DE102009000127A1 - Method and plant for generating energy while reducing the emission of greenhouse gases into the atmosphere - Google Patents
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Abstract
Bei einem Verfahren zum Erzeugen von Biogas (G) wird Biomasse (F) in einen gegen die Atmosphäre gasdicht abgeschlossenen Fermentationsbehälter (2) eingebracht und dort zumindest im wesentlichen anaerob über einen Zeitraum von wenigstens 5 Jahren fermentiert. Auf diese Weise ist es möglich Biogasanlagen mit großvolumigen Fermentationsbehältern (2) in großtechnischem Maßstab sicher und wirtschaftlich zu betreiben.In a method for producing biogas (G), biomass (F) is introduced into a fermentation container (2) sealed off from the atmosphere in a gastight manner and fermented there at least substantially anaerobically over a period of at least 5 years. In this way it is possible to safely and economically operate biogas plants with large-volume fermentation tanks (2) on an industrial scale.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anlage zum Erzeugen von Energie unter gleichzeitiger Verringerung der Emission von Treibhausgasen in die Atmosphäre.The The invention relates to a method and plant for generating of energy while reducing greenhouse gas emissions into the atmosphere.
Um die Emission von Treibhausgasen in die Atmosphäre zu verringern, steht die Erzeugung von Energie aus sogenannten erneuerbaren Energiequellen im Fokus des Interesses. Während die Energieerzeugung durch Sonne und Wind witterungsbedingten Schwankungen unterworfen ist, ist die Erzeugung von Energie aus Biomassen die einzige Technologie, die vergleichbar zu konventionellen Kraftwerken und fossilen Energieträgern stets zur Verfügung steht.Around reducing the emission of greenhouse gases into the atmosphere, is the Generation of energy from so-called renewable energy sources in the focus of interest. While the generation of energy by sun and wind weather-related fluctuations is the generation of energy from biomass is the only technology comparable to conventional power plants and fossil fuels always available stands.
Die derzeitigen Konzepte zur Erzeugung von Biogas, die im Wesentlichen auf dem Vorhandensein relativ kleiner dezentraler Biogasanlagen basiert, sind jedoch in dreierlei Hinsicht von Nachteil. Zum einen werden durch unvermeidliche unsachgemäße Handhabung dieser kleinen Anlagen erhebliche Mengen von Methan CH4 in die Umwelt freigegeben. Das bei der Biogaserzeugung produzierte Methan CH4 hat aber eine um den Faktor 27 höhere Schädlichkeit für die Klimaerwärmung als Kohlendioxid CO2. Auf diese Weise wird ein Teil des mit der Erzeugung von Biogas und dessen Nutzung als Energieträger einhergehenden Vorteils, nämlich die Verringerung der Emission von CO2 in die Atmosphäre, das aus Verbrennung von fossilen Energieträgern stammt, zunichte gemacht. Zum anderen können in den Biogasanlagen nur schnell fermentierbare Biomassen wie Grünmaterial (Gras, Stroh, Getreide etc.) verarbeitet werden. Die Biogasanlagen stehen also teilweise in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion. Um wirtschaftlich betrieben werden zu können benötigen kleine Biogasanlagen außerdem erhebliche Fördermittel, da eine Herstellung von Biogas in der derzeitigen Konzeption nicht kostendeckend ist.However, the current concepts for producing biogas, which is based essentially on the presence of relatively small decentralized biogas plants, are disadvantageous in three respects. On the one hand be released by unavoidable improper handling of these small systems, considerable amounts of methane CH 4 in the environment. However, the methane CH 4 produced in the biogas production has a factor 27 greater harmfulness to global warming than carbon dioxide CO 2 . In this way, part of the environmental benefits associated with the production of biogas and its use as an energy source, namely the reduction in the emission of CO 2 into the atmosphere resulting from the combustion of fossil fuels, are being negated. On the other hand, in the biogas plants only fast fermentable biomass such as green material (grass, straw, grain, etc.) can be processed. The biogas plants are therefore partly in competition with food production. In order to be able to operate economically, small biogas plants also require considerable subsidies, since production of biogas in the current concept is not cost-covering.
