Höherer Methangehalt, kürzere Verfahrenszeiten, flexiblere Produkte. Diese Ziele wollen Forscher der Universität Hohenheim zukünftig in einer dreistufigen Biogas-Versuchsanlage erreichen. Die neue Mini-Biogasanlage soll auf dem Campus der Universität am Institut für Agrartechnik stehen. In vier je 100l-Fermentern wird pro Tag 1 kg Trockenmasse des Modellsubstrats aus Gras und Mais bzw. Stroh und Heu gären. In einem getrennten Methan-Reaktor von 50l Nutzvolumen werden 410 l Biogas mit einem Methananteil von bis zu 85 % gewonnen. Das ist zwar eine zu geringe Menge an Methan um sie direkt zu nutzen, doch mit Hilfe der kleinen Versuchsanlage haben die Hohenheimer Agrarwissenschaftler Großes vor.
Die Biogas-Versuchsanlage soll aus drei, statt aus bisher ein bis zwei, Behältern bestehen. Und das hat eine Funktion: Die Forscher wollen die Gärung und die Methonogenese verfahrenstechnisch trennen. "Im ersten Gärkessel findet die Hydrolyse statt. Bei diesem Vorgang wird das Substrat durch Enzyme in so genannte Monomere und Säuren abgebaut. Bei lignifizierten Substraten bleiben dabei Gerüstsubstanzen, das sind die unlöslichen Reste, übrig. Leicht abbaubare Stoffe werden dagegen vollständig in lösliche Substanzen überführt", erklärt Dr. Andreas Lemmer von der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie. Im zweiten Behälter findet das so genannte Bio-Leaching statt. Dabei werden die löslichen Stoffe, das heißt, die Säuren und löslichen Zucker aus den nicht abgebauten Gerüstsubstanzen "ausgewaschen" Ausschließlich diese gelösten Zwischenprodukte werden in den dritten Behälter überführt. Dieser gleicht einem Filter, in dem die organischen Säuren zu Methan abgebaut werden. Der Methangehalt des Biogas aus dem neuen Anlagentyp kann dabei bis zu 40 % höher sein als in bisherigen einphasigen Anlagen.
Diese Auftrennung ermöglicht größere Flexibilität in der Praxis der neuen Biogasanlage. "Die mögliche Bandbreite der Einsatzstoffe zu erhöhen und damit das deutschlandweite Methanertragspotenzial zu steigern ohne die Flächenkonkurrenz zu erhöhen ist wohl das naheliegendste Ziel", schätzt Andreas Lemmer. Daneben kann die Anlage zur Gewinnung von Brennstoff aus den Gerüstsubstanzen verwendet werden. Organische Säuren herzustellen könnte ein weiteres mögliches Ziel der neuen Anlage sein. Ein weiterer Vorteil der neuen Anlage sind kürzere Verfahrenszeiten. Während beispielsweise der Abbau von Gras im einphasigen Anlagentyp mindestens 70 bis 100 Tage dauerte, wird er in Zukunft nur 18 bis 25 Tage benötigen. Ermöglicht wird der schnellere Abbau, so Andreas Lemmer, durch eine verbesserte Anpassung des ph-Werts in den getrennten Behältern: "Während der optimale ph-Wert für die Gärung bei 5,5 liegt, braucht die Methanbildung ein Milieu von 7 bis 8. Auch die Temperatur kann individuell für die einzelnen Gruppen der Mikroorganismen angepasst werden". Der neue dritte Behälter, das Bio-Leaching, dient dazu, die beiden biologischen Vorgänge strikt voneinander zu trennen, damit im Methanreaktor ein möglichst reines Methan entsteht.
Quelle: Universität Hohenheim
