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Prozesscharakteristik und Spurenelemente einer thermophilen Biogasanlagemit Rindergülle als Hauptsubstrat: Einfluss weiterer Temperaturerhöhung

Der Schwerpunkt dieses Projekts lag auf der Ammoniumtoleranz, Abbaueffizienz und den gelösten, bioverfügbaren Spurenelementkonzentrationen bei verschiedenen Temperaturen in drei parallelen Biogasreaktoren eines Milchlandwirts. Erhöhte thermophile Bedingungen sollten das Gesundheitsrisiko bei der Verwendung von Gärresten als Dünger vermindern, aber auch die Effizienz der gut gehenden Hofanlage weiter steigern. Allerdings gibt es aufgrund älterer Literatur über schwach belastete Anlagen eine allgemeine Furcht vor einer Ammoniakinhibierung und damit so gut wie keine thermophil betriebenen Gülle-Biogasanlagen in Deutschland. Wir zeigen, dass es thermophil mit um mehrere hundert Prozent effektiveren Raumzeitausbeuten geht, wenn man konventionelle Biogasanlagen damit vergleicht.

Biogasanlagen mit erhöhter Güllezugabe laufen unter thermophilen Bedingungen bei über 45 °C eher schlecht, da meist eine Ammoniakinhibierung vorliegt. Schon eine Ammoniakkonzentration von 150 mg/L wirkt inhibierend. Deshalb war es eine Herausforderung, eine thermophile Biogasanlage eines Milchbauern mit Rindergülle als Hauptsubstrat zu untersuchen. Der Fokus der Untersuchungen lag auf der Prozesseffektivität und den dabei verfügbaren Spurenelementen. Die Gesamtbiogasanlage produziert max. 190 kWel mit einer Substratzufuhr von 68,5 % Rindergülle, 25 % Mais, 5 % Gras und 1,5 % Rinderfestmist (9,3-9,95 Mg/Tag, 11,5-13.5 Tage Hydraulische Retentionszeit HRT). Die Biogasanlage besteht aus 3 parallel betriebenen 115m3 Fermentern, die durch einen gemeinsamen Substratmixer zur Homogenisierung des Substrats beschickt werden, sowie einemgemeinsamen Endlager (nicht temperiert) mit einem Volumen von 1000m3. Zwei Fermenter wurden mit einer festen Temperatur bei 51 und 53 °C als Referenz betrieben. Das Temperaturprogramm des dritten Fermenter lag zwischen 51 und 57 °C, wobei die Temperatur in 0,5 °C Schritten erhöht und bei 51, 53, 55 sowie 57 °C für einen längeren Zeitraum gehalten und untersucht wurde. Im Mittel wurde eine spezifische Biogasproduktion von 0,55 m³/ kg oTS, einer Methankonzentration von 52-54% bei einer permanenten organischen Beladung von 14 kg oTS/m³/d und einem pH-Wert zwischen 7,6-8,0 erreicht. Der Ammoniak (200-300 mg/L bei 51 °C, 300-500 mg/L bei 57 °C) und Ammoniumlevel (1500-2300 mg/L) waren hoch, wobei die Gasproduktion zwischen 51-57 °C (bis 59 °C getestet) offenbar nicht von der Ammoniakkonzentration beeinflusst war. Die Ergebnisse zeigten, dass die Abbaueffektivität des Substrats bei 57 °C besser als bei 51 °C war. Die gelösten Spurenelemente der Fermenter wurden ebenfalls jede Woche analysiert. So lagen die Konzentrationen von Mn und Zn zwischen 1-5mg/L, für Cu zwischen 0,1-0,22 mg/L, für Co und Ni zwischen 0,02- 0,2 mg/L und bei Se und W lag der Bereich zwischen 0,001 und 0,04 (limitiert). Die Untersuchungen sind noch nicht beendet und werden fortgeführt.

Copyright:	© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Universität Rostock
Quelle:	8. Rostocker Bioenergieforum (Juni 2014)
Seiten:	5
Preis:	€ 2,50
Autor:	Dipl.-Ing. Sebastian Antonczyk Richard Arthur Prof. Dr. Paul Scherer
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