Energy & Process Technologies

Die bestmögliche Nutzung von Ressourcen stellt ein zentrales Element einer nachhaltigen Zukunftsentwicklung dar. Der Forschungsschwerpunkt liegt im Schnittbereich der Energie- und Verfahrenstechnik und beschäftigt sich mit den facettenreichen Fragestellungen dieser Gebiete. Schwerpunkte liegen beispielsweise auf den Bereichen der Energiebereitstellung aus biogenen und nachwachsenden Rohstoffen, dem Themenkreis Wasser mit seinen Ausprägungen Abwasser, Prozesswasser und Trinkwasser sowie einem möglichst energie- und ressourceneffizienten Einsatz von Beschneiungsanlagen (Stichwort Schneemanagement).

Ziel der Projekte des Forschungsschwerpunkts sind innovative Lösungen und Konzepte für aktuelle und zukünftige Herausforderungen, die häufig gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung erarbeitet werden.

Biomass to Power & Heat

Die Bioenergie stellt eine der wichtigsten heimischen Energiequellen dar, wodurch kostspielige Importe von Erdgas und Erdöl verringert und eigene Ressourcen nachhaltig genutzt werden können. Zur weiteren Stärkung der Bioenergie sind die Entwicklung von Systemen und Anlagen zur Bereitstellung von Strom und Wärme aus holzartiger Biomasse notwendig. Dabei steht nicht nur ein dezentraler, nachhaltiger Energieversorgungsgedanke im Vordergrund, sondern auch die Maximierung der Effizienz und vor allem die Flexibilisierung des eingesetzten Rohstoffs. Um komplex aufgebaute Biomasse möglichst effizient und in gleichbleibender Qualität zugänglich zu machen, werden sowohl die optimierte Lagerung zur Vermeidung von Substanzverlusten und Basistransformationen der Materialien beforscht, als auch deren Trocknung, Pelletierung und Valorisierung in Richtung Biokohle.

Decarbonization & Hydrogen Management

Der Klimawandel, verursacht durch den anthropogenen Ausstoß von Treibhausgasen, stellt derzeit eine der größten Herausforderungen dar. Die Treibhausgasemissionen müssen in den nächsten Jahren drastisch reduziert werden um die natürlichen Lebensgrundlagen zu erhalten. Im Forschungsbereich "Decarbonization & Hydrogen Management" wird in enger Zusammenarbeit mit der Industrie an nachhaltigen Lösungen zur Eliminierung von Treibhausgasemissionen in industriellen Prozessen gearbeitet. Dabei werden derzeitig eingesetzte fossile Energieträger durch erneuerbare zukunftsträchtige Alternativen ersetzt. Aufgrund der lokalen Gegebenheiten wird im Alpenraum der Energieträger Wasserstoff vermehrt in den Mittelpunkt der Energiewirtschaft rücken. Dementsprechend großer Forschungsbedarf besteht im Bereich Wasserstoffmanagement, um diesen Energieträger möglichst effizient zu nutzen.

Energy Distribution & Storage

Während für den Wärme- und Kälteendverbraucher die Erschließung alternativer Energiequellen oft vergleichsweise schwierig ist, können zentrale Anlagen mit hoher Effizienz und minimalen Schadstoff- bzw. CO2 Emissionen betrieben werden. Forschungsgegenstand ist daher die Untersuchung und Entwicklung entsprechender Energieverteil- und Speichersysteme auf unterschiedlichen Temperaturniveaus sowie für verschiedene Erzeuger- und Endverbrauchertechnologien.

Membrane Technology & Water Treatment

Der Forschungsbereich "Membrane Technology" befasst sich einerseits mit der Herstellung und Optimierung von Membranen für flüssige und gasförmige Medien und andererseits mit dem Einsatz von Membranverfahren in technischen Prozessen. Für neue Anwendungen liegen oftmals keinerlei innerbetriebliche Erfahrungen mit Membrantrennverfahren vor. Dadurch entstehende Fragestellungen nach einer geeigneten Porengröße, Membranmaterial, Betriebsweise, etc. können in der Regel durch Labor- und Pilotversuche beantwortet werden. Die Aktivitäten in der Wasseraufbereitung und Abwasserbehandlung haben zum Ziel, die zugrundeliegenden Reinigungsprozesse weiterzuentwickeln sowie den notwendigen Ressourcenverbrauch zu reduzieren. Dafür werden etablierte Methoden wie das Belebtschlammverfahren oder die anaerobe Schlammfaulung in Reaktoren optimiert.

