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Forschung auf :metabolon

Das Forschungsprojekt :metabolon IIb wird gemeinschaftlich von der TH Köln und dem Bergischen Abfallwirtschaftsverband (BAV) durchgeführt. Die Förderung erfolgt durch die Europäische Union aus den Mitteln für regionale Entwicklung (EFRE).

Das Projekt :metabolon IIb baut auf den Leistungen der zwei vorangegangenen Projekte (:metabolon I und IIa, vgl. Seitenende) auf. Hierbei erfolgt jedoch nicht nur eine Fortführung der bisherigen Ziele, sondern :metabolon IIb beinhaltet auch neue, weiterführende Ansätze. 

Zirkuläre Wertschöpfung - Energie aus Reststoffen

Im Jahr 2009 wurde das Forschungsprojekt :metabolon I im Rahmen der Regionale 2010 genehmigt. Ein so großes Projekt war erst durch die enge Kooperation zwischen der Technischen Hochschule Köln (TH Köln) und dem Bergischen Abfallwirtschafts-verband (BAV) möglich geworden. Unter dem Motto "Stoffwandlung" (= Metabolismus) wurde die ehemalige Deponie Leppe im oberbergischen Lindlar in einen Standort für nachhaltige Behandlung von Rest- und Abfallstoffen umgebaut.

Seit dem beschäftigen sich Wissenschaftler mit innovativen Verfahren zur stofflichen und energetischen Verwertung von Rest- und Abfallstoffen, wobei das übergeordnete Ziel das Schließen von Stoffkreisläufen ist. So wird auf dem Gelände :metabolon die Idee der "zirkulären Wertschöpfung" umgesetzt, d.h. die gesamtheitliche Betrachtung von Prozessketten steht im Fokus der Forscher. Um diese  Sichtweise in Industrie, Politik und Öffentlichkeit zu etablieren wurde ein NRW-weites Netzwerk Zirkuläre Wertschöpfung gegründet.

Mittels LCA (Life Cycle Analysis), Prozessmonitoring, Prozessbilanzierung, etc. kann eine umfassende Betrachtung zur ökologischen, ökonomischen und soziologischen Einordnung gegeben werden. Nur so ist es langfristig möglich geschlossene, CO2-neutrale Kreisläufe zu entwickeln, die sowohl ökonomisch sinnvoll als auch gesellschaftlich vertretbar sind.

Dank der bemerkenswerten Infrastruktur auf :metabolon können die Wissenschaftler aktuelle Fragestellungen vom Labor, über vorhandene Mini-Plants und Technikumsanlagen bis hin zur Umsetzung in die industriellen Anlagen untersuchen. Und auch für die Lehre gibt es hervorragende Bedingungen, weshalb die TH Köln auf dem Gelände von :metabolon ein offizielles :metabolon Institut der TH Köln eingerichtet hat.

Einen weiteren Schwerpunkt von :metabolon stellt der Aufbau eines umfassenden Wissens-Netzwerks dar: Mittlerweile sind viele national und international anerkannte Hochschulen, F&E-Einrichtungen sowie regionalen Verbände und Unternehmen in diesem Netzwerk vertreten.

:metabolon IIb (2017 - 2021) - Projektsteckbrief

Forschungsprojekt :metabolon IIb
Leitung Prof. Dr. Christian Wolf (TH Köln)
Institut :metabolon Institute
Beteiligte Forscher

Prof. Dr. Michael Bongards (TH Köln)

Prof. Dr. Christian Malek (TH Köln)

Prof. Dr. Ramchandra Bhandari (TH Köln)

Prof. Dr. Wolfgang Kath-Petersen (TH Köln)

Prof. Dr. Astrid Rehorek (TH Köln)

Prof. Dr. Christiane Rieker (TH Köln) 

Projektpartner

Bergischer Abfallwirtschaftsverband (BAV)

RWTH Aachen

Universität Duisburg-Essen

Fördermittelgeber Europäische Union, aus den Mittel für regionale Entwicklung (EFRE)
Laufzeit 07/2017 - 12/2021
Abstract

Der Projektansatz von :metabolon IIb verfolgt das Ziel, das Entsorgungszentrum Leppe zu einem Kompetenz-, Lern- und lnnovationsstandort für Ressourcenwirtschaft und Umwelttechnologien neu auszurichten.

