Dr. Peter Weiland
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31.12.2008

Für die kombinierte Nutzung grün geernteter Energiepflanzen zur Herstellung von Flüssigkraftstoffen (BtL), Festbrennstoffen und gasförmigen Energieträgern ist aus technischen und logistischen Gründen eine Entwässerung des Silierguts notwendig. Es wurden die Vergärungseigenschaften und die Methanausbeuten der Presssäfte von Gersten-, Gras-, Mais- und Roggensilage untersucht. Hierzu erfolgten zunächst diskontinuierliche Gärtests, um die maximal erreichbare Methanausbeute zu bestimmen. Anschließend wurden quasi-kontinuierliche Gärversuche in Rührfermentern sowie unter Einsatz von Festbettfermentern durchgeführt, um Informationen für eine Verfahrensbewertung zu erhalten. Die diskontinuierlichen Gärtests zeigen, dass die untersuchten Presssäfte sehr gut vergärbar sind. Es wurden unter mesophilen Betriebsbedingungen bei 37 °C Methanausbeuten von maximal 37, 63, 72 bzw. 65 Nl je kg Gras-, Mais-, Roggen- bzw. Gerstensilagepresssaft ermittelt. Bei allen Presssäften wurden innerhalb von 10 Tagen über 90 % der organischen Substanz abgebaut. Dieses macht die Vergärung der Presssäfte in wirtschaftlicher und technischer Hinsicht besonders interessant. Durch Elektroporation der Silagen konnte die Abbaugeschwindigkeit und die spezifische Methanausbeute der Presssäfte gegenüber der unbehandelten Variante nicht verbessert werden. Bei der Vergärung der Presssäfte in quasi-kontinuierlich betriebenen Rührfermentern wurden bis zu einer Raumbelastung von ca. 5 g oTS/(lF*d) und einer hydraulischen Verweilzeit von weniger als 25 Tagen stabile Prozessbedingungen und eine konstante Abbauleistung erreicht. Die erzielten Methanausbeuten sind gegenüber den diskontinuierlichen Gärtests nur unwesentlich geringer. Der Methangehalt im Biogas liegt je nach Pflanzenart zwischen 56 und 63 Vol.-%. Bei Einsatz der kontinuierlich betriebenen Festbettfermenter konnten höhere Raumbelastungen von bis zu 8 g oTS/(lF*d) erreicht werden sowie eine Verkürzung der Verweilzeit auf bis zu 6 Tage.

Die Aufgabe des Verbundvorhabens BioLog ist die Optimierung und teilweise apparatetechnische Entwicklung der auf die Ernte von Energiepflanzen folgenden Schritte der Aufbereitung bis zur energetischen Nutzung. Ziel ist es einen Festbrennstoff zu erzeugen, der optimal in der Energieerzeugung eingesetzt werden kann und an die landwirtschaftlichen Rahmenbedingungen angepasst ist. Ziel des Teilvorhabens der bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft ist es, den aus der Abpressung von Silage anfallenden Pressaft hinsichtlich seiner Eignung als Substrat für die Erzeugung von Biogas zu bewerten. Dazu sind die wesentlichen Inhaltsstoffe, das Vergärungsverhalten und die Gasausbeute zu bestimmen. Die mit verschiedenen Aufbereitungs- und Abtrenntechniken gewonnenen Presssäfte werden zunächst laboranalytisch untersucht, um die wesentlichen physikalischen und chemischen Prozessparameter zu ermitteln, die das Vergärungsverhalten bestimmen. Zur Ermittlung des Gasertragspotenzials werden mit sämtlichen Presssäften Batch-Gärtests durchgeführt, die gleichzeitig Informationen zur Abbaukinetik und zur Gaszusammensetzung liefern. Zur Bewertung der technischen Möglichkeiten der Vergärung von Presssäften werden anschließend kontinuierliche Gärversuche unter Einsatz verschiedener Fermentersysteme durchgeführt. Die Ergebnisse dienen sowohl zur Beurteilung und Optimierung der vorgeschalteten Aufbereitungs- und Abpresstechniken als auch zur technischen, ökonomischen und ökologischen Bewertung des neuartigen Verfahrenskonzeptes einer kombinierten Produktion von Rohstoffen für die BTL-Produktion und der Erzeugung von Biogas.