Über 85% des weltweiten Energiebedarfs wird noch durch Verbrennung von fossilen Brennstoffen (Kohle, Öl, Gas) gedeckt. Durch diese Energiegewinnung wird, durch den damit verbundenen hohen Ausstoß von Kohlenstoffdioxid CO2, das Kohlenstoffinventar der Erde permanent erhöht und somit die Erwärmung der Erde beschleunigt. Mit hohem technischem Aufwand wird versucht einen Teil dieses Kohlenstoffdioxids in Salzkavernen zu speichern (CCS-Technologie = Carbon Capture & Storage). Diese Speicherung ist sehr teuer und mit dem hohen Restrisiko einer plötzlichen Kohlendioxid Freisetzung verbunden.More than 85% of global energy demand is covered by burning fossil fuels (coal, oil, gas). Through this energy production, the carbon dioxide inventory of the earth is permanently increased by the associated high emission of carbon dioxide CO 2 , thus accelerating the warming of the earth. With high technical effort is trying to save a portion of this carbon dioxide in salt caverns (CCS technology = Carbon Capture & Storage). This storage is very expensive and associated with the high residual risk of a sudden release of carbon dioxide.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Erzeugen von Energie unter gleichzeitiger Verringerung der Emission von Treibhausgasen in die Atmosphäre anzugeben, das einerseits hinsichtlich seiner Wirtschaftlichkeit gegenüber den bekannten Verfahren verbessert ist. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Anlage mit diesem Verfahren betriebene anzugeben.Of the The invention is therefore based on the object, a method for generating of energy while reducing greenhouse gas emissions into the atmosphere on the one hand, in terms of its profitability across from the known method is improved. In addition, the invention is the task underlying a plant operated by this method specify.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird Biomasse in einen gegen die Atmosphäre gasdicht abgeschlosse nen Fermentationsbehälter eingebracht und dort zumindest im wesentlichen anaerob über einen Zeitraum von wenigstens 5 Jahren fermentiert.Regarding of the method, the object is achieved according to the invention with a method with the features of claim 1. In the method according to the invention biomass is sealed in a gas-tight against the atmosphere fermentation vessel introduced and there at least essentially anaerobically over a Fermented period of at least 5 years.
Die Erfindung beruht dabei auf der Überlegung, dass bei den bekannten Anlagen zur Erzeugung von Energie aus Biomasse (Biogasanlagen) die in den Biogasreaktor eingebrachte Biomasse im Regelfall nur etwa 20 bis maximal 70 Tage verbleibt, um eine hohe Produktivität zu gewährleisten. Dies hat zur Folge, dass nur ein Teil der in der Biomasse enthaltenen Energie in Biogas umgewandelt und ein nicht unerheblicher Teil der in der Biomasse steckenden Energie aus dem Energiegewinnungsprozess herausgenommen wird. Enthält die aus dem Biogasreaktor entnommene, noch nicht vollständig fermentierte Restmasse noch Umweltgifte (Schwermetalle, Pestizide etc.) muss diese auf Sonderdeponien verbracht werden. Das gesamte Kohlenstoff Inventar verbleibt hierbei im Kohlenstoffkreislauf der Erde. Ein Korrektiv für den hohen C-Eintrag durch die fossilen Energieträger findet nicht statt.The Invention is based on the consideration, that in the known plants for the production of energy from biomass (Biogas plants) the biomass introduced into the biogas reactor Usually only about 20 to a maximum of 70 days remains to a high productivity to ensure. As a result, only part of the biomass contained in the Energy converted into biogas and a not inconsiderable part of taken out in the biomass energy from the energy recovery process becomes. contains the extracted from the biogas reactor, not yet fully fermented Residual mass still needs environmental toxins (heavy metals, pesticides etc.) these are brought to special depots. The entire carbon Inventory remains in the carbon cycle of the earth. A corrective for the high C input from the fossil fuels does not occur.
