{"id":24525,"date":"2015-02-23T03:12:20","date_gmt":"2015-02-23T02:12:20","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.innovations-report.de%2Fhtml%2Fberichte%2Fagrar-forstwissenschaften%2Fwie-aus-schadstoffen-wertstoffe-werden-faehigkeit-biogasbildender-mikroorganismen-unterschaetzt.html"},"modified":"2015-02-22T10:26:11","modified_gmt":"2015-02-22T09:26:11","slug":"wie-aus-schadstoffen-wertstoffe-werden-faehigkeit-biogasbildender-mikroorganismen-unterschaetzt","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wie-aus-schadstoffen-wertstoffe-werden-faehigkeit-biogasbildender-mikroorganismen-unterschaetzt\/","title":{"rendered":"Wie aus Schadstoffen Wertstoffe werden: F\u00e4higkeit biogasbildender Mikroorganismen untersch\u00e4tzt"},"content":{"rendered":"

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Biogas-Laborversuch am ATB . Foto: Werner\/ATB<\/figcaption><\/figure>\n

Wissenschaftler am Potsdamer Leibniz-Institut f\u00fcr Agrartechnik konnten zeigen, dass sich mithilfe von anaeroben Mikroorganismen im Biogasprozess auch komplexe organische Schadstoffe verwerten lassen. Phenole, Furane, Aldehyde und Ketone, die h\u00e4ufig in den fl\u00fcssigen Nebenprodukten aus der thermochemischen Umwandlung von Biomasse auftreten, lassen sich einfach und effektiv zu Biomethan abbauen. Damit ist die Grundlage geschaffen, um Verkohlungsprozesse wie die Hydrothermale Karbonisierung (HTC) und die Pyrolyse nachhaltig und effizient in Bioraffinerien einzugliedern. Die Ergebnisse wurden soeben in der renommierten Fachzeitschrift \u201eBioresource Technology<\/a>\u201c ver\u00f6ffentlicht.\u00a0\u00a0\u00a0<\/strong><\/p>\n

Die Verfahren zur Herstellung von Stoffen und Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen beruhen in der Regel auf biologischen oder thermochemischen Prozessen. Letztere bieten den Vorteil einer hohen Reaktionsgeschwindigkeit. Bei Temperaturen von 250\u00b0C und mehr lassen sich organische Verbindungen, auch biologisch nur schwer abbaubare wie Lignin, rasch aufschlie\u00dfen. Thermochemische Prozesse sind jedoch sehr unspezifisch in der Produktbildung: Neben den gew\u00fcnschten Wertstoffen fallen auch mehr oder weniger problematische organische Nebenprodukte an. Dies verringert die Ausbeute und verursacht zus\u00e4tzliche Kosten f\u00fcr die Abwasserreinigung.<\/p>\n

Forscher der Nachwuchsgruppe\u00a0APECS\u00a0am ATB\u00a0widmeten sich in ihrer Arbeit den fl\u00fcssigen Nebenprodukten aus der thermochemischen Umwandlung von Biomasse. Untersucht wurden Abw\u00e4sser aus der HTC sowie aus der Pyrolyse. Beide Prozesse sind vielseitig anwendbar und lassen eine hohe Relevanz in zuk\u00fcnftigen Bioraffineriekonzepten erwarten. Das Problem bisher: Diese Prozesse erzeugen Abw\u00e4sser, die eine hohe Belastung mit diversen Schadstoffen wie Phenole, Furane, Aldehyde und Ketone aufweisen.<\/p>\n

Hauptprodukt beider Prozesse ist Biokohle, ein kohlenstoff- und energiereicher Feststoff, der als Energietr\u00e4ger Verwendung finden kann, aber auch f\u00fcr eine Reihe weiterer Anwendungsbereiche gepr\u00fcft wird – von der Bodenverbesserung bis zur Elektrotechnik. Nebenprodukte bei der Pyrolyse sind das sogenannte Syngas, ein energetisch gut verwertbares Gas, sowie ein Kondensat aus fl\u00fcchtigen Verbindungen, f\u00fcr das es gegenw\u00e4rtig noch keine ideale Nutzung gibt. Bei der HTC f\u00e4llt insbesondere eine fl\u00fcssige Substanz an, die reich ist an verschiedenen organischen und mineralischen Verbindungen. Beide Abw\u00e4sser erfordern eine gr\u00fcndliche Aufbereitung, bevor sie zur\u00fcck in die Umwelt gelangen.<\/p>\n