Hierbei erforscht und entwickelt die interdisziplinäre Forschungsgemeinschaft, der neben dem BAV und der TH Köln weitere erfahrene Forschungspartnern aus NRW-Hochschulen angehören, die nachhaltige Aufbereitung von Sekundärrohstoffen aus Reststoffen sowie deren kaskadenförmige stoffliche und energetische Verwertung zur Schonung der Primärrohstoffe. Ziel ist die optimale stoffliche Nutzung der Reststoffe, um Ressourcen zu schützen sowie der Gewinn von Energieträgern als Nebenprodukt. Aus Letzteren sollen im Idealfall durch adäquate Nachbehandlungsschritte weitere Wertstoffe gewonnen werden.

Nach erfolgreicher Neustrukturierung der ehemaligen Leppe-Deponie zum Lehr- und Kompetenzstandort der TH Köln werden zusätzliche Technikumsanlagen für die Prozessschritte Vergasung und Pyrolyse aufgebaut, die die Erforschung weiterer Verwertungswege ermöglichen.

Im Projekt :metabolon IIb liegt der Fokus auf einer Verknüpfung der entwickelten Prozessketten, um zusätzliche Synergien zu erzielen. Die hierbei entstehenden, neuen Verwertungswege werden parallel  auf ihre Marktchancen – durch Bilanzierungen – und mit detaillierten Life-Cycle-Analysen (LCA) auf ihre Umweltbelastungen überprüft.

Auf diese Weise soll :metabolon IIb die ganzheitliche Betrachtung der kaskadenförmig aufgebauten Verwertungsschritte ermöglichen. Erst durch die Betrachtung der noch offenen, oder bisher nicht erforschten Prozessschritte, können effiziente und praxisgerechte Verwertungslinien für einzelne Stoffe aufgezeigt und bilanziert werden.

metabolon IIa (2014 - 2015) - Projektsteckbrief

Forschungsprojekt :metabolon IIa
Leitung
Prof. Dr. Michael Bongards (TH Köln)
Institut
Institut für Automatisierung und Industrial IT
Betreiligte

Prof. Dr. Dagmar Gaese (TH Köln)

Prof. Dr. Ulrich Glinka ((FH Bingen)

Prof. Dr.-Ing. H.-G. Ramke (Hochschule Ostwestfalen Lippe)

Prof. Dr. Astrid Rehorek (TH Köln)

Prof. Dr. Christiane Rieker (TH Köln) 

Projektpartner

Bergischer Abfallwirtschaftsverband (BAV)

Hochschule Ostwestfalen-Lippe

TU Graz

Fördermittelgeber

Europäische Union, über das Ziel 2-Programm EFRE und mit Mitteln des Landes NRW

Laufzeit
05/2014 - 06/2015
Abstract

Das aktuelle Projekt baut auf den Ergebnissen von :metabolon I auf. Nach erfolgreicher Neustrukturierung der ehemaligen Leppe-Deponie zum Lehr- und Kompetenzstandort der TH Köln, werden im Projekt :metabolon IIa neue Forschungs-arbeiten begonnen. Die Entwicklung innovativer Verfahren zur Erzeugung von Sekundärrohstoffen aus Reststoffen und die Erforschung von deren Nutzung zur nachhaltigen Schonung von Primärrohstoffen stehen weiterhin im Mittelpunkt der Arbeiten. Die Forschungsaktivitäten werden um folgende Bereiche erweitert: HTC (Hydrothermale Karbonisierung), Deponietechnik und dem Schließen von Energiekreisläufen. Das Verfahren der Hydrothermalen Karbonisierung bietet innovative Verwertungswege für Reststoffe an und ergänzt die bereits aufgebauten Prozessketten im Projekt.

Ein weiterer Schwerpunkt der Forschung sind Untersuchungen zur Prozessführung der Sickerwasseraufbereitungsanlage auf dem Standort, um eine Verbesserung der Wasserqualität sowie Energieeinsparungen zu erreichen.

Erreichte Ziele

Im Laufe des Projekts :metabolon IIa wurden sowohl die HTC-Anlage als auch eine Siebmaschine erfolgreich aufgebaut und in Betrieb genommen.

So fanden im Bereich der Substrataufbereitung intensive Untersuchungen in Bezug auf die Zusammensetzung sowie die optimale Zerkleinerungsmethoden zur weiteren Verwertung statt. In einem weiteren Schritt wurden Verwertungswege von feuchten und trockenen Substrate untersucht, wobei auch die Herstellung von Biokohle mit Hilfe der HTC-Anlage erforscht werden konnte.

Im Bereich der Verbrennung wurden Untersuchungen zur Steigerung des Nutzungsgrads von Substraten durchgeführt sowie Bildanalysen zur Optimierung des Verbrennungs-prozesses.