Die Erfindung beschreitet hier einen grundsätzlich anderen Weg, nämlich die Biomasse trotz der mit zunehmender Betriebsdauer abnehmenden Produktivität über einen sehr viel längeren Zeitraum im Fermentationsbehälter zu belassen, so dass zumindest nahezu die gesamte theoretische Menge an Biogas entnommen werden kann. Aufgrund der langen Verweildauer der Biomasse im Fermentationsbehälter können auch langsam fermentierbare Biomassen, beispielsweise alle Holzprodukte (einschließlich Rinde, Wurzeln etc.), die in herkömmlichen Biogasanlagen nicht vergärbar sind, zu Biogas fermentiert werden. Wird der Fermentationsbehälter einmalig befüllt, so wird nach 5 Jahren von der restlichen im Fermentationsbehälter befindlichen Biomasse Biogas nur noch mit einer praktisch vernachlässigbaren Rate erzeugt, so dass es grundsätzlich möglich und sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch vertretbar wäre, die verbleibende Biomasse aus dem Fermentationsbehälter zu entfernen und einer Endlagerung auf Deponien zurückzuführen, da die dann von ihr noch erzeugte Gesamtmenge an Biogas praktisch nur noch einen vernachlässigbaren Beitrag zur Emission von Treibhausgasen liefern könnte. Bei sehr langen Verweildauern im Bereich von mehreren Jahrzehnten verbleibt im Fermentationsbehälter oder Fermenter nur ein nicht weiter abbaubarer, sogenannter fossilisierter Rest. Durch die Erzeugung von Energie aus dem aus der Biomasse im Fermentationsbehälter entstehenden Biogas ist das auf diese Weise aus Methan CH4 erzeugte bzw. im Biogas enthaltene und bei der Energieerzeugung freigesetzte Kohlendioxid CO2 in den natürlichen Kreislauf eingebunden und führt dementsprechend nicht zu einer Erhöhung des CO2-Gehaltes in der Atmosphäre. Durch das Verbleiben der unter den vorliegenden Fermentationsbedingungen nicht fermentierbaren Kohlenstoffverbindungen über einen langen Zeitraum im Fermentationsbehälter, der sich vorzugsweise mindestens über die Betriebszeit des Fermentationsbehälters, d. h. der Zeit bis zu seiner Stilllegung (Beenden der Entnahme von Biogas), insbesondere auch noch über dessen Stilllegung hinaus erstreckt, wird ein Beitrag zur dauerhaften Senkung des Kohlenstoffinventars der Erde geliefert.The invention here takes a fundamentally different route, namely to leave the biomass in the fermentation tank over a much longer period despite the decreasing productivity with increasing operating time, so that at least almost the entire theoretical amount of biogas can be taken. Due to the long residence time of the biomass in the fermentation tank also slowly fermentable biomasses, for example, all wood products (including bark, roots, etc.) that are not fermentable in conventional biogas plants, can be fermented to biogas. If the fermentation tank is filled once, biogas is only produced at a practically negligible rate after 5 years of the remaining biomass in the fermentation tank, so that it would be fundamentally possible and economically and ecologically acceptable to remove the remaining biomass from the fermentation tank and disposal on landfills, since the total amount of biogas still produced by it could then practically only make a negligible contribution to the emission of greenhouse gases. For very long dwellings in the range of several years The production of energy from the biogas produced from the biomass in the fermentation tank is thus produced from methane CH 4 or released in the biogas and released in the energy production. In the fermentation tank or fermenter, a so-called fossilized residue remains Carbon dioxide CO 2 incorporated into the natural cycle and therefore does not lead to an increase in the CO 2 content in the atmosphere. By keeping the non-fermentable under the present fermentation conditions carbon compounds over a long period of time in the fermentation tank, preferably at least over the operating time of the fermentation tank, ie the time until its closure (ending the removal of biogas), in particular even beyond its decommissioning will contribute to the permanent reduction of the carbon inventory of the earth.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es demzufolge möglich, Biogasanlagen mit großvolumigen Fermentationsbehältern in großtechnischem Maßstab wirtschaftlich und dementsprechend unter Einhaltung hoher betriebstechnischer Sicherheitsstandards zu betreiben.With the method according to the invention is it therefore possible Biogas plants with large volume fermentation tanks on an industrial scale economically and accordingly in compliance with high operational safety standards to operate.