Building Performance

Ungefähr ein Drittel der Primärenergie wird im Bau und Betrieb von Gebäuden eingesetzt, unter anderem zur Bereitstellung von Raumwärme und -kühlung, zur Beleuchtung sowie für viele andere Anwendungen. Der Energieverbrauch in Gebäuden stellt somit einen großen Anteil an der Nutzung der Energieträger, wobei gleichzeitig die Anforderungen an die Gebäudetechnik stetig angehoben werden. In diesem Forschungsbereich wird in enger Zusammenarbeit mit Unternehmenspartnern die Reduktion des Energieverbrauchs sowie der Einsatz erneuerbarer Energien in der gesamten Gebäudetechnik angestrebt. Der Fokus liegt dabei sowohl auf der Gebäudeenergie-Effizienz im Ganzen als auch auf der Weiterentwicklung der einzelnen Gewerke im Speziellen, wobei die Digitalisierung und Vernetzung der Teilgebiete eine große Rolle spielt. Der Einsatz von nachhaltigen und energieeffizienten Technologien in den Gebäuden unterliegt dabei einer fortlaufenden Optimierung, Umsetzung und Verbreitung.

Kontakt
Dr. Martin Spruck, MSc | Senior Lecturer Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Dr. Martin Spruck, MSc Senior Lecturer +43 512 2070 - 3236

Bei Fragen zum Forschungsschwerpunkt kontaktieren Sie uns unter: energyandprocess@mci.edu


Forschungs- & Transfer-
zentren
Dr. Martin Spruck, MSc | Senior Lecturer Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Dr. Martin Spruck, MSc Senior Lecturer +43 512 2070 - 3236
 Sabrina Dumfort, BSc MSc | Dzt. Karenz Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Sabrina Dumfort, BSc MSc Leave of Absence +43 512 2070 - 3255
Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Hupfauf | Wissenschaftliche Assistenz & Projektmanagement Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Hupfauf Teaching & Research Assistant +43 512 2070 - 3243
FH-Prof. Dr. Michael Meister, MSc | Umwelttechnik  Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Prof. Dr. Michael Meister, MSc Environmental Engineering +43 512 2070 - 3238
FH-Prof. Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc | Leiter Department & Studiengang Bachelorstudiengang Wirtschaftsingenieurwesen
Prof. Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc Head of Department & Studies +43 512 2070 - 4100
 David Weilguni | Projektmitarbeiter Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
David Weilguni Project Assistant +43 512 2070 - 3247
Dr. Jan Back, MSc | Senior Lecturer Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Dr. Jan Back, MSc Senior Lecturer +43 512 2070 - 3259
Ing. Dr. Aldo Giovannini | Senior Lecturer Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Ing. Dr. Aldo Giovannini Senior Lecturer +43 512 2070 - 3231
Dipl.-Ing. (FH) Marc Koch | Wissenschaftliche Assistenz & Projektmanagement Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Dipl.-Ing. (FH) Marc Koch Teaching & Research Assistant +43 512 2070 - 3244
   |
 Nina Viktoria Schaaf, B.Eng. MSc | Wissenschaftliche Assistenz & Projektmanagement Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Nina Viktoria Schaaf, B.Eng. MSc Teaching & Research Assistant +43 512 2070 - 3223
 Dominik Bosch, MSc | Dissertant Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Dominik Bosch, MSc Doctoral Student +43 512 2070 - 3252
FH-Prof. Dr. techn. Angela Hofmann | Verfahrens- & Energietechnik Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Prof. Dr. techn. Angela Hofmann Process & Energy Engineering +43 512 2070 - 3228
 Lukas Kurz, BSc MSc | Wissenschaftliche Assistenz & Projektmanagement Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Lukas Kurz, BSc MSc Teaching & Research Assistant +43 512 2070 - 3226
 Tobias Niederkofler, BSc MSc | Dissertant Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Tobias Niederkofler, BSc MSc Doctoral Student +43 512 2070 - 3246
 Lucas Schuchter, BSc MSc | Wissenschaftliche Assistenz & Projektmanagement Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Lucas Schuchter, BSc MSc Teaching & Research Assistant +43 512 2070 - 3224
Mag. Alexander Dumfort | Dzt. Karenz Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Mag. Alexander Dumfort Leave of Absence +43 512 2070 - 3233
Dr. rer. pol. Julian Huber | Senior Lecturer Bachelorstudiengang Smart Building Technologies
Dr. rer. pol. Julian Huber Senior Lecturer +43 512 2070 - 4526
 Jana Marx, BSc MSc | Dissertantin Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Jana Marx, BSc MSc Doctoral Student +43 512 2070 - 3253
FH-Prof.  Silvia Öttl, PhD | Smart Building Technologies Bachelorstudiengang Smart Building Technologies
Prof. Silvia Öttl, PhD Smart Building Technologies +43 512 2070 - 4525
FH-Prof. Dr. Werner Stadlmayr | Leiter Department & Studiengang Bachelorstudiengang Umwelt-, Verfahrens- & Energietechnik
Prof. Dr. Werner Stadlmayr Head of Department & Studies

VerStraGem - Nachhaltige Verwertung von Gemüsereststoffen im Tiroler Kontext
Laufzeit:
2020 - 2022

ProjektleiterIn:
Thomas Hämmerle, BSc, MSc
Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Hupfauf
Nina Viktoria Schaaf, B.Eng. MSc