Die Ergebnisse der Forschung an der halbtechnischen Forschungssickerwasseranlage konnten auf die industrielle Sickerwasseranlage auf dem :metabolon Gelände übertragen werden und führten zu einer Optimierung der Betriebsweise.


metabolon I (2009 - 2014) - Projektsteckbrief

Forschungsprojekt

:metabolon I
Leitung Prof. Dr. Michael Bongards
Institut Institut für Automatisierung und Industrial IT
Beteiligte

Prof. Dr. Dagmar Gaese (TH Köln)

Prof. Dr. Ulrich Glinka ((FH Bingen)

Prof. Dr. Narodoslawsky (TU Graz)

Prof. Dr. Astrid Rehorek (TH Köln)

Prof. Dr. Christiane Rieker (TH Köln)  

Projektpartner

Bergischer Abfallwirtschaftsverband (BAV)

FH Bingen

QUESTOR, Queens University

TU Graz

Fördermittelgeber :regionale 2010 (EFRE) mit Mitteln des Landes NRW
Laufzeit 12/2009 - 12/2014
Strukturprogramm

Das Forschungsprojekt :metabolon ist in der Regionale 2010, dem Strukturförderprogramm des Landes NRW, verankert, welches ab 2010 in der Region Köln-Bonn ausgewählte Programmansätze gefördert hat.

:metabolon gehört hierbei in die Projektfamilie der :gärten der technik. Projekte dieser Kategorie stehen für die Förderung von Innovationen an Standorten, die Bestandteil einer gewachsenen Kulturlandschaft sind. Hierbei vereint alle Projekte die zentrale Bedeutung von Forschung und Entwick-lung bei eben dieser innovativen Neuausrichtung. Die :gärten der technik bilden ein Netzwerk, welches die Region Köln/Bonn umspannt und innovative Akzente in ihren jeweiligen Forschungsbereichen setzt. Innerhalb des Netzwerks entstehen wertvolle Synergien und projektübergreifende Effekte, welche mittel- und langfristig zu einem höheren lnnovationsgrad der Region beitragen.
Abstract

Die ehemalige Leppe-Deponie wird zu einem international anerkannten Kompetenzzentrum für Stoffumwandlung (Metabolismus) und standortbezogene Umwelttechnologien und -techniken entwickelt. Die Grundlage der wissenschaft-lichen Forschung bilden verschiedenste Wertschöpfungsketten aus den Bereichen Forst-, Wasser-, Land- und Abfallwirtschaft. Das Hauptaugenmerk liegt hierbei auf der nachhaltigen Bewirt-schaftung bislang ungenutzter Ressourcen sowie der umwelt-verträglichen Wiedereingliederung von produzierten Rest-stoffen.

Der große Vorteil des Kompetenzzentrums liegt in der engen Verknüpfung verschiedener Pilot- und Technikumsanlagen an einem Standort mit industrieller Reststoffverwertung, die eine praktische Erprobung im technischen Maßstab vor Ort er-möglichen.

Das somit gewonnene Fachwissen soll in Form von Schulung-en, Seminaren und Veröffentlichungen an die interessierte Fachwelt und auch an die Öffentlichkeit weitergegeben werden. Auf diese Weise entsteht ein internationales Wissens- und Bildungszentrum für Technik und Stoffstrommanagement. 
Erreichte Ziele

Das Gelände der ehemaligen Mülldeponie wurde erfolgreich neustrukturiert. Es wurden Bürogebäude für die Forschung und den Wissenstransfer errichtet sowie eine großflächige Forschungshalle (750m2) mit modernen Laboren für Chemie, Physik und Mikrobiologie ausgestattet.

So standen zu Beginn des Projekts Planung und Beschaffung der technischen Ausstattung im Vordergrund, wie z.B. eine Mini-Biogasanlage und ein Verbrennungskessel im industriellen Maßstab. Hinzu kamen diverse Geräte und Anlagen für die Substrat-Aufbereitung (Pelletpresse, Mischer, Zerfaserer, Zerspaner, Förderbänder sowie eine kombinierte Zerfaserungs- und Presslinie). Alle aufgeführten Anlagen sind bereits in Betrieb und für die Forschung im Einsatz.

In der abschließenden Realisierungsphase befindet sich eine halbtechnische Forschungs-Sickerwasseranlage.

Die in der Forschung gewonnen Ergebnisse wurden in wissen-schaftlichen Vorträgen, Publikationen sowie auf Konferenzen und Messen kommuniziert, womit die Basis für ein aktives Forschungsnetzwerk geschaffen wurde.

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