Artikel, Experimente und Studien von Kim Dalum, CEO von DALUM Beverage Equipment
Die CO₂-Rückgewinnung für Brauereien wird angesichts steigender Kosten, instabiler Versorgung und zunehmender Nachhaltigkeit immer wichtiger. Im Gegensatz zu Großbrauereien kauften Craft-Brauereien traditionell ihr gesamtes CO₂ zu, anstatt es aus der eigenen Gärung zu gewinnen. Doch das ändert sich. Steigende CO₂-Kosten, zunehmende Versorgungsunsicherheiten und ein zunehmender Fokus auf Nachhaltigkeit haben die Nachfrage nach intelligenteren Lösungen erhöht. CO₂-RückgewinnungslösungenAls Reaktion darauf hat DALUM Beverage Equipment die bewährte industrielle CO₂-Rückgewinnungstechnologie an die Größe und das Budget von Handwerksbrauereien angepasst. Brauereien gewinnen CO₂ aus drei Hauptgründen zurück: stabile CO₂-Versorgung, Umweltvorteile und geringere Betriebskosten.
Seit 2018 ist DALUM Beverage Equipment hat Handwerksbrauereien und mittelgroßen Brauereien durch die Bereitstellung kompakter CO₂-Rückgewinnungsanlagen geholfen, autark zu werden. Dieser Artikel basiert auf realen Fällen und Machbarkeitsstudien. Eine Analyse zeigt einen Break-Even-Point von 1.3 Jahren für die DALUM „The Hercules“ CO₂-Rückgewinnungsanlage.
Um CO₂ effektiv zurückzugewinnen, müssen Brauereien abschätzen, wie viel CO₂ die einzelne Brauerei aus der Gärung und dem Spülgas gewinnen kann. Dies hängt von Faktoren wie Stammwürze, Chargengröße, Brauhäufigkeit und Gärdauer ab. Für eine schnelle Schätzung können Brauereien die stöchiometrische Formel aus dem Gärungsprozess verwenden, die besagt, dass der Alkoholgehalt von Bier in Gewichtsprozenten ungefähr der Menge an Kilogramm CO₂ entspricht, die pro Hektoliter freigesetzt wird. Beispielsweise produziert ein Bier mit 5 % (v/v) ABV oder 4 % (w/w) etwa 4 kg CO₂ pro Hektoliter. Eine Brauerei, die jährlich 10,000 Hektoliter produziert, würde also ungefähr 40,000 kg CO₂ erzeugen. Bei einer moderaten Rückgewinnungsrate von 80 % bedeutet dies, dass ungefähr 32,000 kg CO₂ abgeschieden werden könnten.
DALUM hat ein Experiment durchgeführt bei Ørbæk Brauerei um unsere CO₂-Rückgewinnungsrate zu bestimmen. Ein 15,600-Liter-Gärtank wird mit 128 hl Würze gefüllt, die voraussichtlich zu Bier mit einem Alkoholgehalt von 4.8 Vol.-% vergoren wird. Nach Abzug von CO₂ und Hefeverlusten werden 120 hl fertiges Bier erwartet. Während der Gärung erzeugt ein Bier mit 4.8 Vol.-% Alkohol typischerweise etwa 3.8 kg CO₂ pro hl Bier, was insgesamt etwa 460 kg CO₂ entspricht.
Nicht das gesamte CO₂ kann zurückgewonnen werden:
Dadurch werden 93 % des CO₂, das den Fermenter verlässt, aufgefangen, und 97 % des zur Anlage geleiteten CO₂ landen im Tank. Dieses von Kim Dalum durchgeführte Experiment ergibt eine Rückgewinnungsrate von 93 % aus den Fermentern und eine Gesamtausbeute von 89 % des stöchiometrischen Potenzials. Dieser Versuch wurde unter idealen Bedingungen durchgeführt. Eine realistischere Schätzung in der Praxis wäre 80 %, was jedoch dennoch eine sorgfältige Zeitplanung erfordert.