ProjektmitarbeiterInnen:
Dipl.Ing. Katharina Schreck, BEd

Sabrina Schrettl, BA

Mag. rer. soc. oec Peter Zaggl

DI (FH) Clemens Mair, MSc

Claudia Schütz, MA

Maximilian Pupp, BSc, MSc

Pascale Rohrer, MSc

Rosa Wagner, BSc, MSc

Projektbeschreibung:
Ziel des Projekts ist eine Untersuchung der in Tirol anfallenden Gemüsereststoffe. In weiterer Folge werden verschiedene Szenarien für mögliche Verwertungsmöglichkeiten geprüft. Die gesamte Untersuchung soll im Wesentlichen eine Entscheidungsgrundlage bieten, welche Konzepte die Ressourcen der anfallenden Gemüsereststoffe am effektivsten nutzen können. Die Gemüsereststoffe fallen bei der Verarbeitung der frischen Ernte am Hof an bzw. sind Ausschussware, die für den Lebensmittelhandel nicht geeignet sind. Sie grenzen sich somit klar von klassischen organischen Rest- und Abfallstoffen ab. Derzeit können nur Schätzungen getroffen werden, in welcher Menge diese derzeit ungenutzten Gemüsereststoffe in Tirol anfallen.

Projektpartner:
Wirtschaftskammer Tirol
Öffentlicher Sektor Inland
Landwirtschaftskammer Tirol
Öffentlicher Sektor Inland
Agrarmarketing Tirol
Unternehmenssektor Inland
Abfallwirtschaft Tirol Mitte GmbH
Unternehmenssektor Inland
Tiroler Gemüsebauern
Sonstige Inland

AltHolzGas
Laufzeit:
2017 - 2019

ProjektleiterIn:
Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Hupfauf

ProjektmitarbeiterInnen:
Thomas Hämmerle, BSc, MSc

Projektbeschreibung:
Ziel des Projektes ist die Verwertung von Altholz in SynCraft Holzvergasungsanlagen. Der Fokus der Verarbeitung liegt dabei auf Holzemballagen und Holzverpackungen, die nach Möglichkeit der aktuellen Altholzrecyclingverordnung als Ersatzbrennstoff ausgewiesen werden können. Für die genannten Altholzfraktionen sollen unterschiedliche Aufbereitungsvarianten für die Verwertung in SynCraft-Anlagen untersucht werden. Im Speziellen handelt es sich dabei um unterschiedliche Hacker- und Schredder Technologien (Aufbereitungslinien für Altholz).

PileCommunication
Laufzeit:
2018 - 2019

ProjektleiterIn:
Sabrina Dumfort, BSc MSc

ProjektmitarbeiterInnen:
René Nußbaumer, BSc, MSc

Projektbeschreibung:
Während der Lagerung von Heu und Holzhackgut kommt es auf Grund von biologischen Abbauprozessen zur Selbsterwärmung, die unter ungünstigen Lagerbedingungen in einer Selbstentzündung resultieren kann. Im Zuge des Projekts PiCo-PileCommunication sollen vorbereitende Untersuchungen zur Entwicklung eines Frühwarnsystems durchgeführt werden, das auf der Analyse der Gaszusammensetzung von Schüttgütern basiert. Entgegen herkömmlicher Rauchmelder soll dieses System bereits vor der eigentlichen Entzündung Alarm schlagen. Im Zuge des Projekts werden die zu Grunde liegenden Mechanismen der Selbstentzündung untersucht und die während dieser Prozesse freigesetzten Gase gemessen. Anhand dieser Laborexperimente können Leitsubstanzen definiert werden, die eine bevorstehende Selbstentzündung signalisieren.

Optimierung, Wissensvertiefung Prozessstufe Pyrolyse – PyTail
Laufzeit:
2021 - 2023

