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Hochlast-Fermenter für Gülle
Forschende der Fachhochschule Münster haben gemeinsam mit der Firma PlanET Biogastechnik ein Verfahren zur effizienten Vergärung flüssiger Rest- und Abfallstoffe aus Landwirtschaft und Industrie entwickelt.
Der Hochlast-Fermenter ergänzt den herkömmlichen Rührkessel-Fermenter. Die Hochlastfermentation steigert die Effizienz bei der Vergärung flüssiger Substrate wie Schweine- und Rindergülle oder Zuckerrübensaft. (Bildquelle: Brügging)
Danach kann ein zusätzlich installierter Hochlast-Fermenter an landwirtschaftlichen Biogasanlagen den herkömmlichen Rührkessel-Fermenter ergänzen und so bislang ungenutzte Biomassepotenziale erschließen. Im Projekt Bio-Smart wurden praxistaugliche Verfahrenskonzepte für Biogasanlagenbetreiber sowie Tools zur Ermittlung der Wirtschaftlichkeit erarbeitet.
Herausforderung: Vergährung von Rest- und Abfallstoffen
Die Vergärung flüssiger Rest- und Abfallstoffe wie Gülle stellt Biogasanlagenbetreiber aus verfahrenstechnischer Sicht vor große Herausforderungen. Der hohe Wassergehalt erfordert vergleichsweise große Behältervolumina und einen hohen Heizenergiebedarf, was sich in den Investitions- und Betriebskosten niederschlägt.
Bei der Hochlastvergärung werden die zur Biogaserzeugung notwendigen Mikroorganismen im Fermentersystem zurückgehalten und angereichert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Biogasfermentern können so höhere Durchsätze, kürzere Verweilzeiten und damit kleinere Behältervolumen realisiert werden. Investitions- und Betriebskosten lassen sich auf diese Weise senken.
Hochlastvermentation
Für die Hochlastfermentation eignen sich Schweine- und Rindergülle sowie Zuckerrübensaft, zudem kommen Glycerin aus der Biodieselherstellung und stärkehaltige Abwässer in Frage. In Laborversuchen im halbtechnischen Maßstab ermittelten die Forschende erfolgversprechende Substrat-Reaktor-Kombinationen.
Als am besten geeignetes Reaktorsystem erwies sich ein aus der biologischen Abwasserreinigung bewährter EGSB-Reaktor (Expanded Granular Sludge Bed). Der Reaktor hält Mikroorganismen zurück und beschleunigt so den Substratabbau und die Gasbildung. Durch die gezielte Fütterung leicht abbaubarer Substrate lässt sich die Gasbildung zudem zeitlich an den Bedarf anpassen.
Auf Grundlage der Laborergebnisse erarbeiteten die Wissenschaftler verschiedene Verfahrenskonzepte. Zur Abschätzung der Kosten und Erlöse erstellten sie ein Berechnungstool, das u. a. die verfügbaren Substratmengen, das Verfahrenskonzept oder Eigenschaften der Bestands-Biogasanlage berücksichtigt. Das Tool quantifiziert den Einfluss verschiedener Anlagen- und Betriebsparameter und ermöglicht so eine ökonomische Optimierung neuer und bestehender Biogasanlagen.
Praxiserfahrungen sammeln
PlanET integrierte abschließend eine Versuchsanlage zur Hochlastvergärung in die Versuchsbiogasanlage im Bioenergiepark Saerbeck im Münsterland. Durch den praxisnahen Betrieb der Anlage wurde die Übertragbarkeit auf Bestandsbiogasanlagen belegt.
Das Verbundvorhaben Bio-Smart „Biogasproduktion in Hochlast-Fermentern zur intelligenten Energiebereitstellung“ wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördert. Das Berechnungstool und die Reststoffe-Datenbank sind auf Anfrage bei der FH Münster erhältlich. Der Abschlussbericht und weitere Informationen zu den Teilvorhaben stehen online zur Verfügung.
