Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Entwicklung und praxisorientierte Bewertung einer Methode zur Untersuchung der Bioverfügbarkeit von Spurenelementen für die Biogasbildung mit Hilfe der sequentiellen Extraktion; Teilvorhaben 2

Anschrift
ISF GmbH
25421 Pinneberg
An der Mühlenau 4
Kontakt
Dr.-Ing. Thomas Fritz
Tel: +49 410 12 185-011
E-Mail: thomas.fritz@is-forschung.de
FKZ
22011610
Anfang
01.07.2011
Ende
31.12.2013
Aufgabenbeschreibung
Hauptziel des Forschungsvorhabens ist die Effizienzsteigerung von Biogasanlagen (BGA) durch gezielten Einsatz von Spurenelementmischungen unter Berücksichtigung der Bioverfügbarkeit dieser Prozesshilfsstoffe. Auf Basis sequentieller Extraktionsschemata wird eine Methode entwickelt bzw. angepasst, um die Bioverfügbarkeit von Makro- und Mikronährstoffen im Biogasprozess untersuchen zu können. Mit Hilfe dieser Methode soll der bioverfügbare Anteil der Nährstoffe im Fermenter einer Biogasanlage abgetrennt, identifiziert und letztendlich quantifiziert werden. Neben der Ermittlung des direkt bioverfügbaren Anteils soll auch der potentiell mobilisierbare Anteil untersucht werden. In diesem Zusammenhang werden verschiedene Spurenelementpräparate hinsichtlich ihres Anteils bioverfügbarer Mikronährstoffe sowie deren Wirkung auf die biologische Aktivität der Mikroorganismen im Gärprozess untersucht. Neben den Versuchen im Technikumsmaßstab werden dabei auch großtechnische BGA bzgl. ihrer Nährstoffversorgung bzw. -verfügbarkeit betrachtet. Durch die Erweiterung der Wissensbasis zur Bioverfügbarkeit von Nährstoffen soll die zwischen der gängigen Praxis der Nährstoffzufuhr und der tatsächlichen Wirkung vorhandene Wissenslücke geschlossen werden. Im Rahmen des Projektes werden folgende 4 Arbeitspakete (AP) bearbeitet: AP1: Literaturstudie AP2: Methodenentwicklung AP3: Untersuchungen an quasikontinuierlichen Versuchsanlagen AP4: Messprogramm an großtechnischen Biogasanlagen
Ergebnisdarstellung
Die Aussagefähigkeit der sequentiellen Extraktion zur Bioverfügbarkeit der für den Biogasprozess essentiellen Spurenelemente wurde im Rahmen des Vorhabens ausführlich untersucht und validiert. Auf Basis der bisherigen Anwendungen wurde ein Extraktionsschema abgeleitet und nach Untersuchung der bei der Durchführung der Extraktion relevanten Parametern eine Methodenbeschreibung erstellt. Im Rahmen von quasikontinuierlichen Versuchen wurde eine Verarmung der Spurenelemente nachgestellt. Es wurde nachgewiesen, dass der Einsatz von Substraten mit geringen Spurenelementgehalten zur Abnahme der Konzentrationen im Fermenter führt. Zusätzlich wurde ein Modell auf Basis einer Massenbilanz erarbeitet, mit dem die Abnahme der Spurenelementkonzentration prognostizierbar ist. Im Vorhaben wurde nachgewiesen, dass geringere Spurenelementkonzentrationen zur Prozessinstabilität führen. Damit ist es zukünftig möglich, Prozessstörungen auf Grund von Spurenelementmangelsituationen zeitlich exakt vorhersagen zu können. Die Ergebnisse der quasikontinuierlichen Versuche und die der diskontinuierlichen Versuche, begleitet durch Untersuchungen der sequenziellen Extraktion, zeigen, dass die Bioverfügbarkeit einzelner Stoffe spezifisch ist und immer eine Zeitkomponente beinhaltet. Darüber hinaus zeigen die Ergebnisse auch, dass Spurenelemente, welche in zunächst schwer bioverfügbaren Fraktionen vorliegen, im Laufe der Zeit mobilisiert werden können. Durch die zusätzliche Vergabe von mikrobiologischen Untersuchungen konnten Anzeichen für die Veränderung der mikrobiologischen Zusammensetzung in Spurenelementmangelsituationen im Vergleich zu optimal versorgten Zuständen gefunden werden.

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