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Energie

Bei Biologie im Fermenter ansetzen

von , am
28.05.2013

Auch bei der Ausnutzung der Substrate für Biogasanlagen gilt es, die Effizienz weiter zu steigern. Welche Ansätze dabei Erfolg versprechen, zeigte sich auf dem Biogas-Innovationskongress in Osnabrück.

Ziel muss es sein, mehr aus dem Substrat herauszuholen. Dazu sind auch Spurennährstoffe optimal einzusetzen. © landpixel
Durch die Unterversorgung mit Spurenelementen kommt es im Fermenter zu einer steigenden Konzentration organischer Säuren und einem schlechteren Abbau des eingesetzten Substrates. Das hat eine geringere Biogasbildung und ein höheres Biogaspotenzial im Gärrückstand zur Folge. Zur Optimierung der Nährstoffversorgung sind inzwischen zahlreiche Produkte auf dem Markt. Wer dabei nach dem Motto "Viel hilft viel" verfährt, verursacht nicht nur erhöhte Betriebskosten, sondern auch eine überflüssige Umweltbelastung.

Neues Verfahren

Ein neues Forschungsvorhaben der Göttinger Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst (HAWK), Fakultät Ressourcenmanagement, entwickelt eine Methode zur Bestimmung der Bioverfügbarkeit von Makro- und Mikronährstoffen im Biogasprozess. Zurückgegriffen wurde dabei auf eine Methode zur Analyse von Bodenproben. Denn grundsätzlich hängt die Bioverfügbarkeit von Nährstoffen von ihrer chemischen Bindungsform ab. Und die Frage, wie mobil Schwermetalle in Böden sind, ist für Wissenschaftler ähnlich wie die Bioverfügbarkeit von Nährstoffen im Biogasprozess.

Bei der sequentiellen Extraktion (SequEx) wird das zu untersuchende Material in mehreren Schritten mit verschiedenen Extraktionslösungen behandelt. Fraktionen, die Nährstoffe mit ähnlichen chemischen Eigenschaften enthalten, werden sukzessive aus der Probe gelöst und anschließend quantifiziert. In einer Versuchsanlage werden verschiedene Spurenelementpräparate auf ihren Anteil bioverfügbarer Mikronährstoffe sowie deren Wirkung auf die Mikroorganismen im Gärprozess untersucht.

Wie Adam Feher von der HAWK auf dem Biogas-Innovationskongress in Osnabrück ausführte, soll damit eine Wissenslücke geschlossen werden, die zwischen der Praxis der Anlagenbetreiber hinsichtlich des Einsatzes von Spurennährstoffen und der tatsächlichen Wirkung der Präparate im Fermenter besteht.

Umwelt nicht belasten

Auch die Anbieter von Spurenelementen arbeiten daran, die Zusammensetzung ihrer Additive zu verbessern, damit bei geringerer Zugabe die umweltbelastenden Gehalte im Gärrückstand verringert werden. Bei dem von Schaumann entwickelten Produkt "Actilinc" handelt es sich um eine Mischung aus Metall-Chelaten, die durch ihre chemische Struktur eine höhere Bioverfügbarkeit bewirken soll. "Durch die schnellere Reaktion kann der Einsatz von Spurenelementen um 50 % reduziert werden", versprach Thomas Fritz von der Schaumann Bioenergy GmbH. Das Mittel wurde in den erwähnten Versuchen an der HAWK und auf der Schaumann-eigenen 750 kW-Biogasanlage auf Gut Hülsenberg getestet. Günstiger wird es für den Betreiber trotz des geringeren Aufwandes aber nicht: "Der Nutzen liegt vor allem in der ökologischen Optimierung", sagte Fritz. Die neu zusammengesetzten Spurenelemente sind in den Schaumann-Produkten bereits am Markt verfügbar.

Noch zu klären

Noch immer ist ja auch nicht bis ins Detail geklärt, welche Mikroorganismen überhaupt am Abbau des Substrates beteiligt sind. Die Herausforderung der Forscher schilderte Katharina Kasper vom Institut NOWUM Energy der FH Aachen: "Könnten wir die Mikroorganismen selbst überwachen, ließen sich die Substrate optimal anpassen." Denn Material wird in maisvergärenden Anlagen anders verwertet als in Anlagen, die Gülle als Substrat nutzen. Die Unterschiede sind nur über die Mikrobiologie der Fermenter zu erklären. Wie Kasper erläuterte, sind die Mikroorganismen der maisvergärenden Anlage auf leicht vergärbare Substrate spezialisiert, während die Mikroflora der güllevergärenden Anlage komplexe Substrate umsetzen kann.

Die Wissenschaftlerin begründet das damit, dass das Ausgangsmaterial der Rindergülle bereits durch den Verdauungsapparat der Kuh verwertet wurde und hier kaum noch Stärke als Hauptbestandteil des Maiskorns zu finden sei. Die weitere Forschungsarbeit zielt nun auf die Entwicklung eines Schnelltests ab, mit der in der Praxis eine verlässliche Zustandsbeschreibung des biologischen Prozesses möglich wird.
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