Konzepte & Technologie

Nassvergärungsverfahren

Eine typische landwirtschaftliche Biogasanlage in Deutschland ist eine „Nassvergärungsanlage“ und nutzt neben flüssigen und festen Düngemitteln einen variablen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen und Energiepflanzen, vorwiegend Maissilage. Die meisten Anlagen bestehen aus einem einstufigen Fermenter, in dem der sekundäre Fermenter und der Gärrestspeicher in Reihe geschaltet sind (FNR, 2010). Die Fermenter sind dabei als voll durchmischte, Rührkesselreaktoren (SRT) ausgeführt.

Faserige Substrate wie Landschaftspflegematerial oder Festmist sind kostengünstiger als Energiepflanzen, werden aber aufgrund des geringen spezifischen Methanausstoßes und der hohen technischen Anforderungen während des Fermentationsprozesses als nicht konkurrenzfähig angesehen (Reinhold, 2014). Fasserreiche Substrate führen in einem STR zur Bildung von Schwimmschichten und Verstrickungen, was sich in einer geringen spezifischen Methanproduktion widerspiegelt.

Trockenvergärungsanlagen und mehrstufige Anlagen

Zur Effizienzsteigerung gewinnt daher die räumlich abgetrennte Hydrolysestufe als Erweiterung für einstufige Biogasanlagen immer mehr an Bedeutung, wobei die Hydrolyse-Stufe in einem separaten Reaktor der Methan-Stufe vorgeschaltet wird. Bei korrekter Substratauswahl und Betriebsführung kann diese Erweiterung zu einer signifikanten Steigerung der Anlageneffizienz führen, da durch die Trennung der Abbaustufen voneinander die Milieubedingungen besser an die Bedürfnisse der unterschiedlichen mikrobiellen Gemeinschaften bezüglich des anaeroben Abbaus angepasst werden können.

Mit dem Projekt HydroCon (FKZ-Nr. 03KB082, 2013 2015)1 wurde eine externe Baueinheit für eine Hydrolysestufe des Biogasprozesses entwickelt (auch als eine nachrüstbare Komponente), um die Biogasproduktion um 10% zu steigern. Schwerpunkt lag dabei auch auf der Eliminierung bzw. starke Verringerung des Schwefelwasserstoffs im Biogas des Hauptfermenters, Bindung des Schwefelwasserstoffs des Hydrolysegases und die Reduzierung des Biomassebedarfs. Doch die Autoren des Schlussberichtes machen deutlich, dass auch nach dem Projekt weiterhin Forschungsbedarf im Hinblick auf gezielte „Fütterung“ von Hydrolysat in den Fermenter und insbesondere für den Betrieb der Hydrolysestufe besteht.

Substrat-Aufschlussverfahren

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Verfahren nach dem Vorbild der Wiederkäuer

Charakterisierung der mikrobiellen Gemeinschaft und seuchenhygienischer Status der Gärreste