Grüne Kaskade - Hochlastvergärung

ProjektträgerGefördert durch:

Laufzeit	01.06.2016 - 31.05.2019
Interreg Deutschland-Nederland
Projektpartner
	Bionergiecluster Oost Nederland
	PlanET Biogas Global GmbH
EFRE
Ministerie van Economische Zaken
Ministerium für Wirtschaft, Energie, Industrie, Mittelstand und Handwerk des Landes NRW
Niedersächsische Staatskanzlei
Provincie Drenthe
Provincie Fryslân
Provincie Groningen
Provincie Overijssel

Die anaeroben Mikroorganismen, die die Substrate in Biogasanlagen abbauen, vermehren sich aufgrund ihres Stoffwechsels im Vergleich zu den aeroben Mikroorganismen vergleichsweise langsam. Der Rückhalt der Organismen ist für einen schnellen, effizienten Abbau der Biomasse also besonders wichtig. Beim Betrieb von kontinuierlichen Rührkesselreaktoren in konventionellen Biogasanlagen werden dem System mit dem Gärrest stetig auch Bakterien entnommen. Wie lange das Substrat in der Anlage verweilt, wird deshalb durch die Vermehrungsgeschwindigkeit der Bakterien bestimmt. Ist die Verweilzeit zu gering, hat das die Auswaschung der Organismen und damit das Ende der Biogasproduktion zur Folge.

Mit mehr Bakterien zu besseren Ergebnissen

Durch die Verwendung eines Reaktors, der die Mikroorganismen im System hält, kann die Bakteriendichte im Reaktor gesteigert und damit die Abbaugeschwindigkeit erhöht werden. Der Rückhalt der Organismen kann beispielsweise, wie beim Upflow anaerobic sludge blanket (UASB) in der industriellen Abwassertechnik, durch die Bildung von Granulaten und den Rückhalt der Granulate erfolgen. An der FH Münster wurde in der Vergangenheit bereits die anaerobe Behandlung von Textilabwässern untersucht. Diese Versuche zeigten, wie Abwässer schon nach einer Verweilzeit von fünf statt 40 Tagen erfolgreich abgebaut werden können.

Mit der Entwicklung eines äquivalenten Verfahrens für den Abbau von landwirtschaftlichen Reststoffen mit einem hohen Wassergehalt kann die energetische Verwertung dieser Stoffe immens an Effizienz gewinnen. Technisch würde das Verfahren in der Biogastechnologie eine neue Entwicklungsstufe von Biogasanlagen darstellen.

Ein neuer Hochleistungsreaktor für Biogasanlagen entsteht

In diesem Forschungsprojekt wird ein neuartiger Biogasreaktor für die Vergärung von Wirtschaftsdüngern sowie anderen flüssigen Reststoffen, wie Presswässern, entwickelt und untersucht. Hierbei handelt es sich um einen Hochleistungsreaktor, der sich in seinem Reaktordesign deutlich von landwirtschaftlichen Biogasanlagen absetzt. Vorbild sind Reaktorkonzepte aus der industriellen, anaeroben Abwassertechnik: Diese Reaktoren erreichen erheblich höhere Belastungen und damit kürzere Verweilzeiten, kleinere Reaktorvolumina und geringere Investitions- und Betriebskosten. So können auch in der Landwirtschaft die Gasausbeuten gesteigert und ein intensiverer, schnellerer Abbau der organischen Substanz ermöglicht werden.

Diese Hochlastreaktoren können allerdings nur mit weitgehend flüssigen, feststoffarmen Substraten beschickt werden. Sie eignen sich daher besonders für dünnflüssigen Wirtschaftsdünger, Presswässer und Filtrate aus der Separation von Wirtschaftsdüngern. Gerade diese fallen in großen Mengen an und können so kostengünstig mit einem effizienten Reaktorkonzept energetisch verwertet werden. Der Abbau der enthaltenen Organik im Anschluss an die energetische Nutzung ermöglicht darüber hinaus eine effektivere Nutzung wichtiger, nicht abgebauter Nährstoffe, wie zum Beispiel Stickstoff.

Nachhaltig, ökologisch und gleichzeitig wirtschaftlich

In einem halbtechnischen Versuchsreaktor führen wir derzeit grundlegende Versuche durch, zum Beispiel mit einem sogenannten Festbettreaktor mit Keramik-Füllkörpern. Hier werden die Rahmenbedingung für die Nutzung von flüssigen Substraten in einem Hochlastsystem und vergleichende Reaktionskonzepte erarbeitet und Optimierungspotenziale erhoben. Erste Ergebnisse deuten auf eine deutliche Effizienzsteigerung durch das neuartige Reaktormodel hin.

Die Erfahrungen und Ergebnisse aus den geplanten Versuchsreihen bereiten eine anschließende Nutzung in einer großtechnischen Biogasanlage vor. Der Fokus des Projekts liegt auf der Verwendung von biogenen Reststoffströmen, um so einen nachhaltigen, ökologischen und gleichzeitig wirtschaftlichen Betrieb des neuen Hochlast-Biogasanlagenkonzepts zu gewährleisten.