Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

 

ERA-Bioenergy: Klein aber effizient – Kosten- und energieeffiziente Biomethanproduktion (SE.Biomethane); Teilvorhaben 1

Anschrift
DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH
04347 Leipzig
Torgauer Str. 116
Kontakt
Dr. Britt Schumacher
Tel: +49 341 2434-540
E-Mail: britt.schumacher@dbfz.de
FKZ
22028412
Anfang
01.02.2013
Ende
30.04.2016
Aufgabenbeschreibung
Als Flaschenhals der weiteren Entwicklung im Biogassektor in Schweden, Polen und Deutschland wurde das Fehlen von Kleinstbiogasanlagentechnologie, die geringe Effizienz der Biogasproduktion aus Exkrementen bzw. aus pflanzlichem Material sowie die geringe Nährstoffkonzentration der Gärreste identifiziert. Das Gesamtziel des Projekts ist es sich mit diesen Flaschenhälsen zu befassen und neue, innovative Lösungen zu finden für eine effiziente Gasproduktion in Kleinbiogasanlagen, speziell für zellulosereiche Substrate, z.B. Stroh und Festmist. Im Detail werden die folgenden Entwicklungen angestrebt: 1) energie- und kosteneffiziente Substratvor¬behandlungs-methoden, 2) Ko-Fermentationsstrategien und Fermenterkonzepte zur Verbesserung der Gasausbeute von zellulosereichen Substraten, 3) einfache und kostengünstige Gasaufbereitung zu Biomethan für Kleinbiogasanlagen und 4) Methoden zur effizienten Gärrestnutzung. Die folgenden wissenschaftlichen und technologischen Fragen sind dabei zu klären: i) neue und energieeffiziente technologische (biologisch/mechanisch) Lösungen, für einen gesteigerten Abbau von ligno-zellulosehaltigen Substraten, ii) neue Werkzeuge zum Management mikrobieller Gemeinschaften hinsichtlich des effizienten Abbaus von Ligno-Zellulose, iii) neue und innovative technologische Lösungen zur Gasveredelung an Kleinbiogasanlagen zur Erzeugung von Kraftstoffen bzw. von Gasnetzeinspeisequalität, iv) effiziente Methoden der Entwässerung und Gärrestkonzentrierung
Ergebnisdarstellung
Im Labormaßstab konnte durch die Vorbehandlung mittels einfacher und kostengünstiger Autohydrolyse im gewählten Versuchsaufbau in kontinuierlichen Gärtests keine deutliche Erhöhung der Biogasproduktion von Gerstenstroh, Kälbermist oder Hühnermist erzielt werden. In diesem Maßstab aufgetretene Verluste wären in Praxisanlagen vermeidbar, wenn 1. und 2. Stufe direkt und anaerob mit einander verbunden sind. Bei mit Druckwechselkonditionierung (DWK) behandeltem Kälbermist konnte die Biogasproduktion in kontinuierlichen Gärtests im Labormaßstab kurzzeitig deutlich, aber aufgrund von Prozessinstabilitäten nicht dauerhaft gesteigert werden. Bei Hühnermist war im Labormaßstab keine Erhöhung der Biogasproduktion durch DWK-Vorbehandlung nachweisbar. In einem Vorgängerprojekt konnte mit DWK-Vorbehandlung die Biogasausbeute von Stroh signifikant gesteigert werden. Der grundsätzliche Funktionsnachweis des von VENTURY entwickelten Hochlastpfropfenstromvergärungssystems war erfolgreich. Aufgrund der langen Aufheizphase zu Versuchsbeginn war die Vergärung von Rindergülle aber noch nicht optimal. Das untersuchte In-situ Methananreicherungsverfahren mit nachgeschaltetem Aschefilter hat gezeigt, dass eine Biogasaufbereitung zu Biomethan mit einem Methangehalt von 97 % im kleinen Leistungsbereich kostengünstig möglich ist. Mit Hilfe der Kombination aus den Verfahren der CO2-Austreibung und der Karbonisierung von Holzasche ist ein Upgrading zu Biomethan erreichbar. Die gravimetrische Separation verschiedener Gärrest-Rindermist-Mischungen war abhängig vom eingestellten Trockensubstanzgehalt (TS) möglich. Bei einem TS von 8,9 % der Frischmasse trat keine Phasentrennung auf, dafür aber eine starke Volumenausdehnung. In einem Gärtest waren unter den gewählten Versuchsbedingungen keine Unterschiede bezogen auf die Methanmenge und die Abbaukinetik der aus dem Gärrest gewonnenen Schwimmschicht, Klar- und Sedimentphase zu beobachten.

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