DALUM kann Ihnen bei der Modellierung Ihres Brauplans helfen, um den CO₂-Ausstoß abzuschätzen. Die Erzeugung ist präzise. Ein Schlüsselfaktor ist die Erkennung von Gärungsspitzen, die für die richtige Dimensionierung der Rückgewinnungsanlage sowie der Sammel- und Speichersysteme unerlässlich ist. Eine Überdimensionierung führt zu unnötigen Investitionen, während eine Unterdimensionierung das Rückgewinnungspotenzial begrenzt und die Gesamteffizienz des Systems verringert.
Ebenso wichtig ist es, Ihren aktuellen CO₂-Verbrauch zu kennen. Überprüfen Sie zunächst, wie viel CO₂ Ihre Brauerei pro Monat und pro Jahr einkauft.
Fragen Sie:
Diese Ineffizienzen werden oft übersehen – doch die CO₂-Rückgewinnung kann sie effektiv beseitigen. Darüber hinaus ist es wichtig, den Verbrauch pro Hektoliter zu überwachen. Organisationen wie die Brewers Association haben Benchmarks für den Verbrauch veröffentlicht. Der Verpackungsmix hat großen Einfluss auf den Verbrauch. Dosenlinien verbrauchen deutlich mehr CO₂ als Flaschenlinien oder natürlich die Fassabfüllung. Achten Sie beim Spülen von Tanks darauf, dass kein CO₂ verschwendet wird, und prüfen Sie auch die Rohrleitungen auf Lecks.
Bei DALUM haben wir Machbarkeitsstudien für Brauereien mit einem jährlichen Produktionsvolumen von 1,000 bis 200,000 hl durchgeführt. Zur Abschätzung der CO₂-Rückgewinnung berücksichtigen wir den durchschnittlichen Alkoholgehalt, das jährliche Produktionsvolumen, den Brauplan und die Gärtankgrößen und wenden eine typische Rückgewinnungsrate an, um die gesamte potenzielle CO₂-Menge zu berechnen, die zurückgewonnen werden kann.
Bei DALUM Beverage Equipment bieten wir CO₂-Rückgewinnungssysteme mit Kompressorleistungen von 5 kg/h bis 50 kg/h.
Eine Brauerei mit einer Produktion von 60,000 hl/Jahr (bis 100,000 soll die Produktion auf 2029 hl/Jahr steigen) hat einen durchschnittlichen Alkoholgehalt von 5.5 % aus der Gärung. Bei einer moderaten Rückgewinnungsrate von 73 % (Gärung) können wir davon ausgehen, dass jährlich etwa 195.500 kg CO₂ aus der Gärung und 4–5 % davon aus Spülgas zurückgewonnen werden können, also insgesamt etwa 204.000 kg pro Jahr.
Eine kleinere Brauerei mit einer Jahresproduktion von 2,500 hl hat einen durchschnittlichen Alkoholgehalt von 4.8 % (Gärung) und 4 % (Spülgas). Mit einer Rückgewinnungsrate von 70 % kann diese Brauerei einen erheblichen Teil ihres CO₂ zurückgewinnen, nämlich 6.600 kg CO₂ pro Jahr zuzüglich schätzungsweise 350 kg CO₂ aus dem Spülgas.
