Maissilage Biogasanlagen: So lassen sich Schwimmdecken vermeiden

Erschienen in der Joule

Güllesilo einer Biogasanlage mit Schwimmdecke © Volker Detering/CC-BY-SA-4.0 Bild vergrößern
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Der Silomais aus dem Jahr 2016 stellt derzeit für manche Betreiber von Biogasanlagen ein Problem dar, weil er zu Schwimmdecken neigt. Diese lassen sich jedoch vermeiden.

Hohe Temperaturen und kaum Niederschläge im August 2016 führten dazu, dass der Mais schnell abgereift ist und er in mehreren Bundesländern nicht rechtzeitig vom Feld geholt und einsiliert werden konnte. Anlagenbetreiber, die einen Trockensubstanzgehalt (TS) von 32 bis 35 % anstrebten, mussten im vergangenen Jahr 2016 den Silomais mit deutlich höheren TS-Gehalten einsilieren.

Schwimmdecken: Das sind die Ursachen

"Die vergleichsweise schlechtere Qualität des Silomaises aus dem letzten Jahr stellt den derzeitigen Anlagenbetrieb zahlreicher Biogasanlagen vor großen Herausforderungen", wird Norbert Grösch Prozessoptimierer bei der Firma IBE (Innovative BioEnergy) aus Sittensen in einem Artikel von Agriworld.de zitiert. "Der zum Teil tabakartige Silomais neigt verstärkt zur Bildung von Schwimmdecken im Fermenter."

  • Grund seien die trockenen und leichten Pflanzenbestandteile mit einem hohen Celluloseanteil.
  • Aber auch andere Substrate wie angewelkte Grassilagen, GPS und Stroh neigen zum Aufschwimmen.
  • Außerdem können Schwimmdecken auch durch technisch bedingte Ursachen entstehen, wie beispielsweise ein Ausfall der Rührtechnik

Unterrühren der Schwimmdecke nur bis zu gewissem Punkt möglich

Nicht abgebaute Substratanteile schwimmen auf, sammeln sich auf der Flüssigphase und bilden eine trockene Oberfläche, die langsam aushärtet. In extremer Ausprägung seien aufgeworfene Substratberge sichtbar. Die Dicke der Schwimmdecke lasse sich schwer abschätzen, da eine Schwimmdeckenbildung nicht stagniere und ein Unterrühren nur bis zu einem gewissen Punkt möglich ist. Teilweise werde eine Schwimmdecke auch bewusst gehalten, um den Schwefelwasserstoffgehalt (H2S) im Biogas herauszufiltern. Allerdings werde hierbei ein Austritt des Biogases ebenfalls behindert.

Der Biogasexperte Norbert Grösch erklärt, dass "der gesammelte Schwefel in der Schwimmdecke plötzlich zu einem starken Anstieg der Schwefelkonzentration im Substrat führen kann, was die Bildung von Metallsulfiden im Gärsubstrat fördert. Das beeinflusst dann meist die Mikronährstoffversorgung der Bakterien."

Verdünnen mit Wasser verstärkt die Biogas-Schwimmdecke

Werde versucht, das Problem mechanisch mit dem externen Aufrühren oder dem Ausbaggern zu lösen, so habe dies in der Regel ein Herunterfahren von Teilen der Anlage und dem Abfall der Stromproduktion zur Folge. Beide Varianten seien meist mit erheblichen Kosten verbunden.

Das vielfach in der Praxis vorgenommene Verdünnen mit zusätzlichem Wasser sei nicht ratsam, da Wasser die leichten Substrate aufschwimmen lasse und die Bildung einer Schwimmschicht sogar unterstütze. Außerdem verringere der Wassereinsatz die Verweildauer und damit die Abbauzeit des Substrates im Fermenter", berichtet Norbert Grösch. Ferner müsse das zusätzliche Wasser entsorgt werden. Die LWK NRW kalkuliere hier aktuell mit 5 €/m³ Entsorgungs- bzw. Ausbringungskosten.

Wirkung von Enzymen auf Schwimmschichten

Abhilfe bei Schwimmdecken schafften speziell entwickelte Enzymkomplexe, die den Abbau von faserreichen Substraten förderten und somit die Schwimmdecke sukzessive auflösten. Der Enzymeinsatz sei damit die einzige Methode, mit der Schwimmschichtprobleme kostengünstig und effizient gelöst werden können, ohne dass die betroffenen Fermenter ausfallen.

Vor einem Enzymeinsatz seien stets der pH-Wert, Essigsäuren, Propionsäuren, FOS/TAC, sowie die bakterielle Mikronährstoffversorgung zu überprüfen. Da Enzyme den Substratabbau und somit die Säurebildung förderten, müssten die Methanbakterien top fit sein, um die gebildeten Säuren in Biogas umwandeln zu können.

"In der Praxis hat sich gezeigt, dass eine Kombination aus Enzymeinsatz gemeinsam mit der Zugabe von essentiellen Mikronährstoffen den Abbau der Schwimmdecke fördert und gleichzeitig die Biogasbildung optimiert, was zu einer höheren Biogasausbeute führt", so Norbert Grösch.

Enzym-Einsatz gemeinsam mit Biogasprozess-Optimierer planen

In Anlagen, die zur Schwimmschichtenbildung neigten, empfehle sich der kontinuierliche Einsatz von Enzymen. Neben der Vermeidung von Schwimmschichten sei die Verbesserung der Viskosität im Fermenter ein positiver Nebeneffekt von Enzymen, wodurch Rührwerke und Pumpen entlastet und die Stromaufnahmen der Technik reduziert werde.

"Dennoch sollte der Einsatz von Enzymen stets gemeinsam mit einem Biogasprozess-Optimierer geplant werden, um die richtige Wahl und Dosierung des Enzymprodukts an die jeweilige Situation anzupassen, um maximale Ergebnisse damit zu erzielen", rät Norbert Grösch. Je nach Alter und Dicke liesen sich Schwimmdecken durch den Einsatz von Enzymkomplexen effektiv auflösen.


Fermenter-Reinigung der Biogasanlage: So wird's gemacht
  • Mit der Zeit lagern sich Sand, feste Gärreste und Steine am Fermenterboden ab. Die Ablagerungen reduzieren das Fermenter Volumen und es kommt zu Funktionsstörungen bei Heizung, Rührwerken und Pumptechnik.

    © Hölzl Agrosystem
  • Vor dem Termin sollte der Anlagenbetreiber rechtzeitig mit dem Abpumpen beginnen, um den Fermenter so weit als möglich zu entleeren.

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  • Mit einem auf einen Lkw aufgebauten Saugbagger werden die Ablagerungen im Fermenter durch kleine Öffnungen abgesaugt.

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  • Sogenannte Saugbagger arbeiten wie riesige Staubsauger mit Unterdruck, der von einem Kompressor erzeugt wird.

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  • Bei Fermenterreinigungen werden hochgiftige und entzündliche Gase freigesetzt. Die Landwirtschaftlichen Berufsgenossenschaften fordern deshalb, beim Einstieg in Fermenter einen von der Umgebungsluft unabhängigen Atemschutz zu verwenden.

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