Fachagentur Nachwachsende RohstoffeEin Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

Verbundvorhaben: Innovative Prozessführung für eine neue Generation von Biogasanlagen zur Flexibilisierung der Stromwirtschaft; Teilvorhaben 2: Methanisierung im Festbett-Umlaufreaktor und Metagenomanalyse - Akronym: NextGenBioGas

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB)
Nobelstr. 12
70569 Stuttgart
Projektleitung
Dr. Marius Mohr
Tel: +49 711 970-4128
E-Mail schreiben
FKZ
22408818
Anfang
01.02.2019
Ende
31.03.2022
Ergebnisverwendung
Die optimalen Bedingungen für die Herstellung von Hydrolysaten liegen bei t = 51°C und pH = 5,5; bei einem Verhältnis von zerkleinerter Maissilage zu Rindergülle von 50:50 im Substrat-Einsatz. Bei den Versuchen wurde die Erhöhung der OLR im Bereich zwischen 5,43 und 8,89 kgCOD·m3·Tag-1 untersucht. Bei den flexiblen Fütterungsversuchen wurden verschiedene Szenarien getestet. Der chemische Sauerstoffbedarf des in diesen Versuchen verwendeten Substrats betrug 6394 mg·l-1. Das empfohlene Szenario für die flexible Fütterung in der methanogenen Stufe: 48 Stunden Fütterungspause; 2 Stunden Schockbelastung mit einer OLR von 22,68 kgCOD·m3·Tag-1; 14 Tage zwischen den Pausen. Bei Anwendung dieses flexiblen Fütterungsszenarios begann die Biogasproduktion nach 10-15 Minuten nach Beginn der Fütterung und es dauerte etwa 6 Stunden, bis die ursprüngliche Biogaserzeugung erreicht war. Die am häufigsten vorkommenden Mikroorganismen, die für die Bioaugmentation in der hydrolytischen Stufe empfohlen werden: Defluviitoga tunisiensis; Acetomicrobium mobile; Mesotoga infera; Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum, Coprothermobacter proteolyticus; Weizmannia coagulans; Sphaerochaeta globosa; Thermacetogenium phaeum DSM 12270; Thermoclostridium stercorarium; Petrimonas mucosa; Acetivibrio thermocellus. Wesentlich für die methanogene Stufe war die maximale relative Abundanz von methanogenen Archaeen im Ablauf; die methanproduzierenden Mikroorganismen für eine mögliche Bioaugmentation wurden bestimmt. Die am häufigsten vorkommenden Mikroorganismen, die für die Bioaugmentation für die methogene Stufe empfohlen werden, sind Methanothrix soehngenii; Methanobacterium formicicum, Methanosarcina barkeri. Die Bestimmung der am häufigsten vorkommenden Spezies ist wichtig für die Gewährleistung eines effizienten und flexiblen Prozesses.
Aufgabenbeschreibung
Bioenergie stellt, abgesehen von Wasserkraft, den einzigen regenerativen Energieträger dar, der ohne sogenannte Fluktuationen im Angebot jederzeit verfügbar ist. Infolgedessen bildet die Nutzung biogener Energieträger eine ideale Ergänzung des mit der Energiewende assoziierten Umbaus des Energiesystems hin zur Nutzung von Sonnen- und Windenergie. Die Ansprüche an infrastrukturelle Einrichtungen, flexibel auf Netzzustände reagieren zu können die sich in Versorgungsnetzen einstellen, werden im Laufe der weiteren Energiesystemtransformation rapide steigen. In diesem Kontext bieten sich Biogasanlagen an, die wichtige Funktionen für die Netzstabilität übernehmen und die hierfür energiewirtschaftlich arrangierten Flexibilitätsmärkte bedienen. Das vorrangige Ziel liegt daher in der Nutzung flexibler Biogasanlagen zur verursachernahen Ausregelung von Störungen, die aus dem Einsatz fluktuierender erneuerbarer Energien wie Wind- oder Solarstrom resultieren, in den Verteilnetzebenen. Die übergeordneten Ziele dieses Verbundprojektes sind: - eine bedarfsgesteuerte Biogasproduktion für eine flexible Stromproduktion durch bioprozesstechnische Maßnahmen, mit denen im Bedarfsfall die Methanproduktion signifikant schneller hochgefahren wird als nach dem bisherigen Stand der Technik und der Forschung - Konzepte für neue Biogasanlagen, die auf diesen Verfahrensvarianten aufbauen und für die kostengünstige Nachrüstung von Bestandsanlagen - neue Geschäftsmodelle für die Betreiber von Biogasanlagen Das wird mit einem neuartigen Verfahren erreicht, in dem Hydrolyse/Acidogenese konsequent von der Methanogenese getrennt werden, was ein Hochfahren der Methanproduktion innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne ermöglicht.

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