Das Fachgebiet Abfallwirtschaft und Deponietechnik der Hochschule Ostwestfalen-Lippe wurde für 2008 – 2012 mit der Durchführung dieses Begleitprojekts beauftragt.

Das Projekt umfasst drei Projektphasen:

• Phase 1: Exemplarische Optimierung einzelner Anlagen
• Phase 2: Optimierung der Substratnutzung
• Phase 3: Verbesserung der Nutzung von Gärresten

In Phase 1 der exemplarischen Optimierung einzelner Anlagen haben sich vier Biogasanlagenbetreiber bereit gestellt, ihre Anlage als Pilotanlage für die Untersuchungen der Hochschule zur Verfügung zu stellen. Im Rahmen dieser Untersuchungen konnten Betriebsdaten ausgewertet, Input- und Outputbilanzierungen vorgenommen, Schwachstellen analysiert und Vorschläge für Optimierungskonzepte vorgenommen werden.
In der intensiven Diskussion mit den Betreibern konnten die zahlreichen aus den Betriebsdaten gewonnenen Erkenntnisse verifiziert und mit den Betreibererfahrungen untersetzt werden. Konkrete Handlungsempfehlungen zielen beispielsweise auf Vorgehensweisen bei Substratwechsel, Rührzeiten oder Enzymzugaben ab.

Die Optimierung der Substratnutzung (Phase 2), das heißt die Verbesserung der Biogasausbeute, wird mit zunehmenden Substratkosten immer wichtiger, um die wirtschaftliche Rentabilität der Biogasanlagen zu gewährleisten. Daneben kommt der Substratauswahl eine erhebliche Bedeutung zu. Für die Rentabilität eines landwirtschaftlichen Biogasbetriebs ist letztlich der Biogas-Flächenertrag die maßgebliche Rentabilitätsgröße, aber auch Nachhaltigkeits- und Diversifikationsaspekte sind zu betrachten.

Die folgenden Untersuchungen wurden in der Projektlaufzeit zur Optimierung der Substratnutzung durchgeführt:

• Vorschaltung einer Hydrolyse-Stufe
• Enzymzugabe zur Steigerung der Substratausbeute
• Wirksamkeit mechanischer Vorzerkleinerungsaggregate

Die Untersuchungen haben gezeigt, dass eine gezielte Enzymzugabe die Biogasausbeute wesentlich steigern kann, während die Vorschaltung einer Hydrolyse-Stufe oder die Vorzerkleinerung von (kleinkörnigem) Substrat keine nennenswerte Ertragssteigerung bringt.

Die Entsorgung von Gärresten kann problematisch werden, wenn keine ausreichenden Flächen für die Ausbringung der Gärreste zur Verfügung stehen, wenn die Gärreste anorganische oder organische Schadstoffe oder auch pathogene Mikroorganismen enthalten. Auch die Problematik der Methanfreisetzung aus offenen Gärrestelagern darf nicht unterschätzt werden. In diesen Fällen kann es interessant sein, die Gärreste nicht auszubringen sondern energetisch zu verwerten (Phase 3). Im Rahmen der energetischen Verwertung von Gärresten kommt dem vergleichsweise neuen Konversionsverfahren der hydrothermalen Carbonisierung, das am Fachgebiet Abfallwirtschaft und Deponietechnik seit etwa 5 Jahren intensiv untersucht wird, eine besondere Bedeutung zu, carbonisierte Biomasse ist wesentlich besser entwässerbar als nicht vorbehandelte Biomasse, weil die Zellstrukturen zerstört werden. Außerdem führt dieser exotherme Prozess zu einer Energieverdichtung, also einem Anstieg des Brennwertes, der HTC-Biokohlen im Vergleich zu dem der Ausgangsmaterialien. HTC-Biokohlen haben häufig einen Brennwert, der dem von Braunkohle entspricht.

Außerdem wurde die Nachbehandlung der Gärreste mittels der Thermodruckhydrolyse intensiv in mehreren Varianten untersucht. Die nachbehandelten Gärreste wiesen ein wesentlich höheres (Rest-) Gasbildungspotential auf als die unbehandelten Gärreste. Die TDH kann ein weiterer interessanter Baustein zur Steigerung der Effizienz bestehender Biogasanlagen sein.

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Ansprechpartner:
Prof. Dr. Hans Günter Ramke
Hochschule Ostwestfalen-Lippe / Abteilung Höxter
FB 8 Umweltingenieurwesen und Angewandte Informatik
Fachgebiet Abfallwirtschaft und Deponietechnik
An der Wilhelmshöhe 44
37671 Höxter
Telefon 05271 687-130
Fax: 05271 687-200
hans-guenter.ramke@hs-owl.de
www.hs-owl.de/hx

oder

Dennis Blöhse
Hochschule Ostwestfalen-Lippe / Abteilung Höxter
FB 8 Umweltingenieurwesen und Angewandte Informatik
Fachgebiet Abfallwirtschaft und Deponietechnik
An der Wilhelmshöhe 44
37671 Höxter
Telefon 05271 687-277 (-166)
Fax: 05271 687-288
bloehse@cc.hs-owl.de
www.hs-owl.de/hx