Die Biogasausbeute wird signifikant erhöht, wenn ein während der Fermentierung durch Verringerung des Volumens der eingebrachten Biomasse entstehender Freiraum des Fermentationsbehälters mit frischer Biomasse befüllt wird. Die Energieausbeute einer mit nach diesem Verfahren betriebenen Anlage basiert wesentlich auf der Erkenntnis, dass bereits nach einem Jahr Betriebszeit das Volumen der eingebrachten Biomasse nur noch ca. 55%, nach 5 Jahren noch ca. 10% des ursprünglich eingebrachten Volumens beträgt, so dass durch kontinuierlich oder diskontinuierlich nachgefüllte frische Biomasse das zur Verfügung stehende Fermentationsvolumen immer voll ausgenutzt wird und dadurch stets eine relativ hohe Biogasausbeute über einen großen Zeitraum gesichert ist.The Biogas yield is significantly increased if one during the Fermentation by reducing the volume of the introduced Biomass resulting free space of the fermentation tank with filled fresh biomass becomes. The energy yield of a plant operated according to this method is based essentially on the realization that already after one year Operating time, the volume of biomass introduced only approx. 55%, after 5 years still about 10% of the originally introduced volume is, so that by continuously or discontinuously refilled fresh Biomass available standing fermentation volume is always fully utilized and thereby always a relatively high biogas yield over a long period of time is secured.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens verbleiben die als Endprodukt der Fermentation entstehenden Reststoffe dauerhaft im Fermentationsbehälter. Auf diese Weise wird ein nicht unerheblicher Anteil des in der Biomasse enthaltenen Kohlenstoff durch Fossilisation dauerhaft dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf der Erde entzogen, und gelangt dementsprechend auch nicht durch aerobe oder anaerobe Verrottung in Form von Methan CH4 oder Kohlendioxid CO2 zurück in die Atmosphäre. Dementsprechend kann dieselbe Menge Kohlenstoff aus fossilen Energieträgern – Erdöl oder Kohle – verbrannt werden, ohne dass dies zu einer Anreicherung von Kohlendioxid CO2 in der Atmosphäre führt. Mit anderen Worten: Durch den dauerhaften Entzug von Kohlenstoff aus dem natürlichen Kreislauf innerhalb der Biosphäre ist es möglich den durch fossile Energieträger erzeugten Überschuss an Kohlendioxid zu verringern.In a particularly advantageous embodiment of the process, the residues produced as the end product of the fermentation remain permanently in the fermentation tank. In this way, a significant proportion of the carbon contained in the biomass is permanently removed by fossilization of the natural carbon cycle of the earth, and therefore does not pass through aerobic or anaerobic decomposition in the form of methane CH 4 or carbon dioxide CO 2 back into the atmosphere. Accordingly, the same amount of carbon from fossil fuels - petroleum or coal - are burned, without this leading to an accumulation of carbon dioxide CO 2 in the atmosphere. In other words, by permanently removing carbon from the natural cycle within the biosphere, it is possible to reduce the excess of carbon dioxide generated by fossil fuels.
Hinsichtlich der Anlage wird die Aufgabe der Erfindung gelöst mit einer Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruches 11. Gemäß diesem Merkmal enthält die Anlage eine Mehrzahl von mit Biomasse befüllbaren gasdichten Fermentationsbehältern, deren Volumen jeweils größer als 10.000 m3 ist. Durch den Einsatz derart großvolumiger Fermentationsbehälter oder Fermenter ist trotz der mit zunehmender Aufenthaltsdauer der Biomasse im Fermenter abnehmenden Biogas-Erzeugungsrate auch nach einer Betriebsdauer von mehreren Jahrzehnten eine hohe Biogasausbeute und damit ein wirtschaftlicher und effektiver Weiterbetrieb der Biogasanlage möglich.With regard to the system, the object of the invention is achieved with a system having the features of claim 11. According to this feature, the system contains a plurality of gas-tight fermentation containers which can be filled with biomass and whose volume is in each case greater than 10,000 m 3 . By using such a large-volume fermentation tank or fermenter is despite the residence time of the biomass in the fermenter decreasing biogas production rate even after a period of several decades, a high biogas yield and thus an economical and effective continued operation of the biogas plant possible.