ProjektleiterIn:
Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Hupfauf

ProjektmitarbeiterInnen:
David Weilguni

Michael Kresta, BSc MSc

Jascha Keifenheim, BSc, MSc

Projektbeschreibung:
Die Syncraft Engineering GmbH entwickelt das Produkt "das HolzkraftWerk" kontinuierlich weiter und bildet zusammen mit dem MCI und der Firma Gallzeiner Luft-, Staub- und Abgastechnik GmbH das Projektkonsortium für das Projekt "PyTail" (Pyrolyse Detail) welches von der Tiroler Innovationsförderung vom Land Tirol gefördert wird. Hierbei soll der thermochemische Prozess der Pyrolyse in einem Syncraft System vertiefend untersucht werden. Wenn in dieser Prozessstufe keine vollständige Umsetzung stattfindet und die thermochemischen Reaktionen "verschleppt" werden, kann dieser Umstand dazu führen, dass es zu einer erheblichen Verschlechterung der Gasqualität kommt, was sich in weiterer Folge auf die nachgeschalteten Komponenten, wie z.B. Gaswäscher und Gasmotor, auswirken kann. Zusätzlich kann auch die Qualität des ausgeschleusten Kondensates und des Nebenproduktes, der Holzkohle, negativ beeinflusst werden. Im Zuge des Projektes werden folgende Punkte im Detail untersucht und gegebenenfalls in ihrer Anwendung optimiert. - Mechanische Fördereigenschaften o Reaktor Füllgrad; Materialrückfluss - Einflussfaktoren o Materialverweilzeit - im Reaktionsbereich und im gesamten Reaktor o Materialverteilung im Reaktionsraum - Durchmischung o Materialveränderungen durch Förderung o Bei der Anwendung unterschiedlicher Materialien (naturbelassenes Holz, biogene Roh- und Reststoffe) - Reaktionseigenschaften o Ausführungsvarianten Reaktionszone o Ausführungen (Material; Stahl, Feuerfestzement) der Reaktionszone o Reaktionsfortschritt (Pyrolysegrad) - Materialeinfluss o Welche Veränderungen treten auf, wenn unterschiedliche Biomassen eingesetzt werden? o Gibt es Probleme mit Agglomerationen? o Gibt es Probleme mit Ascheerweichungen / Versinterung? Die angeführten Punkte geben einen ersten Überblick über die Fragestellungen, welche im Zuge dieses Projektes untersucht werden.

Josef Ressel Zentrum für die Produktion von Pulveraktivkohle aus kommunalen Reststoffen
Laufzeit:
2020 - 2025

ProjektleiterIn:
Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Hupfauf
FH-Prof. Dr. techn. Angela Hofmann

ProjektmitarbeiterInnen:
Jascha Keifenheim, BSc, MSc

Dominik Bosch, MSc

Dipl.-Ing. (FH) Marcel Bernard Huber

David Weilguni

Sabrina Dumfort, BSc MSc

Patrick Götz

René Nußbaumer, BSc, MSc

Corinna Briechle, B.Eng. MSc

Martin Gasser, BSc, MSc

Dipl.-Ing. (FH) Jan Krueger

David Gurtner, BSc MSc

Dr. Jan Back, MSc

Josef Haselwanter, BSc

Michael Kresta, BSc MSc

Nina Viktoria Schaaf, B.Eng. MSc

Matthias Deutsch, BSc

Christian Margreiter

Christof Renner, BSc MSc

Werner Marktl, BSc

Projektbeschreibung:
Im Rahmen des Projekts soll Pulveraktivkohle aus kommunalen Reststoffen behandelt werden, um eine Funktionalisierung auf spezifische Anwendungen zu erreichen. Ein Ansatz konzentriert sich auf die In-situ-Funktionalisierung: Durch Anpassung der Prozessparameter während der Vergasung werden die Eigenschaften der Pulverkohle geändert werden, um Aktivkohle mit größerer Oberfläche erhalten. Der zweite Ansatz besteht darin, die Eigenschaften der Holzkohle durch Behandlung in einem externen Reaktor mit verschiedenen Methoden wie chemischer Imprägnierung und / oder Dampfbehandlung zu verbessern. Die funktionalisierte Pulveraktivkohle kann in kommunalen Abwasserreinigungsanlagen (ARA's) eingesetzt werden, etwa für die Vorbehandlung hochbelasteter Abwässer, zur Stabilisierung von Faulgasprozessen oder zur Verbesserung der Faulschlamm-Eigenschaften (Entwässerbarkeit). Im Hinblick auf die zu erwartende Einführung einer vierten Reinigungsstufe in ARA's kann die Pulveraktivkohle als Adsorptionsmittel für Medikamentenrückstände und anderen Mikroverunreinigungen im Abwasser verwendet werden.


Projektpartner:
Gemeindewerke Telfs
Unternehmenssektor Inland

H2Alpin - Roll-out der Wasserstoffmobilität im alpinen Raum
Laufzeit:
2022 - 2024

ProjektleiterIn:
Dr. Martin Spruck, MSc

ProjektmitarbeiterInnen:
Anna Holzknecht, B.Sc.