In ihrem in der Fachzeitschrift \u201eBioresource Technology\u201c erschienenen Artikel berichten die Potsdamer Forscher \u00fcber die erfolgreiche anaerobe biologische Umwandlung wasserl\u00f6slicher Pyrolysekondensate in Labortests. Die Kondensate stammten aus der Verkohlung von G\u00e4rresten von der Biogasproduktion durch Pyrolyse bei Temperaturen von 330 bis 530\u00b0C. Ein Gro\u00dfteil der organischen Verbindungen konnte im Biogasprozess zum energiereichen Biomethan ab- bzw. umgebaut werden. Nach der biologischen Behandlung waren die untersuchten toxischen Verbindungen 5-HMF, Furfural, Phenol, Catechol und Guajacol nicht mehr nachweisbar. Eine Ausnahme bildete Kresol, das immerhin um 10 bis 60 % reduziert werden konnte.
\nStarken Einfluss zeigte die Pyrolysetemperatur: je h\u00f6her die Temperatur bei der Verkohlung ist, desto weniger organische Substanz ist abbaubar. So f\u00fchrte eine Erh\u00f6hung der Pyrolysetemperatur von 330\u00b0C auf 530\u00b0C dazu, dass statt 57% nur noch 37% des als chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) ausgewiesenen Gesamtgehalts an organischen Stoffen abgebaut werden konnten.<\/p>\n

\u201eUnsere Ergebnisse zeigen die vielf\u00e4ltigen M\u00f6glichkeiten, wie thermochemische Prozesse wie die Pyrolyse und die HTC synergetisch mit der Biogaserzeugung verschaltet werden k\u00f6nnen\u201c, unterstreicht Projektleiter Dr. Jan Mumme den Mehrwert dieser Verfahrenskombination. \u201eNeben der Biokohle kann so zus\u00e4tzlich Energie in Form von Biogas gewonnen werden\u201c, erg\u00e4nzt Nachwuchswissenschaftler Tobias H\u00fcbner. \u201eDie Kopplung thermochemischer und biologischer Verfahren im Sinne einer Bioraffinerie ist gegenw\u00e4rtig ein stark beforschtes Thema. Mit unseren Arbeiten m\u00f6chten wir einen wichtigen Beitrag f\u00fcr die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit dieser Systeme zu leisten\u201c, so Mumme.<\/p>\n

Dass sich Abw\u00e4sser aus der HTC gut als Ausgangsstoff f\u00fcr die Biogasgewinnung eignen, konnten die APECS-Wissenschaftler bereits 2013 belegen. In weiteren Arbeiten zusammen mit dem Fraunhofer Institut f\u00fcr Chemische Technologie ICT Pfinztal gelang es zudem, einzelne Stoffe mittels NIR-Technik in der HTC-Fl\u00fcssigkeit \u00a0zu erfassen – eine wichtige Grundlage, um die Umwandlungsprozesse gezielt in Richtung gew\u00fcnschter Produkte zu lenken.<\/p>\n

Die Projektgruppe \u201eAPECS – Anaerobic Pathways to Renewable Energies and Carbon Sinks<\/a>\u201c wurde von 2009 bis Ende 2014 vom BMBF im Rahmen von \u201eBioenergie 2021\u201c gef\u00f6rdert. Projektleiter Dr. Jan Mumme arbeitet gegenw\u00e4rtig als Gastwissenschaftler am UK Biochar Research Center der University of Edinburgh.<\/p>\n

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Literatur<\/h3>\n

H\u00fcbner, T., Mumme, J. (2015): Integration of pyrolysis and anaerobic digestion – use of aqueous liquor from digestate pyrolysis for biogas production.\u00a0Bioresource Technology, DOI: 10.1016\/j.biortech.2015.02.037\u00a0<\/a><\/p>\n

Wirth, B., Mumme, J. (2013): Anaerobic digestion of waste water from hydrothermal carbonization of corn silage. Applied Bioenergy 1, 1-10. Online verf\u00fcgbar unter:\u00a0http:\/\/tinyurl.com\/oqwrksp<\/a><\/p>\n

Reza, M.T., Becker, W., Sachsenheimer, K., Mumme, J. (2014): Hydrothermal Carbonization (HTC): Near Infrared Spectroscopy and Partial Least-Squares Regression for determination of Selective Components in HTC Solid and Liquid Products. Bioresource Technology 161, 91-101. Online verf\u00fcgbar unter:\u00a0http:\/\/tinyurl.com\/lhm7op2<\/a><\/p>\n

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Kontakt<\/h3>\n

Dr. Jan Mumme
\nLeiter der Nachwuchsgruppe APECS
\nE-Mail:\u00a0jan.mumme@ed.ac.uk<\/a>; jmumme@atb-potsdam.de<\/a><\/p>\n

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