Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

 

Verbundvorhaben: Strategien zur optimierten Einfahrphase batchbetriebener Feststoffvergärungsprozesse; Teilvorhaben 1

Anschrift
Bauhaus-Universität Weimar - Fakultät Bauingenieurwesen - Juniorprofessur Biotechnologie in der Abfallwirtschaft
99423 Weimar
Coudraystr. 7
Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Eckhard Kraft
Tel: +49 3643 58-4621
E-Mail: eckhard.kraft@uni-weimar.de
FKZ
22021707
Anfang
01.10.2008
Ende
31.07.2011
Aufgabenbeschreibung
Das Vorhaben zielt maßgeblich auf eine Lösung der Problematik des optimierten Betriebes batchbetriebener Feststoffvergärungsanlagen, welche die diffzile Situation des Anfahrens einschließt. Da trotz hohem Potential und zunehmender Anlagenzahl praktische Anweisungen vakant sind, sollen im Ergebnis der Untersuchungen Methoden stehen, die eine verkürzte Einfahrzeit gewährleisten sowie eine permanente Prozessoptimierung ermöglichen. Das Arbeitsprogramm der Kooperationspartner umfasst Untersuchungen zur Impfmaterialherstellung, dessen optimalen Mischungsverhältnisse im Zusammenspiel mit dem Substrat, Möglichkeiten der Perkolatherstellung sowie die Einflüsse von variierenden Perkolationsintervallen und -mengen. Die Erkenntnisse fließen nach Ableitung von Vorzugslösungen in kombinierte Versuche ein, in denen sie validiert und optimiert werden. So lassen sich substratspezifisch Strategien zum Einfahren und zur Betriebssicherheit schlussfolgern. Es wird erwartet, dass die Daten des Vorhabens einen wesentlichen Beitrag zur wirtschaftliche Gesamtbilanz von batchbetriebenen Trockenvergärungen beiträgt, sie also nachhaltig stärkt und entstehende Handlungsanweisungen unmittelbare Anwendung finden.
Ergebnisdarstellung
Es konnten spezifische Verhältnisse für Substrat-Impfmaterial-Mischungen entwickelt werden, die neben einem höheren Biogasertrag zu einer zeitlich früheren Freisetzung hoher Methankonzentrationen führen. Dabei erwies sich die Relation zwischen spezifischem Biogasertrag und Impfmaterialanteil als auf alle Substrate übertragbar. Im Weiteren wurden diese Mischungsverhältnisse in Verbindung mit einer Perkolation untersucht. Wie sich zeigte, kann durch Einsatz einer Perkolation der Anteil an Impfmaterial reduziert werden. Bei Reduzierung des Impfmaterialanteils bis zu einem Substrat-Impfmaterial-Verhältnis von 1:½ und zum Teil 1:¼ (bezogen auf die Frisch-masse) zeigte sich, dass dabei ein spezifischer Biogasertrag von mindestens 50% bis hin zu 60% erreicht werden kann. Folglich kann von einem Minimalanteil an Impfmaterial ausgegangen werden, welches notwendig ist, um eine stabile und hohe Biogasbildung zu gewährleisten. Hinsichtlich der Zielsetzung eine möglichst frühzeitig hohe Methanbildung zu generieren, konnte mit Bezug auf das Vorgehen einer Reduktion des Impfmaterialanteils gezeigt werden, dass dies nur durch Erweiterung des Systems zu einer zweistufigen Struktur und bei den variablen Hydrolyseraten der Substrate in unterschiedlicher Ausprägung möglich ist. Die Verwendung eines nachgeschalteten Methanisierungsreaktors zeigte, dass zu annähernd konstanten Zeitpunkten und in relativer Unabhängigkeit zum Imfpmaterialanteil, eine frühzeitig hohe Methan-konzentration erzielt wird. Dies jedoch unter der Voraussetzung, dass die Menge an Impfmaterial einen unbekannten Schwellenwert überschreitet, um eine ausreichende Aktivität der Mikroorganismen zu gewährleisten.

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