Nachhaltige Verfahrenstechnik

Nachhaltige Verfahrenstechnik

Vorwort

1?Einführung

1.1?Nachhaltigkeit

1.2?Möglichkeiten der Verfahrenstechnik

1.3?Ökobilanzen

1.3.1?Vorausgehende Definition der Zielstellung

1.3.2?Ziel und Untersuchungsrahmen der Ökobilanz

1.3.3?Sachbilanz

1.3.4?Wirkungsabschätzung

1.3.5?Auswertung

1.4?Carbon Footprint von Produkten (CFP)

1.4.1?Beachtung spezifischer Treibhausgasemissionen

1.4.2?Berichterstattung des CFP

1.5?Nachhaltigkeitsbericht

1.6?Ansätze zur Einbeziehung ökonomischer Aspekte

1.7?Kritische Würdigung der Ansätze

2?Biologische Grundlagen

2.1 Mikroorganismen

2.1.1?Klassifizierung von Mikroorganismen

2.1.2?Struktureller Aufbau der Zellen

2.1.3?Technischer Einsatz von Bakterien, Hefen und Pilzen

2.2?Stoffwechsel und Energieumwandlung

2.2.1?Thermische Prozesse der Zelle

2.2.2?Energiegewinnung im Rahmen des Stoffwechsels

2.2.3?Die Bedeutung der Stickstoffe und Phosphate

2.3?Anaerobe Prozesse

2.3.1?Gärung

2.3.2?Methanogenese

2.4?Funktionsweise der Enzyme

2.5?Reaktionskinetik

2.5.1?Wachstum und Vermehrung

2.5.2?Wachstumskurve

2.5.3?Monod-Kinetik

2.6?Modellierung der Reaktionskinetik

2.6.1?Reaktorfahrweisen

2.6.2?Batchreaktor

2.6.3?Bilanzierung

2.7?Stofftransport

2.8?Bioreaktoren

2.8.1?Submersreaktoren

2.8.2?Bettreaktoren

2.8.3?Membranbioreaktor

2.8.4?Methoden zur Immobilisierung

3?Thermische Prozesse

3.1?Thermodynamische Grundlagen

3.1.1?Systeme in der Thermodynamik

3.1.2?Der Begriff „Zustand“ in der Thermodynamik

3.1.3?Arbeit und Wärme

3.1.4?Erster Hauptsatz der Thermodynamik (1. HS)

3.1.5?Thermische Zustandsänderungen

3.1.6?Energieumwandlung – Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik (2. HS)

3.1.7?Kreisprozesse

3.1.8?Thermischer Wirkungsgrad

3.1.9?Exergie und Anergie

3.1.10?Dampfprozesse

3.2?Konzepte zur Kraft-Wärme-Kopplung (KWK)

3.2.1?Blockheizkraftwerk (BHKW)

3.2.2?Gas-Otto-Motoren

3.2.3?Zündstrahlmotoren

3.2.4?Stirling-Prozess

3.2.5?Gasturbinen

3.2.6?Organic Rankine-Cycle (ORC)

4?Energieverfahrenstechnik

4.1?Energiegewinnung aus Biomasse

4.2?Ethanolherstellung aus Biomasse

4.2.1?Schritte der Vorbehandlung bei der Ethanolproduktion

4.2.2?Alkoholische Gärung (Fermentation)

4.2.3?Destillation und Rektifikation

4.2.4?Entwässerung

4.2.5?Aufbereitung des Reststoffs

4.2.6?Bioethanol aus der Sicht der Nachhaltigkeit

4.3?Biogas

4.3.1?Mikrobiologischer Prozess

4.3.2?Einsatzstoffe

4.3.3?Lebensbedingungen für Bakterien

4.3.4?Verfahrenskette

4.3.5?Prozessparameter

4.3.6?Biogasreinigung und -aufbereitung

4.3.7?Gärprodukt

4.3.8?Einsatzmöglichkeiten für Biogas

4.3.9?Diskussion der Nachhaltigkeit für die Erzeugung von Biogas

5?Umwelttechnik

5.1 Biologische Verfahren zur Luftreinhaltung

5.1.1?Biofilter

5.1.2?Biowäscher

5.1.3?Biorieselbettreaktoren

5.1.4?Biomembranverfahren

5.1.5?Nachhaltigkeitsaspekte biologischer Luftreinhaltung

5.2?Biologische Abfallbehandlung als Element der Kreislaufwirtschaft

5.2.1?Abfallbehandlung – allgemeine Betrachtungen

5.2.2?Kompostierung – Prinzipdarstellung

5.2.3?Mieten als Verfahrensvariante

5.2.4?Prozessschritte der MBA

5.2.5?Konzepte zur Nachhaltigkeit Mechanisch-Biologischer Abfallbehandlungsanlagen

6?Bioverfahrenstechnik

6.1 Biokunststoffe

6.1.1?Übersicht Biokunststoffe

6.1.2?Nachwachsende Rohstoffe

6.1.3?Herstellungsprozesse von Biokunststoffen

6.1.4?Zertifizierung „biobasiert“

6.1.5?Nachhaltigkeit von Biokunststoffen

6.2?Bodenhilfsstoffe

6.2.1?Pflanzenernährung

6.2.2?Bedeutung des Bodens

6.2.3?Einsatz spezifischer Mikroorganismen für eine ökoeffiziente Pflanzenernährung

6.2.4?Mikrobielle Nutzorganismen

6.2.5?Herstellungsprozess eines Bodenhilfsstoffs am Beispiel des Bacillus amyloliquefaciens

6.2.6?Exkurs: Chemische Dünger

6.2.7?Aspekte zur Nachhaltigkeit von Produkten zur Verbesserung des Pflanzenwachstums

Literatur

Index