Nach der Abscheidung wird das CO₂ gereinigt, verflüssigt und in einem Hochdrucktank gespeichert, wo es in der gesamten Brauerei (in allen Phasen des Brauprozesses) wiederverwendet werden kann:
Einige DALUM-Kunden verkaufen überschüssiges CO₂. Stewart Brewing (UK) installierte 2022 und 2023 DALUM CO₂-Rückgewinnungsanlagen. Mit ihrem DALUM CO₂-Rückgewinnungssystem gewinnt Stewart Brewing jährlich 52 Tonnen CO₂ zurück. Sie übertreffen nun ihren Eigenbedarf (~35 Tonnen) und erreichen eine 100%ige CO₂-Autarkie – mit 17 Tonnen überschüssigem CO₂ installierten sie die DALUM Flaschenfüllstation eine neue Einnahmequelle zu schaffen durch den Verkauf nachhaltig produzierter biogener CO2 an lokale Pubs, Bars und Restaurants. Und das alles, während die Umwelt um 104 Tonnen CO₂ pro Jahr eingespart wird.
Die finanziellen Ergebnisse variieren je nach CO₂-Marktpreisen und Brauereigröße. Doch lassen Sie uns die beiden Machbarkeitsstudien noch einmal betrachten:
Diese Brauerei benötigte eine DALUM Hercules-Anlage (50 kg/h) mit zusätzlichen Komponenten wie Schaumabscheider, Inbetriebnahme, Sammelverteiler, hygienisches Druckventil, Lagertank und Rohrleitungen:
Bei 1.3 % Zinsen erreichen Sie die Gewinnschwelle in 2.5 Jahren. Die Kosten umfassen Ausrüstung, variable Kosten und Wartung. Voraussichtliches Wachstum auf 100,000 hl/Jahr bis 2029. Ihre prognostizierten jährlichen Einsparungen würden auf 285,715 € steigen, was ihnen eine einfache Gesamtrendite der Investition über 10 Jahre von über 2,5 Millionen Euro und einem Nettogegenwartswert von 2.178.979 Euro zuzüglich Restwert der Ausrüstung.
Diese Brauerei benötigte eine DALUM Micro-Anlage (5 kg/h) mit zusätzlichen Komponenten wie Schaumabscheider, Inbetriebnahme, Sammelverteiler, Hygienedruckventil, Lagertank und Rohrleitungen:
Mit einem Break-Even von 5 Jahren und einer einfachen 10-Jahres-Rendite von 97.250 € oder einem Nettowert von 75,233 € zzgl. Restwert der Ausrüstung, Auch bei geringeren Volumina ist die Investition noch attraktiv.
Bei der CO₂-Rückgewinnung geht es nicht nur um die Sicherung einer unabhängigen CO₂-Quelle, die Steigerung der Betriebseffizienz und finanzielle Vorteile, sondern auch um ein Engagement für die Umwelt. Durch die CO₂-Rückgewinnung können Brauereien ihren CO₂-Fußabdruck verringern, indem sie ein geschlossenes Kreislaufsystem betreiben, ihr eigenes Fermentationsgas auffangen, anstatt es in die Atmosphäre freizusetzen, und anschließend fossiles CO₂ kaufen.
"Derzeit kaufen wir CO₂ aus der Ammoniakproduktion, von der keiner von uns etwas versteht. Wir wissen nicht, wie das gemacht wird, wir wissen nicht, was in dem Gas enthalten ist, aber wir wissen viel über Fermentation. Wir wissen, was drin ist, und wir wissen, dass es gut ist, weil wir es selbst in unseren Körper aufnehmen. Wenn man sich also die Qualität von CO₂ ansieht, lassen wir nicht nur diese kostenlose CO₂-Quelle in die Atmosphäre entweichen, sondern es ist auch messbar besser und stammt aus einer bekannten Quelle."
– Eddie Gadd, Präsident von Ramsgate Brauerei im Brewers Journal
Lesen Sie den Artikel mit Eddie Gadd im Brewers Journal
Eine Studie der Universität Winnipeg schätzt, dass durch die Rückgewinnung von einer Tonne CO₂ der Ausstoß von zwei Tonnen vermieden wird. In unserem früheren Beispiel, in dem ab 1 jährlich 2 Tonnen CO₂ zurückgewonnen werden, entspricht dies einem Umweltvorteil von 415 Tonnen jährlich – oder fast 2029 Millionen Kilometern Autofahrt.