Lucas Schuchter, BSc MSc

FH-Prof. Dr. Oliver Som

FH-Prof. Dr. Sabrina Schneider

Projektbeschreibung:
Für alpine Regionen stellen Mobilität der Bevölkerung und im Tourismus, Güter- und Transitverkehre große Herausforderungen im Klimaschutz dar. Tirol erstellte dazu in den letzten Jahren Strategiepapiere, die auch einen Fokus auf Wasserstoff als Energieträger im Güterschwerverkehr und Öffentlichen Verkehr vorsehen. Um diese Strategien nachhaltig umzusetzen, braucht es einen integrativen Ansatz, um technische, wirtschaftliche und organisatorische Herausforderungen gemeinsam zu lösen. Genau an diesen drei Themen setzt H2Alpin an, um in einem großangelegten interdisziplinären Demonstrationsprojekt Systemlösungen für die Mobilitätswende im alpinen Raum zu entwickeln. In Bezug auf Brennstoffzellenfahrzeuge gibt es zwar bereits urbane Pilotprojekte, für die alpine Anwendung fehlt es jedoch noch weitestgehend an wichtigen technischen Erfahrungswerten, um die Fahrzeuge weiterzuentwickeln und um ein Anwendungsoptimum für die wasserstoffbetriebene Mobilität zu definieren. Im Rahmen von H2Alpin werden Brennstoffzellen - Busse und erste Brennstoffzellen LKWs unter alpinen Bedingungen (Temperaturextreme, Schnee, kurvenreiche Bergstraßen, Transitpässe) getestet und reale Daten zu Fahrverhalten, Wartung, Energieverbrauch, etc. gesammelt und analysiert. Die Wirtschaftlichkeit stellt nach wie vor die größte Hürde für den Umstieg auf wasserstoffbetriebene Mobilität dar. Die Beschaffung von Fahrzeugen ist für Endanwender schwer leistbar. Daher werden Geschäftsmodelle für Beschaffungsplattformen entwickelt und getestet. Diese beschaffen Fahrzeugpools, warten sie und stellen sie Dritten über ein Miet-Modelle zur Verfügung. Der Tiroler Mobilitätskoordinator wird dies für den Öffentlichen Personennahverkehr umsetzen, ein privates Unternehmen für den Güterlogistikbereich. Um zusätzliche attraktive Wasserstoff-Preise am Markt anbieten zu können, sollen von der Wasserstofflogistik-Seite Bedarfs- und Produktionssimulationen genutzt werden, um attraktive Angebot-Nachfrage-Preismodelle für den Vertrieb zu entwerfen. Um eine grüne Wasserstoffversorgung für eine umfassende Mobilitätswende auch im Schwerlastbereich in Tirol sicherzustellen, ist es notwendig, exakte Simulationsmodelle z.B. bis 2035 zu entwickeln, die alle relevanten Faktoren für eine schrittweise Umstellung auf die Null-Emissions-Mobilität abbilden. In der kleinstrukturierten, alpin- touristischen Region Tirol steht erneuerbare Energie hauptsächlich aus einem Netz von Wasserkraftwerken zur Verfügung. Jahreszeitliche Schwankungen im Energieangebot und im Wasserstoffbedarf sowie die Lage an einer der stärksten europäischen Transitrouten müssen zudem beachtet werden. Der regionale Umsetzungsplan, der in Abstimmung mit Stakeholdern und unter Beachtung geltender und künftiger Normen entwickelt wird, soll helfen, sowohl den Wasserstoffproduzenten als auch den -anwendern Planungssicherheit für ihre Geschäftsmodelle zu geben. Mit den im Rahmen des Projekts H2Alpin initiierten Maßnahmen soll die wasserstoffbasierte Mobilität in Tirol bereits bis Ende 2030 rund 17.700 T CO2 einsparen.

Tirol 2050 Speicher - Phase I
Laufzeit:
2020 - 2021

ProjektleiterIn:
FH-Prof. Dr. techn. Angela Hofmann

ProjektmitarbeiterInnen:
Thomas Hämmerle, BSc, MSc

Projektbeschreibung:
Das Land Tirol hat sich in Übereinstimmung mit internationalen und nationalen Vorgaben zum Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2050 energieautonom zu werden und im Jahressaldo die im Land benötigte Energie durch heimische Energieträger selbst zu decken. Die "Ressourcen- und Technologieeinsatz-Szenarien Tirol 2050"-Studie zeigt, dass unter Einsatz heimischer Ressourcen und unter Rückgriff auf derzeit und zukünftig zu erwartender Technologien das Energieziel 2050 in Tirol im Jahressaldo erreicht werden kann. Die Studie zeigt drei Grenzwert-Szenarien sowie ein Energiemix-Szenario, welches unter Berücksichtigung eines ausgewogenen Energieträgereinsatzes berechnet wurde. Es hat sich bei allen Szenarien gezeigt, dass Strom der zukünftig wichtigste Energieträger sein wird und seine Bedeutung gegenüber heute ganz wesentlich steigen wird. Zukünftige Energiesysteme mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energieträgern sind jedoch mit der nur bedingt regelbaren Strom- und Wärmeerzeugung durch Solaranlagen (Photovoltaik und Solarthermie), Windenergie und Wasserkraft sowie dem fluktuierenden Bedarf an Strom und Wärme konfrontiert.

