechten Anwendungsmöglichkeiten des nachwachsenden Rohstoffs Holz aufgezeigt und genutzt werden. Über dieses und weitere Projekte innerhalb des Förderschwerpunkts informiert die Website www.holz-und-umwelt.de, die im Rahmen des projektbegleitenden Wissens- und Technologietransfers durch die Deutsche Gesellschaft für Holzforschung erstellt und gepflegt wird. Dort sind auch die Adressen und Ansprechpartner der jeweiligen Zuwendungsempfänger beziehungsweise Projektbearbeiter zur Kontaktaufnahme sowie umfangreiche Links zu Forschungsinstituten und Unternehmen abrufbar.

Ansprechpartner für die Medien:
Deutsche Gesellschaft für Holzforschung e.V.
Helmut Stoll
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