Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Nachwuchsgruppe: Biogasgewinnung aus stickstoffreichen nachwachsenden Rohstoffen und landwirtschaftlichen Reststoffen - Entwicklung und Optimierung von verfahrenstechnischen und mikrobiologischen Lösungen zur Vermeidung von Ammoniak-Hemmungen

Anschrift
Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e. V. (ATB)
14469 Potsdam
Max-Eyth-Allee 100
Kontakt
Dr. rer. nat. Christine Idler
Tel: +49 331 5699-124
E-Mail: cidler@atb-potsdam.de
FKZ
22026411
Anfang
01.04.2012
Ende
31.05.2017
Aufgabenbeschreibung
In Biogasreaktoren wird Biomasse durch eine artenreiche und dynamische Gemeinschaft unterschiedlicher Mikroorganismen abgebaut. Aufgrund der komplexen Interaktionen der Mikroorganismen untereinander reagiert die mikrobielle Biozönose äußerst sensitiv auf Verschiebungen im chemischen Gleichgewicht insbesondere auf die Akkumulation einzelner Stoffe wie z.B. Ammoniak. Die Folge ist eine verminderte Reaktorleistung und Prozessstabilität. In diesem Projekt soll die Vergärung solcher Biomassen optimiert werden, welche aufgrund eines hohen Stickstoffgehalts leicht zur Entstehung und Akkumulation von Ammoniak führen wie z.B. proteinreiche Pflanzen (Gräser, Leguminosen) oder landwirt. Reststoffe (Geflügeldung). Hierzu soll eine weitere verfahrenstechnische Verbesserung der leistungsfähigen zweiphasigen und thermophilen Verfahren erfolgen, welche speziell zur Vergärung rohfaserreicher Biomasse entwickelt wurden. Verschiedene Verfahren zur Stickstoffeliminierung aus der Prozessflüssigkeit bzw. zur Stickstoffrückführung sollen erprobt werden. Ein weiterer Fokus liegt auf der Analyse der mikrobiologischen Grundlagen. Hierbei sollen grundlegende Erkenntnisse über die mikrobiellen Populationen bei variierenden Ammoniakkonzentrationen gewonnen werden. Ziel der mikrobiologischen Arbeiten ist u.a. die Grundlagen zur Entwicklung eines für hohe Stickstoff- bzw. Ammoniakkonzentrationen geeigneten Fermenterzusatzes auf Basis adaptierter Mikroorganismen für die Bioaugmentation zu erarbeiten.
Ergebnisdarstellung
Sowohl in kontinuierlicher Langzeit-Vergärung als auch in Kurzzeit-Batch-Versuchen wurde gezeigt, dass eine Vergärung stickstoffreicher Substrate (Gras-, Luzerne-, Kleegrassilage, Hühnertrockenkot) auch bei sehr hohen Stickstoffgehalten effektiv möglich ist, wenn die Gemeinschaften aus Bakterien und Archaeen sich adaptieren können. Es erfolgte eine molekularbiologische Charakterisierung dieser Gemeinschaften, wobei besonders an die gegebenen Bedingungen angepasste Organismen identifiziert wurden. Es gelang nicht, die mikrobiologische Stickstoffelimination mithilfe des Anammox-Stoffwechsels in den Biogasprozess zu integrieren. Jedoch wurden verfahrenstechnische Lösungen wie das Austreiben des Ammoniaks mithilfe der Strippung erfolgreich durchgeführt. Erfolgreich waren auch Untersuchungen zur Fällung der Stickstoffverbindungen als Magnesiumammoniumphosphat, welches als Düngemittel nutzbar ist. Die Verfahren zur Strippung und MAP-Fällung wurden ebenso ökonomisch bewertet wie die Leachbed- und Schwimmbettfermenter.

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