Projektpartner:
Stadtwerke Schwaz GmbH
Unternehmenssektor Inland

AFB–Advanced Functionalisation of Biochar - Regionale, nachhaltige Bereitstellung von Aktivkohle als Koppelprodukt eines modernen Holzkraftwerks
Laufzeit:
2018 - 2020

ProjektleiterIn:
Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Hupfauf

ProjektmitarbeiterInnen:
Michael Kresta, BSc MSc

David Gurtner, BSc MSc

Thomas Hämmerle, BSc, MSc

Dr. Jan Back, MSc

Jascha Keifenheim, BSc, MSc

Josef Haselwanter, BSc

Projektbeschreibung:
Die Aktivierung von Kohlen ist per se nichts Neues und wird großindustriell auch durchgeführt. Problematisch dabei sind jedoch die derzeit eingesetzten Tonnagen in den jeweiligen Prozessen. Der Großteil der Kohlen wird anhand von Drehrohröfen mit minimal Durchsätzen von 10.000 t a-1 aktiviert. Da Holzkraftwerke von SYNCRAFT derzeit maximal 400 t a-1 Holzkohle als Nebenprodukt aus regional bezogenem Waldrestholz produzieren, kann die Technologie der Drehrohrofen-Aktivierung aufgrund der hohen spez. Aktivierungskosten nicht angewendet werden. Somit müssen Konzepte entwickelt werden, welche eine ökologische und ökonomische "small scale Aktivierung" erlauben. Ferner kann mit dieser Technologie eine regional regenerativ hergestellte Aktivkohle produziert werden, welche die notwendigen Ressourcen, die meist importiert werden müssen, schont. Zusätzlich sind, laut dem Ithaka Institut, für die Herstellung einer Tonne Aktivkohle 3,5 bis 5 t Steinkohle oder 5 bis 6,5 t Braunkohle notwendig welche im Schnitt ca. 11 - 18 t CO2- Emissionen generieren. Jedoch verlangt der Markt nach einer großen Bandbreite an Aktivkohlen mit unterschiedlichen Spezifikation (BET, BJH, Form, Beschichtungen, …).

TiHoB – Tiroler-Holzkohle-Bindemittel – Regionale, nachhaltige Herstellung von Holzkohle-Briketts und Pellets durch Verwendung eines innovativen Bindemittels
Laufzeit:
2018 - 2020

ProjektleiterIn:
Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Hupfauf

ProjektmitarbeiterInnen:
Thomas Hämmerle, BSc, MSc

Projektbeschreibung:
Ein primäres Problem energieerzeugender Systeme unter Verwendung von Holz oder Kohle sind die anfallenden Feinstäube und Aschen. Diese zu binden und deren Entsorgung ist aufwendig und kostenintensiv. Wenn überhaupt werden derzeit hochwertige Produkte aus der Nahrungsmittelindustrie wie Zuckerrohr, Kartoffel- oder Maisstärke zur Abbindung eingesetzt. In diesem Projekt soll ein anderer Ansatz gewählt werden. Dabei sollen zu 100 % recycelte Altfette und -öle in Kombination mit Tonmineralien eine Basis zur Komprimierung der Stäube und Aschen geben. Ziel ist die Bindung von Kohlen, Aschen und Stäuben zur Weiterverwendung in der Industrie (Aufkohlen) aber auch bis hin zur Herstellung von lebensmittelkonformen Grillholzkohlen aus Holzkohlen und -Aschen unter Verwendung von recycelten Rohstoffen.

Activated Membrane
Laufzeit:
2020 - 2022

ProjektleiterIn:
Dr. Jan Back, MSc

ProjektmitarbeiterInnen:
Nick Kachelriess, BSc

Projektbeschreibung:
Activated Membrane - Herstellung und Optimierung von Hybrid-Membranen mit eingebetteter Aktivkohle zur Entfernung von Mikroschadstoffen Arzneimittel, industrielle Chemikalien und andere hormonaktive Substanzen können bereits in geringen Konzentrationen im µg bis ng/L Bereich weitreichende Schädigung von Wasserkulturen bis hin zur Unfruchtbarkeit und Verweiblichung ganzer Fischkulturen zur Folge haben. Wenn aus diesen Gewässern Trinkwasser gewonnen wird, sind Schäden für den Menschen nicht auszuschließen. Da derzeitige Abwasserreinigungsanlagen diese Mikro-schadstoffe nicht ausreichend abbauen, wird an verschiedenen Verfahren zur Mikro-schadstoffentfernung geforscht. Dabei gilt die Kombination aus adsorptiven Verfahren mit Membranseparation als besonders vielversprechend. In diesem Projekt soll eine neuartige Kombinationsvariante untersucht werden, bei der Aktivkohle direkt in die Membranmatrix von Phaseninversionsmembranen eingebettet wird und so ein einstufiges Verfahren von Adsorption und Membranfiltration ermöglicht wird. Diese "Activated Membrane" soll zunächst unter Laborbedingungen mit ausgewählten Mikroschadstoffen getestet und optimiert werden, um in weiterer Folge die Trenneffizienz mit Realabwasserproben zu erproben. Weitere wichtige Frage-stellungen sind Regenerierbarkeit der Hybrid-Membran nach der Beladung und die Fouling-eigenschaften. "Activated Membrane" könnte ein aussichtsreiches Konzept zur Elimination von Mikroschadstoffen und letzten endlich zur Reduzierung der Umweltauswirkungen anthro-pogener Abwasserströme darstellen.

