Neues Verfahren verbessert Biogasausbeute

05.05.2010 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Fermenter einer Biogasanlage (Quelle: © iStock.com/LianeM)
Fermenter einer Biogasanlage (Quelle: © iStock.com/LianeM)

Das Bioextrusions-Verfahren ermöglicht durch einen besseren Aufschluss von Biomasse eine gesteigerte Biogasausbeute. Einmal mehr wird deutlich, dass interdisziplinäre Ansätze wie die Kombination von Biomasseoptimierung und Prozesstechnik die Bioenergiegewinnung optimieren.

Bei der Bioextrusion wird Biomasse (z.B. erntefrische Pflanzen oder Silagen) mit Hilfe von Doppelschneckenextrudern mechanisch zerkleinert und zerrieben. Durch das anteilige Wasser in den Zellstrukturen erfolgt ein hydrothermaler Aufschluss (Bioextrusion), ausgelöst durch einen hohen Druck und eine hohe Temperatur. Wechselnde Zyklen von Druck und Entspannung schließen die Biomasse bis in die Zellstruktur auf. Zudem bilden sich neue methanbildende Bakterienstämme entsprechend des verfügbaren Futters heraus. Die deutlich vergrößerten Zell-Oberflächen und die optimalen Reaktions- und Milieubedingungen im Fermenter fördern den Gärprozess und erreichen so in kürzerer Zeit gleiche oder höhere Abbauraten der Biomasse, d.h. bessere Gasbildungsraten. 

Das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) förderte das Entwicklungsprojekt der Lehmann Maschinenbau GmbH über seinen Projektträger, die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR). 

In dem dreijährigen Projekt wurden zunächst Gärtests mit extrudierten und nicht extrudierten Substraten in verschiedenen Biogaslaboren durchgeführt. Zu den getesteten Rohstoffen zählten Festmist, Mais- und Grassilage sowie Mischungen aus Stroh und Mais- bzw. Grassilage. Im Ergebnis steigerte sich die Methanausbeute bei allen extrudierten Substraten, wenngleich die Steigerungsraten je nach Substrat sehr unterschiedlich ausfielen: von 11% bei Putenmist über 14% bei Maissilage, 26% bei Grassilage bis hin zu 84% bei entwässerten Gärresten. Die positiven Resultate konnten auch im Praxistest an drei landwirtschaftlichen Biogasanlagen wiederholt werden. In den Anlagen konnten die Biogaserträge durch das neue Verfahren um 11,7 bis 37,8 Prozent gesteigert werden.

Vorteile der Bioextrusion im Vergleich zu bisherigen Verfahren sind eine verringerte Verweilzeit der Biomasse in der Biogasanlage, wodurch Einsparungen im Faulraumvolumen möglich werden, sowie eine verbesserte Biogasausbeute. Durch das Verfahren wird zudem ein verbessertes Verhältnis der bioverfügbaren Anteile von Kohlenstoff und Stickstoff im Gärrest erreicht – ein Indikator für die Fruchtbarkeit des Bodens. Dieses Nebenprodukt der Biogaserzeugung kann als Dünger verwendet werden. 

Mit dem Verfahren werden Materialien wie z.B. Stroh, Mist, Landschaftspflegematerial, Silagen, Bioabfall und sogar Feldfrüchte, die ohne den vorherigen Aufschluss nur bedingt einsetzbar wären, erstmals für die Biogasgewinnung nutzbar gemacht. Hierdurch eröffnet das Verfahren Potenziale für eine neue Generation der Biogaserzeugung, die nicht in Konkurrenz zum Nahrungsmittelanbau steht. 

Auch finanziell lohnt sich der Einsatz der Bioextrusion: Die aufgrund der Mehrerträge erzielbaren höheren Einnahmen decken bereits nach ca. 2,2 bis 4 Jahren die Anschaffungs- und Unterhaltungskosten für eine Bioextrusions-Anlage. 

Das patentierte Bioextrusions-Verfahren wurde im Jahr 2009 zweimal ausgezeichnet. Das Vorhaben zählte zu den Preisträgern der Initiative „Deutschland, Land der Ideen“, getragen von der Bundesregierung und der deutschen Wirtschaft. Außerdem erhielt „Bioextrusion“ den 2. Platz beim Sächsischen Innovationspreis.

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