Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: ProGas - Einsatz von Frühwarnindikatoren und Additiven zur Leistungssteigerung in einstufigen Biogasanlagen, Entwicklung von Regelungsverfahren zur Prozessstabilisierung; Teilvorhaben 1: MiProTec

Anschrift
Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ - Sektion 4.5 Geomikrobiologie
14473 Potsdam
Telegrafenberg
Kontakt
Hilke Würdemann
Tel: +49 331 288-1516
E-Mail: wuerdemann@gfz-potsdam.de
FKZ
22019512
Anfang
01.12.2014
Ende
30.04.2018
Aufgabenbeschreibung
Ziel des Projektes war die Entwicklung von Handlungsempfehlungen für einen sicheren und effizienten Betrieb von NawaRo-Biogasanlagen im Hinblick auf eine bedarfsgerechte Energiebereitstellung. Die Verbesserung des Prozessverständnisses bildete die Basis für die Entwicklung allgemeingültiger Indikatoren zur Vorhersage von Störungen sowie von Verfahren zu ihrer Vermeidung. Schnelltests zur Bestimmung chemischer Frühwarnindikatoren (FWI) wurden für ein erweitertes Substrat- und Anlagenspektrum getestet, sowie weiterentwickelt und um biologische Indikatoren ergänzt. Mit Hilfe der FWI wurde eine gezielte Zufuhr von Additiven zur Prozessstabilisierung und zur Erhöhung der Anlagenauslastung, sowie der Abbaueffizienz in einstufigen Durchflussfermentern erreicht. Durch die Weiterentwicklung von Regelungsverfahren wird die Flexibilität der Anlagenbetreiber in der Auswahl der Substrate erhöht, sodass Biogasanlagen trotz höherer zeitlicher Varianz bezüglich Substratmenge und –zusammensetzung stabil und effizient betrieben werden können. Außerdem wurden die Auswirkungen von Additiven zur Prozessstabilisierung auf die mikrobielle Lebensgemeinschaft erforscht.
Ergebnisdarstellung
Der neue FWI A/elCon (Verhältnis aus org. Säuren zur elektr. Leitfähigkeit) warnt durch einen Anstieg um mind. 50 % vor Prozessstörungen und wurde an einer landwirtschaftlichen BGA erfolgreich getestet. Der FWI reagierte sensitiver auf drohende Störungen als der etablierte FOS/TAC. Die für Abfall-BGA entwickelten FWI oS/Ca und P/Ca warnten bei der Vergärung typischer NawaRo weniger sensitiv, bei der Co-Vergärung von Lipiden aber ähnlich sensitiv wie der A/elCon. In Laborversuchen warnte der A/elCon bei Erreichen einer kritischen Raumbelastung (BR) kurz vor Eintritt der Übersäuerung. Infolge der Additivzugabe und einer BR-Senkung stabilisierten sich die Prozesse wieder. Erfolgte nach dem Warnsignal eine Additivzugabe konnten Übersäuerungen vermieden und hohe BR gefahren werden. Das meiste Methan wurde bei Zugabe von Spurenelementen mit NaOH gebildet. Wurden Lipide für eine schnelle Leistungssteigerung co-vergoren, eignete sich eine Kombination aus Spurenelementen und CaO am besten. Calcium fiel mit langkettigen Fettsäuren aus. Es bildeten sich prozessstabilisierende Aggregate, die im Anschluss wieder abgebaut und zu Methan umgesetzt wurden. Die schnelle Steigerung der BR ohne Additivzugabe hatte eine starke Zunahme säurebildendender Bacteria und Abnahme säurekonsumierender Archaea zur Folge. Die Additivzugabe förderte die Anpassung der Biozönose an höhere BR (Zunahme säuretoleranterer, mixo- u. hydrogenotropher Archaea). In den nach einer Ölzugabe gebildeten Aggregaten entwickelte sich eine Fettsäure-abbauende Hochleistungsbiozönose aus syntrophen Bacteria und Hydrogenotrophen. Daher wird zur schnellen Leistungssteigerung, wie sie im Zuge einer bedarfsgerechten Energiebereitstellung erforderlich ist, empfohlen temporär Pflanzenöl als Additiv zuzugeben.

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