In einer Fallstudie mit Thisted Brauerei, CEO Aage Svenningsen sagte:
"Ich freue mich, Ihnen mitteilen zu können, dass unsere Kunden unsere Nachhaltigkeitsinitiativen begeistert aufgenommen haben. Ihr positives Feedback bestärkt unser Engagement und wir freuen uns, Ihnen mitteilen zu können, dass wir in Zukunft noch mehr umweltfreundliche Maßnahmen einführen werden."
Artikel lesen „Nachhaltiges Brauen – Thisted Bryghus, eine moderne Brauerei“
Nachhaltigkeit bietet auch einen starken Wettbewerbsvorteil. Wie Chris Lewington, Gründer von Einfallsreich brauen und Experte für nachhaltiges Brauen sagt:
"Sie können es sich nicht leisten, nicht nachhaltig zu sein."
Der Einstieg in die CO₂-Rückgewinnung mag komplex erscheinen. Glücklicherweise hat DALUM Beverage Equipment, Branchenführer in der CO₂-Rückgewinnung im Craft-Skala, sieben Schritte definiert, die Sie befolgen sollten, unabhängig davon, mit welchem Lieferanten Sie zusammenarbeiten möchten. John Kiedrowski, seit 24 Jahren in der Verfahrenstechnik und im Anlagenmanagement bei Miller Brewing tätig und Vorstandsvorsitzender von DALUM Equipment beschreibt sie in ein in Poured veröffentlichter Artikel.
Als zuverlässiger Partner für Craft-Brauereien weltweit unterstützen wir Ihre Brauerei gerne dabei, CO₂-autark zu werden. Kontaktieren Sie uns, um mehr zu erfahren: https://dalumequipment.com/contact/
Bei der CO₂-Rückgewinnung für Brauereien wird das bei der Gärung freigesetzte CO₂ aufgefangen. Anstatt es entweichen zu lassen, reinigen und verflüssigen Brauereien das Gas und verwenden es zur Karbonisierung, Abfüllung und Reinigung des Bieres.
Eine typische Craft-Brauerei kann 70–90 % des bei der Gärung entstehenden CO₂ zurückgewinnen. Beispielsweise kann eine Brauerei mit einer jährlichen Produktion von 10,000 hl jährlich rund 32,000 kg CO₂ einfangen. Das Beispiel aus dem Artikel von Kim DALUM fängt unter idealen Bedingungen 93 % ein.
Die Kapitalrendite hängt von der Produktionsgröße und den CO₂-Preisen ab:
Großbrauerei mit DALUM Hercules CO2 Rückgewinnungsanlage: ROI in etwa 1.3 Jahren.
Kleine Brauerei mit DALUM Micro CO2 Rückgewinnungsanlage: ROI in etwa 5 Jahren.
Angesichts steigender CO₂-Preise amortisieren sich die Investitionen vieler Brauereien sogar noch schneller.
Brauereien investieren in die CO₂-Rückgewinnung, um:
Kosten senken auf gekauftes CO₂.
Sichere Versorgung trotz Engpässen.
Emissionen verringern und nachhaltiger zu wirtschaften.
Neue Einnahmen generieren durch den Verkauf von überschüssigem CO₂.
Ja. Brauereien wie Stewart Brewing (UK) produzieren mehr CO₂, als sie verbrauchen. Durch die Einrichtung einer Flaschenabfüllstation verkaufen sie das überschüssige CO₂ an lokale Pubs, Bars und Restaurants.
Durch die Wiederverwendung von Fermentationsgas reduzieren Brauereien ihre Abhängigkeit von fossilem CO₂. Laut der Universität Winnipeg vermeidet die Rückgewinnung von einer Tonne CO₂ zwei Tonnen Emissionen. Dies unterstützt Klimaziele und stärkt das nachhaltige Image Ihrer Marke.