Die Fermentationskessel sind vorzugsweise unterirdisch angeordnet. Als Standort bieten sich insbesondere Flächen, die beim Braunkohletagebau entstanden sind. Beim Braunkohletagebau wird großflächig Erdreich abgetragen um die tieferliegenden Braunkohleschichten zu erreichen. Es entstehen dadurch künstlich geschaffene großflächige Vertiefungen mit einer Tiefe von 100 bis 400 m. Nach Abbau der Braunkohleflöze müssen diese Bereiche wieder rekultiviert, das heißt teilweise bzw. vollständig wieder mit Erdreich aufgefüllt werden. Werden die Fermentationskessel in die Talsohle der Vertiefung eingebaut, wird der Bau der erfindungsgemäßen Anlage in die Rekultivierungsmaßnahmen integriert. Das heißt die Fermentationskessel mit einer Höhe von 50 bis 150 m werden vor dem Wiedereinbringung des Erdreiches auf der Talsohle des abgebauten Kohleflözes gebaut und anschließend im Zuge der Rekultivierung mit Erdreich überdeckt. Die Erdüberdeckung ist abhängig von der Tiefe der Talsohle und kann mehrere 100 m betragen. Durch diese Maßnahme kann die dadurch freiwerdende Fläche zum Bau eines Biogaskraftwerkes bzw. zum Anbau von Biomassekulturen genutzt werden. Des Weiteren wird u. a. sowohl das Befüllen der Kessel mit Biomasse, das Abführen des entstehenden Biogases sowie erforderliche Überwachungs- und Prozesskorrekturmaßnahmen wesentlich vereinfacht.The Fermentation boilers are preferably arranged underground. When The site is particularly suitable for areas created during lignite mining are. In lignite mining, soil is removed over a large area to reach the deeper brown coal layers. It is created by it artificially created large depressions with a depth of 100 to 400 m. After mining the brown coal seams, these must Areas recultivated again, that is partly or completely again filled with soil become. If the fermentation vessels are installed in the bottom of the well, is the construction of the system according to the invention in the recultivation measures integrated. This means the fermentation vessels with a height of 50 to 150 m built before the re-introduction of the soil on the bottom of the mined coal seam and subsequently covered with soil in the course of recultivation. The earth cover depends on from the depth of the valley floor and can be several 100 m. By This measure can the area thus liberated for the construction of a biogas power plant or for the cultivation of biomass crops be used. Furthermore u. a. both the filling of the boiler with biomass, the discharge the resulting biogas and necessary monitoring and process corrective measures considerably simplified.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält die Anlage eine Mehrzahl im Querschnitt vorzugsweise gleichseitigen sechseckigen Fermentationsbehältern, die in Form einer wabenartigen Struktur nebeneinander angeordnet sind. Auf diese Weise lassen sich kompakte Anlagen mit großem Gesamtvolumen unter effizienter Ausnutzung der verfügbaren Fläche bei geringer Anzahl von Seitenwänden realisieren. Darüber hinaus kann die Anlage problemlos um weitere Fermentationsbehälter ergänzt werden, um deren Wirtschaftlichkeit über einen längeren Zeitraum zu optimieren.In a particularly preferred embodiment of the invention contains the system a plurality of cross-section preferably equilateral hexagonal Fermentation tanks, which are arranged side by side in the form of a honeycomb-like structure. In this way, compact systems with large total volume can be under efficient use of available space with a small number of side walls. About that In addition, the plant can easily be supplemented by further fermentation tanks, for their profitability over one longer Period to optimize.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den den unabhängigen Patentansprüchen jeweils untergeordneten Patentansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are in the independent claims, respectively subordinate claims specified.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen. Es zeigen:to further explanation The invention is directed to the drawing. Show it:
Gemäß
Der
Fermentationsbehälter
Um
eine effektive Fermentierung zu gewährleisten, wird der Wassergehalt
vorzugsweise auf etwa 50 bis 80 Gew.-% eingestellt. Dies kann durch entsprechende
Aufbereitung der Biomasse F – Anreichern
mit Wasser H2O – oder durch Einschleusen von Wasser
H2O in den Fermentationsbehälter
Je
nach Zusammensetzung der Biomasse F kann es notwendig sein, diese
zu zerkleinern, wobei die Größe der Partikel
vorzugsweise kleiner als 10 cm ist. Eine besonders hohe Anfangsausbeute
wird erzielt, wenn die Biomasse F zu einer breiartigen Konsistenz
zerkleinert wird. Während
der Fermentation sind nur geringe Eingriffe notwendig. Zusätzlich kann
jedoch eine permanente Berieselung mit temperiertem Wasser mit einer
Temperatur von etwa 35°C
oder einem periodisches Berieseln der Biomasse F mit eigenem frei
werdenden Prozesswasser durch einen internen Kreislauf über das
im Fermentationsbehälter
Eine
weiterführende
vorteilhafte Alternative für
die Einstellung der Temperatur im Fermentationskessel ist die Nutzung
der Geothermie. Für
die benötigte
Energiezufuhr für
den Fermentationsprozess wird durch ein in das Erdinnere führende Wärmetauscher-Rohrsystem
Der
Einbau der Fermentationskessel
Die
Fermentationsbehälter
Ein gemäß der vorliegenden Erfindung konzipierter Energiepark kann während seines Betriebes problemlos um weitere Fermentationsbehälter ergänzt werden, um auf diese Weise eine andauernd hohe und über große Zeiträume konstante Energie/Wärme-Erzeugung der Kraftwerksanlage zu gewährleisten.One according to the present Invention conceived energy park can easily during its operation for more fermentation tanks added to be constantly high in this way and constant over long periods of time Energy / heat generation of the power plant to ensure.
Im
Diagramm der
Im
Diagramm gem.
Claims (30)
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Citations (7)
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|---|---|---|---|---|
| US4209303A (en) * | 1978-09-08 | 1980-06-24 | Ricks Jay W | Method and apparatus for recovery of combustible gas from waste |
| FR2469863A1 (en) * | 1979-11-22 | 1981-05-29 | Dehaye Jean | Anaerobic fermentation vat - assembled from prefabricated components including a flexible waterproof lining and cellular insulation |
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| DE4203880A1 (en) * | 1992-02-11 | 1993-08-12 | Assmann Allo | Storage tank for waste material - has spherical body made of reinforced concrete sections with space between inner and outer surfaces |
| DE102004031170A1 (en) * | 2004-06-28 | 2006-01-12 | Allo Assmann | Producing energy and humus by anaerobic digestion of biomass comprises using a large spherical fermenter with a self-supporting multilayer shell containing tubes or struts to make space for a layer of air |
| US7056062B2 (en) * | 2003-07-14 | 2006-06-06 | Takeuchi Richard T | Subterranean waste disposal process and system |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4209303A (en) * | 1978-09-08 | 1980-06-24 | Ricks Jay W | Method and apparatus for recovery of combustible gas from waste |
| FR2469863A1 (en) * | 1979-11-22 | 1981-05-29 | Dehaye Jean | Anaerobic fermentation vat - assembled from prefabricated components including a flexible waterproof lining and cellular insulation |
| WO1992018261A1 (en) * | 1991-04-19 | 1992-10-29 | Robert Henry Bowman | Combustible gas production/collection method and tip |
| DE4203880A1 (en) * | 1992-02-11 | 1993-08-12 | Assmann Allo | Storage tank for waste material - has spherical body made of reinforced concrete sections with space between inner and outer surfaces |
| US7056062B2 (en) * | 2003-07-14 | 2006-06-06 | Takeuchi Richard T | Subterranean waste disposal process and system |
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