Abfallverwertung
Ökozentrum Langenbruck entwickelt Recycling-Reaktor für Kaffeeabfälle

Bisher konnte der Abfall, der bei der Produktion von Kaffeebohnen entsteht, nur schwer recycelt werden. Das Ökozentrum Langenbruck entwickelte dafür ein spezielles Pyrolyse-Verfahren, dass auch in Entwicklungsländern eingesetzt werden kann.

Daniel Haller
Drucken
Teilen
Die Kaffeebohnen werden geröstet – doch was passiert mit dem Rest der Kaffeefrüchte, der sogenannten «Pulpe»? (Archiv)

Die Kaffeebohnen werden geröstet – doch was passiert mit dem Rest der Kaffeefrüchte, der sogenannten «Pulpe»? (Archiv)

Sandra Ardizzone

Das Pyrolyse-Projekt des Ökozentrums ist für den renommiertesten europäischen Wirtschafts- und Umweltpreis nominiert: In der Kategorie Recycling & Ressourcen hat das Verfahren, das Fleisch der Kaffeekirsche zu verkohlen, es als einziges Schweizer Projekt in die Top Ten des GreenTec Awards 2016 geschafft, teilen die Langenbrucker mit.

Kaffee besteht aus den vergorenen und gerösteten Samen der Kaffeekirsche. Deren Fruchtfleisch – «Pulpe» genannt – fällt als jährlich 20 Millionen Tonnen Abfall an. Es ist schlecht kompostierbar, produziert das Klimagas Methan und verschmutzt das Grundwasser mit sauren Säften. In fünf Jahrzehnten habe man kein Verfahren gefunden, die Pulpe zu verwerten, ergab die Literaturstudie des Ökozentrums.

Dagegen ermögliche die Pyrolyse, aus dem Abfall ein Nebenprodukt zu machen, das einerseits Wärme liefert, mit der man beispielsweise während der Ernte den Kaffee trocknet. Zudem könnten die Kaffeebauern durch den Einsatz von Pflanzenkohle Kunstdünger für 1000 Dollar jährlich einsparen.

Verbesserter Reaktor

Das technische Problem dabei: Die Pulpe enthält bis zu 55 Prozent Wasser und muss während dem Pyrolyse-Prozess getrocknet werden. «In den meisten Fällen beheizt man für die Pyrolyse den Reaktor von aussen», berichtet Projektleiter Martin Schmid. Dies erfordere doppelwandige Behälter aus teurem rostfreiem Stahl. Deswegen habe man in Langenbruck nach einem Verfahren gesucht, bei dem der Pulpen-Pyrolysereaktor mit billigeren Materialien auskommt.

Pyrolyse: Wie in alten Kohlemeilern

Lebende Organismen bestehen vor allem aus Kohlenwasserstoff-Molekülen, die sich aus den chemischen Elementen Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) sowie etwas Sauerstoff (O) zusammensetzen.
Verbrennt man Holz, Stroh oder sonstige organische Abfälle, führt man dem Ofen reichlich Luft zu. Der Prozess läuft bei Temperaturen über 700 Grad mit sehr viel Sauerstoff (O) ab. Somit verbindet sich aller Wasserstoff – und vor allem aller Kohlenstoff – mit Sauerstoff zu Wasser (H2O) respektive zu Kohlendioxid (CO2). Was als Asche übrig bleibt, sind die mineralischen Bestandteile.
Bei der Pyrolyse wird das organische Material in einem luftdichten Behälter auf rund 600 Grad erhitzt. Dabei zerfallen die Kohlenwasserstoff-Moleküle. Da Sauerstoffmangel herrscht, entstehen vor allem Wasserstoff-Gas (H2) und ein wenig Kohlenmonoxid (CO). Beide Gase sind brennbar und man kann sie einerseits nutzen, um den Pyrolyse-Prozess weiter anzuheizen. Andererseits kann man die Energie zum Heizen oder auch zur Stromproduktion nutzen.
Zurück bleibt der Kohlenstoff, der nicht mit Sauerstoff reagieren konnte: Die Pflanzenkohle, die man als Bodenverbesserer nutzen kann.

Das Ergebnis ist ein Tank, der von oben kontinuierlich mit feuchter Pulpe befüllt wird. Nachdem man mit Propangas den Reaktor auf Betriebstemperatur gebracht und so die erste Pulpe getrocknet hat, setzt der Pyrolyse-Prozess (siehe Kasten) ein. Die Pyrolysegase leitet man in eine separate Kammer und verbrennt sie dort. Die Hitze aus dieser Brennkammer wird kontrolliert in den Pulpe-Reaktor zurückgeführt, um dort die Pyrolyse in Gang zu halten und zu steuern.

Bei der Konzeption dieses Brenners konnte Schmid auf Erfahrungen zurückgreifen, die das Ökozentrum bei der Entwicklung eines Verfahrens für die Verwertung von Schwachgas aus Abfalldeponien gemacht hat. Diese Technologie ermöglicht es, das Pyrolysegas sehr sauber zu verbrennen. Zudem besteht die Möglichkeit, mit einer Heissluftturbine Strom zu erzeugen.

«Wegen dem Wegfall der hochbelasteten Stahlteile kann man die Anlage jederzeit abstellen, wenn beispielsweise der Strom für die Ventilatoren ausfällt, ohne die Anlage zu beschädigen», erläutert Schmid einen Vorteil, der für den Einsatz in Entwicklungsländern wichtig ist. «Mit dem Reaktor können wir zudem alle Arten von problematischen Nebenprodukten aus der Landwirtschaft verkohlen.»

Technologietransfer

Das Projekt kostet 330 000 Franken und wird zu 50 Prozent durch die interdepartementale Repic-Plattform des Bundes finanziert, an der das Staatssekretariat für Wirtschaft (Seco), die Direktion für Entwicklung und Zusammenarbeit (Deza) und das Bundesamt für Energie (BFE) beteiligt sind. Der Rest kommt von Blaser Café AG in Bern, Stiftungen und privaten Spenden. Das Ökozentrum steuert 60 000 Franken aus Eigenmitteln bei.

Die Anlage ist so gebaut, dass man sie auf einen Kleinlastwagen montieren kann, um von Finca zu Finca zu fahren. Mit 20 solchen Pyrolyse-Anlagen könne man nun 3000 Hektar Anbaufläche oder 1200 Kaffee-Fincas bedienen.

Neben einer Delegation aus Peru war auch eine aus Vietnam in Langenbruck, um nicht nur das Gerät, sondern auch dessen Bau und die Grundlagen des Verfahrens kennen zu lernen. Schmid: «Das Know-how, damit zu arbeiten, steht ihnen nun zur Verfügung.»

Aktuelle Nachrichten