Kaltmodel - Simulation und Validierung der Strömungstechnischen Verhältnisse in einem Schwebefestbettreaktor
Laufzeit:
2020 - 2022

ProjektleiterIn:
Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Hupfauf

ProjektmitarbeiterInnen:
Josef Haselwanter, BSc

Manuel Berger, BSc MSc PhD

FH-Prof. Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc

Jascha Keifenheim, BSc, MSc

Nina Viktoria Schaaf, B.Eng. MSc

Projektbeschreibung:
Ziel des Projektes ist es, anhand eines Kaltmodels des Schwebefestbettreaktors der SYNCRAFT® effizienter und ökonomischer zu gestalten. Mittels Versuche im Mittel- und Kleinmaßstab können Fehlinvestitionen vorgebeugt werden, da mögliche, in der theoretischen Versuchsentwicklung angefallene Fehler, frühzeitig erkannt werden können. Derzeitige und vor allem zukünftige Betreiber solcher Vergasungs-Anlagen haben ein großes Interesse daran im Bereich des Brennstoffeinsatzes (Holzhackschnitzel unterschiedlicher Qualität, Altholz, strohartige Einsatzstoffe, …) flexibel zu sein. Um dies zu erreichen ist es notwendig Anpassungen am System vorzunehmen, welche sich unter anderem auf den Schwebebettreaktor beziehen. Ferner soll die Basis gelegt werden, um einen definierten Freiheitsgrad zu erarbeiten, mit welchem die Systeme in der Lage sind eine höhere elektrische Leistung zu erzielen.

OptiFaul - Steigerung der Energieeffizienz von Kläranlagen durch eine optimierte Faulraumdurchmischung
Laufzeit:
2019 - 2022

ProjektleiterIn:
FH-Prof. Dr. Michael Meister, MSc

ProjektmitarbeiterInnen:
FH-Prof. Dr.-Ing. Martin Pillei, BSc MSc

Dipl.-Ing. (FH) Marc Koch

Thomas Neuner, BSc MSc

Projektbeschreibung:
Die Projektidee hat die Zielsetzung, den zur Durchmischung von Faultürmen benötigten Energieeintrag zu optimieren. Zum einen besteht ein großes wissenschaftliches Interesse, ein grundlegendes Verständnis über eine effiziente Faulturmdurchmischung aufzubauen. Da die im Faulturm enthaltene wässrige Schlammmasse von den physikalischen Eigenschaften her erheblich von Wasser abweicht, können Erkenntnisse über die effiziente Durchmischung anderer Reaktoren der Abwasserwirtschaft nicht ohne weiteres für die Faulturmdurchmischung herangezogen werden. Das vorliegende Forschungsprojekt zeichnet sich zudem durch die hohe Praxisrelevanz aus, da eine Reduktion des für die Durchmischung aufgewendeten Energieeintrags für die Kläranlagenbetreiber eine direkte Kostenersparnis ermöglicht. Sowohl die Faulturm- und Rührwerks-Konstruktion als auch der laufende Betrieb basieren bis dato auf Erfahrungswerten. Die Durchmischungsstärke kann in der Praxis nicht direkt überwacht werden (Betonschale des Faulturms, Schlammkonsistenz, …) und indirekte Methoden wie Tracermessungen sind aufwendig und kostenintensiv. Daher werden Faultürme im alltäglichen Betrieb "zur Sicherheit" meist wesentlich stärker als notwendig durchmischt. Neben konkreten Vorgaben zum optimalen Betrieb der Faulturmdurchmischung soll das Verbesserungspotential durch den Vergleich mit realen Betriebsdaten von nahe gelegenen Kläranlagenbetreibern aufgezeigt werden. Es ist daher davon auszugehen, dass Kläranlagenbetreiber u.a. im Raum Tirol direkt von den Ergebnissen aus diesem Forschungsprojekt profitieren werden.

MemComPolice - Einsatz von Membran-Kombinationsverfahren als Polizeifilter in der Trinkwasseraufbereitung
Laufzeit:
2023 - 2024

