H\u00f6herer Methangehalt, k\u00fcrzere Verfahrenszeiten, flexiblere Produkte: Forscher der Universit\u00e4t Hohenheim wollen in den kommenden drei Jahren eine drei-stufige Versuchsanlage aufbauen, die all das kann. Langfristig tragen sie damit dazu bei, dass Biogas mit einem deutlich geringeren Energieaufwand als heute zu Erdgasqualit\u00e4t aufbereitet und ins Erdgasnetz eingespeist werden kann. Damit kann die Erzeugung des Biogases von dem Ort der Nutzung entkoppelt werden. Auch bez\u00fcglich der eingesetzten Substrate und der nutzbaren Produkte soll die Anlage wesentlich flexibler als heutige Biogasanlagen sein. Das Verbundprojekt mit acht Partnern wird im Rahmen des F\u00f6rderprogramms “Bioenergie 2021” vom BMBF \u00fcber den Projekttr\u00e4ger J\u00fclich (PtJ) mit insgesamt 1,96 Mio Euro gef\u00f6rdert. 275.500 Euro davon flie\u00dfen direkt nach Hohenheim und machen das Forschungsprojekt zu einem der Hohenheimer Schwergewichte der Forschung.<\/b><\/p>\n
Die neue Mini-Biogasanlage soll auf dem Campus der Universit\u00e4t am Institut f\u00fcr Agrartechnik stehen. In vier je 100l-Fermentern wird pro Tag 1 kg Trockenmasse des Modellsubstrats aus Gras und Mais bzw. Stroh und Heu g\u00e4ren. In einem getrennten Methan-Reaktor von 50l Nutzvolumen werden 410 l Biogas mit einem Methananteil von bis zu 85% gewonnen. Das ist zwar eine zu geringe Menge an Methan um sie direkt zu nutzen, doch mit Hilfe der kleinen Versuchsanlage haben die Hohenheimer Agrarwissenschaftler Gro\u00dfes vor.<\/p>\n
Ziel des Verbundvorhabens ist es, einen neuen Anlagentyp zu entwickeln, der mehrere Vorteile vereinen soll: Erstens, sollen flexible Einsatzstoffe eingesetzt werden k\u00f6nnen; zweitens soll ein h\u00f6herer Methangehalt im Endprodukt erzielt werden und drittens soll der gesamte Prozess noch schneller ablaufen.<\/p>\n
2 + 1 = komplett neuer Anlagentyp<\/b>
Bisher wurde Biogas in Hohenheim in Biogasanlagen aus einem Beh\u00e4lter produziert: In diesem Beh\u00e4lter l\u00e4uft sowohl die S\u00e4urebildung als auch deren Abbau zu Methan ab. Damit sind die Milieubedingungen f\u00fcr alle am Prozess beteiligten Mikroorganismen suboptimal. Erste Versuche zu einer zweiphasigen Verg\u00e4rung zeigten, dass durch die Trennung der eigentlichen G\u00e4rung von der Methanogenese der Prozess beschleunigt werden kann. Allerdings wies diese zweiphasige Anlage erhebliche steuerungstechnische Nachteile auf.<\/p>\n
Aus drei, statt aus ein bis zwei, Beh\u00e4ltern wird der neue Anlagentyp zusammengesetzt sein. Und das hat eine Funktion: Die Forscher wollen die G\u00e4rung und die Methonogenese verfahrenstechnisch trennen. “Im ersten G\u00e4rkessel findet die Hydrolyse statt. Bei diesem Vorgang wird das Substrat durch Enzyme in so genannte Monomere und S\u00e4uren abgebaut. Bei lignifizierten Substraten bleiben dabei Ger\u00fcstsubstanzen, das sind die unl\u00f6slichen Reste, \u00fcbrig. Leicht abbaubare Stoffe werden dagegen vollst\u00e4ndig in l\u00f6sliche Substanzen \u00fcberf\u00fchrt”, erkl\u00e4rt Dr. Andreas Lemmer von der Landesanstalt f\u00fcr Agrartechnik und Bioenergie.<\/p>\n
Im zweiten Beh\u00e4lter findet das so genannte Bio-Leaching statt. Dabei werden die l\u00f6slichen Stoffe, das hei\u00dft,die S\u00e4uren und l\u00f6slichen Zucker aus den nicht abgebauten Ger\u00fcstsubstanzen “ausgewaschen” Ausschie\u00dflich diese gel\u00f6sten Zwischenprodukte werden in den dritten Beh\u00e4lter \u00fcberf\u00fchrt. Dieser gleicht einem Filter, in dem die organischen S\u00e4uren zu Methan abgebaut werden. Der Methangehalt des Biogas aus dem neuen Anlagentyp kann dabei bis zu 40% h\u00f6her sein als in bisherigen einphasigen Anlagen.<\/p>\n
Flexibler, schneller, reiner<\/b>
Diese Auftrennung erm\u00f6glicht gr\u00f6\u00dfere Flexibilit\u00e4t in der Praxis der neuen Biogasanlage. “Die m\u00f6gliche Bandbreite der Einsatzstoffe zu erh\u00f6hen und damit das deutschlandweite Methanertragspotenzial zu steigern ohne die Fl\u00e4chenkonkurrenz zu erh\u00f6hen ist wohl das naheliegendste Ziel”, sch\u00e4tzt Andreas Lemmer. Daneben kann die Anlage zur Gewinnung von Brennstoff aus den Ger\u00fcstsubstanzen verwendet werden. Organische S\u00e4uren herzustellen k\u00f6nnte ein weiteres m\u00f6gliches Ziel der neuen Anlage sein. Fazit des Agrartechnikers: “Wir erreichen mit dem neuen Anlagentyp ein flexibel zu steuerndes Modul, das anpassungsf\u00e4hig in den Einsatzstoffen, sowohl als auch in den Endprodukten ist”.<\/p>\n
Ein weiterer Vorteil der neuen Anlage sind k\u00fcrzere Verfahrenszeiten. W\u00e4hrend beispielsweise der Abbau von Gras im einphasigen Anlagentyp mindestens 70 bis 100 Tage dauerte, wird er in Zukunft nur 18 bis 25 Tage ben\u00f6tigen. Erm\u00f6glicht wird der schnellere Abbau, so Andreas Lemmer, durch eine verbesserte Anpassung des ph-Werts in den getrennten Beh\u00e4ltern: “W\u00e4hrend der optimale ph-Wert f\u00fcr die G\u00e4rung bei 5,5 liegt, braucht die Methanbildung ein Milieu von 7 bis 8. Auch die Temperatur kann individuell f\u00fcr die einzelnen Gruppen der Mikroorganismen angepasst werden”. Der neue dritte Beh\u00e4lter, das Bioleaching, dient dazu, die beiden biologischen Vorg\u00e4nge strikt voneinander zu trennen, damit im Methanreaktor ein m\u00f6glichst reines Methan entsteht.<\/p>\n
Hintergrund: Schwergewichte der Forschung<\/b>
Rund 26 Millionen Euro an Drittmitteln akquirierten Forscher der Universit\u00e4t Hohenheim allein im vergangenen Jahr \u2013 gut 20% mehr als im Vorjahr. In loser Folge pr\u00e4sentiert ihnen die Reihe “Schwergewichte der Forschung” herausragende Forschungsprojekte mit einem Drittmittelvolumen von mindestens einer Viertelmillion Euro, bzw. 125.000 Euro in den Wirtschafts- und Sozialwissenschaften. <\/p>\n