Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Fehlvergärungen und Prozessstörungen in landwirtschaftlichen Biogasanlagen - Etablierung und Umsetzung eines Labor- und Verfahrensprotokolls zur zeitnahen Ursachenaufklärung unter besonderer Berücksichtigung der Systemmikrobiologie

Anschrift
Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e. V. (ATB)
14469 Potsdam
Max-Eyth-Allee 100
Kontakt
Dr. Susanne Theuerl
Tel: +49 331 5699-900
E-Mail: stheuerl@atb-potsdam.de
FKZ
22013913
Anfang
01.11.2014
Ende
31.12.2017
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Forschungsvorhabens war die Ursachenaufklärung von Prozessstörungen unter besonderer Berücksichtigung der Prozessmikrobiologie in landwirtschaftlichen Biogasanlagen. Demzufolge sollte der Einfluss von Anlagen- und Prozessparametern auf die mikrobiellen Gemeinschaften ermittelt und damit retrospektiv Rückschlüsse auf den Zusammenhang zwischen Mikrobiomstruktur und Prozess-effizienz gezogen werden. Ziel war es, das „gestörte" Mikrobiom vom „normalen/ gesunden" bzw. dem wieder „genesenen" Mikrobiom abzugrenzen und prozessrelevante Mikroorganismen zu identifizieren. Dafür wurde mit ca. 30 Biogasanlagen ein kontinuierliches, störfallorientiertes Monitoring aufgebaut. Wenn Prozessstörungen anhand von Anlagen- und Prozessdaten identifiziert wurden, erfolgte eine mikrobiologische Charakterisierung der Mikrobiomstruktur inklusive einer vergleichenden system-ökologischen Bewertung der Störfälle.
Ergebnisdarstellung
Im Rahmen des Projektes wurden in vier Anlagen(-komplexen) Prozessstörungen/-instabilitäten beobachtet, die sich drei Kategorien zuordnen lassen: Störungskategorie 1: schwankende Nährstoff-verfügbarkeit und Einfluss der Temperatur auf die stoffwechselphysiologischen Eigenschaften von Mikroorganismen, Störungskategorie 2: schwankende Nährstoffverfügbarkeit und prozessbedingte Anreicherung inhibierend wirkender Stoffwechselprodukte, Störungskategorie 3: Überlastung des mikrobiellen Abbaupotenzials bedingt durch eine prozessbedingte Anreicherung inhibierend wirkender Stoffwechselprodukte. Abschließend erfolgt eine Metaanalyse mit einer repräsentativen Probenauswahl die die verschiedenen Prozesszustände charakterisierten, um den Einfluss von Anlagenaufbau sowie der grundlegenden Prozessführung, insbesondere der Zusammensetzung der zugeführten Einsatzstoffe zu bewerten. Im Rahmen des Projektes konnten Hinweise auf potenziell prozessrelevante Mikroorganismen für spezifische Prozesszustände abgeleitet werden. Von besonderem Interesse sind Vertreter der bakteriellen Gemeinschaft, die sich tendenziell anreichern, wenn es zu einer Säureanreicherung im Fermenter kommt. Zudem wurden Hinweise gefunden, dass bestimmte Vertreter der mikrobiellen Gemeinschaften eine prozessrelevante Temperatursensibilität aufweisen. Darüber hinaus konnte beobachtet werden, dass die inhibierende Wirkung von Wasserstoff und insbesondere Schwefel-wasserstoff eine besondere Bedeutung im Biogasprozess zukommt. Weitere Forschungsarbeiten sind erforderlich, um diese als mikrobielle Indikatoren zu verifizieren und entsprechende Nachweis- und Bewertungsverfahren zur kontinuierlichen Prozessüberwachung zu entwickeln.

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