ProjektleiterIn:
Dr. Jan Back, MSc

Projektbeschreibung:
Sauberes Wasser ist unabdingbar für die menschliche Gesundheit, Ökosysteme und wirtschaftliche Entwicklung. Die Trinkwasserversorgungssicherheit ist allerdings durch den anthropogenen Einfluss bedroht: Einerseits bewirken steigende Umgebungstemperaturen ein erhöhtes Risiko der Verkeimung der Trinkwassernetze. Andererseits stellen per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS) nachweislich extreme Umwelt- und Gesundheitsgefahren dar. Um diese Probleme zu bewältigen, sind Membrantechnologien und Adsorptionsverfahren mit Aktivkohle unverzichtbare Methoden - diese müssen allerdings angemessen und nachhaltig gestaltet werden. In diesem Projekt sollen Mehrkanal-mixed-matrix membranes als einstufiges Multibarrierensystem auf ihre Anwendbarkeit in verschiedenen Trinkwasseraufbereitungsszenarien getestet werden. Diese Membranen zeichnen sich durch ihre Robustheit aus und nutzen Synergien zwischen Filtrations- und Adsorptionsschritt. Somit haben sie Potential in der Anwendung als Polizeifilter am Ende der Trinkwasseraufbereitung, wo sowohl Restkeime abgeschieden, eine Rückverkeimung vermieden und PFAS an eingebetteter Aktivkohle adsorbiert werden sollen. Wichtige Fragestellungen beinhalten die Trenneffizienz von PFAS und Keimen, die Adsorptionskonkurrenz mit natürlicher Organik und die Prozessführung inklusive Ruckspülung und Regenerierung nach Beladung.

EHIL - Einsatz von Holzkohle in der Industriellen Landwirtschaft
Laufzeit:
2019 - 2022

ProjektleiterIn:
Dipl.-Ing. (FH) Benjamin Hupfauf
Nina Viktoria Schaaf, B.Eng. MSc
Andreas Walter, PhD
Mira Mutschlechner, Bakk. Biol. MSc
Thomas Hämmerle, BSc, MSc

ProjektmitarbeiterInnen:
Gregor Plangger, BSc, MSc

Nataly Knöpfle, BSc MSc

Alina Kefer, BSc MSc

Thomas Klammsteiner, PhD

Sabrina Dumfort, BSc MSc

Felix Kurzemann, MA

Projektbeschreibung:
Ziel des Projekts ist die praxisnahe Ko-Kompostierung von Holzkohle und die Anwendung dieser Erdenmischung in der industriellen Landwirtschaft. Um dieses Ziel zu erreichen werden im Projekt mehrere Sub-Ziele verfolgt, u.a. Herstellung verschiedener Endrezepturen und Ausbringung ebendieser auf Versuchsflächen, um die Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum und chemische sowie mikrobiologische Veränderungen des Bodens betrachten zu können.

HighCon - Erhöhung des Holzkohleumsatzgrades im Vergasungssystem
Laufzeit:
2020 - 2022

ProjektleiterIn:
Nina Viktoria Schaaf, B.Eng. MSc
René Nußbaumer, BSc, MSc

ProjektmitarbeiterInnen:
Thomas Hämmerle, BSc, MSc

David Gurtner, BSc MSc

Quan Nguyen

Michael Kresta, BSc MSc

Projektbeschreibung:
Bei der Technologie der "Vergasung" von Biomasse kann theoretisch ein vollständiger Umsatz des Kohlenstoffs in der Biomasse erreicht werden, welcher jedoch in der Praxis durch die dafür nötigen langen Verweilzeiten technisch und wirtschaftlich nicht zielführend ist. Bei dem von SYNCRAFT® angewendeten Verfahren bleiben ca. 10-15 vol% an Holzkohle zurück. Diese Holzkohle kann ein hochwertiges Produkt sein, welches neben den Hauptprodukten Strom und Wärme erzeugt wird. Gelingt es gezielt und nach Bedarf den Umsatzgrad der "Überschusskohle" zu erhöhen, kann der Wirkungsgrad des gesamten Systems erhöht und somit ein wesentlicher Beitrag zur Gesamtrentabilität geleistet werden. Darüber hinaus ist die Qualität der Holzkohle bei Holzkraftwerken von SYNCRAFT® ein Alleinstellungsmerkmal. Mit den geplanten Maßnahmen zur Erhöhung des Umsatzgrades der Holzkohle im Vergasungssystem, kann einerseits die elektrische Leistung erhöht und andererseits die Qualität der Holzkohle derart gesteigert werden, dass diese zu jeder Zeit EBC Futter Qualität entspricht (< 4mg PAK 16). Ein weiterer Vorteil ist, dass die Erhöhung der elektrischen Leistung und die Steigerung der Holzkohle Qualität bei gleichbleibenden Biomasse Einsatz vollzogen werden soll.


  • Marx, J., Back, J., Hoiss, L., Hofer, M., Pham, T., Spruck, M., Chemical Regeneration of Mixed-Matrix Membranes for Micropollutant Removal from Wastewater, Chemie Ingenieur Technik, 95, No. 9 (2023), https://doi.org/10.1002/cite.202300075
  • J. Back, B. Hupfauf, A. Rößler, S. Penner, M. Rupprich. Adsorptive removal of micropollutants from wastewater with floating-fixed-bed gasification char. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2020, 8(3), 103757.
  • M. Spruck, W. Stadlmayr, M. Koch, L. Mayr, S. Penner, M. Rupprich. Influence of the coagulation medium on the performance of poly(ether sulfone) flat-sheet membranes. J. Appl. Polym. Sci. 2015, 132, 41645.
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