Projekte

07.11.2023

Ultraschall-Desintegration: Mehr Biogas aus Wirtschaftsdüngern

Modell- und Demonstrationsanlage zeigt Effizienz unter Praxisbedingungen auf

Ziel

Im Vorhaben soll die Ultraschall-Desintegration (der Substrataufschluss mit Hilfe von Ultraschall) bei der überwiegenden oder ausschließlichen Vergärung von Wirtschaftsdüngern unter Praxisbedingungen in einem Demonstrationsvorhaben umgesetzt und wissenschaftlich begleitet werden. Dazu soll an einer bestehenden Biogasanlage ein Zusatzmodul zur Desintegration des Gärsubstrats mittels Ultraschall installiert werden. Mit Hilfe dieses Moduls soll sowohl die Behandlung eines Teilstroms als auch des gesamten Fermenterinputs möglich sein. Im Ergebnis der Untersuchungen wird eine energetische Gesamtbilanz der Biogasanlage unter Einsatz der Ultraschallanlage erstellt, die sowohl Kennzahlen zur Substratausnutzung als auch die Energiebedarfe von z.B. Pumpen und Rührwerken berücksichtigt.

Aufgaben

Technische Planung der nachzurüstenden Ultraschall-Desintegration
Installation der Ultraschall-Desintegration an einer bestehenden Biogasanlage
Begleitende wissenschaftliche Dokumentation und energetische Bilanzierung
Bewertung des Treibhausgas-Minderungspotenzials durch Desintegration
Bewertungs- und Entscheidungsmatrix für Biogasanlagen-Betreiber
Öffentlichkeitsarbeit

Status Quo

Die Ultraschall-Desintegration wird bislang hauptsächlich bei der Abwasserbehandlung bzw. Klärschlammfaulung angewendet. Ebenso liegt der Fokus bisheriger Forschungsarbeiten in diesem Bereich. Aufgrund dort erzielter guter Ergebnisse erfolgte die Anpassung der Technologie auf weitere Biomassen für den Einsatz bei der Biogaserzeugung.

Untersuchungen zur Wirkung des Ultraschallverfahrens auf die Biogaserzeugung fanden vor allem im Labormaßstab statt. Auf gesicherte Ergebnisse aus Forschungsarbeiten in großtechnischer Umgebung und zum Einfluss der Ultraschalltechnologie auf Wirtschaftsdünger kann bisher kaum zurückgegriffen werden. Diese Lücke will das MuD-Vorhaben schließen. Bisherige Laborergebnisse lassen erwarten, dass im großtechnischen Einsatz der Biogasertrag aus Gülle gesteigert, oder zumindest die Biogasbildung beschleunigt werden kann. Außerdem wird die Viskosität des Gärsubstrat deutlich verbessert, sodass Pumpen und Rührwerksleistungen reduziert werden können und zusätzlich eine homogenere Durchmischung möglich ist.

Vorteile

Beim Substrataufschluss mittels Ultraschall wird die Zellebene effektiv aufgeschlossen und damit die Substratoberfläche vergrößert, was zur Beschleunigung des organischen Abbaus bzw. zur Steigerung der Biogasausbeute führt.
Die Ultraschalltechnik hat im Vergleich zu anderen Substrataufbereitungsverfahren einen geringen Energieverbrauch und ist relativ einfach an Bestandsanlagen nachzurüsten.
Die Viskosität des Substrats wird reduziert, sodass mechanische Energie zur Förderung und Durchmischung eingespart wird.
Die großtechnische Demonstration zur Behandlung von Wirtschaftsdüngern mit Ultraschall trägt zur Erhöhung der Effizienz von Biogasanlagen und zur Reduzierung von THG-Emissionen aus der Landwirtschaft bei.
Die Projektergebnisse können auf andere Substrate übertragen werden, so dass die Ergebnisse des Vorhabens insgesamt zur Effizienzsteigerung bei der Biogaserzeugung führen.

Projektdaten und -partner

Das Verbundvorhaben „Steigerung der Effizienz der Wirtschaftsdüngervergärung durch Einsatz von Ultraschall-Desintegrationsverfahren“ wird umgesetzt von Ingenieurbüro Buse GmbH (Winsen) und dem Deutschen Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH (DBFZ).