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Neue Forschungsergebnisse

Prozessstörungen bei Biogasanlagen vorhersagen

Wie lassen sich Prozessstabilität von Biogasanlagen steigern und zugleich potenzielle Störungen leichter vorhersagen? Forscher haben es untersucht und erfolgversprechende Ansätze identifiziert.

Spurenelemente werden in einer Vielzahl von Biogasanlagen angewendet, um die Prozessbiologie zu optimieren. Dahinter steht die Erkenntnis, dass die Verfügbarkeit von Makro- und Mikronährstoffen in Biogasanlagen durch die chemische Bindungsform, den pH-Wert, die Temperatur oder auch das Vorhandensein von Komplexbildnern bestimmt und beeinflusst wird. Über- und Unterdosierungen von Nährstoffzugaben führen demnach zur Beeinträchtigung der Prozessstabilität und damit zu erhöhten Betriebskosten, erläutert die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR). Daher sei die Schaffung eines stabilen Nährstoff-Niveaus die Grundlage für einen erfolgreichen Anlagenbetrieb.

Wissenschaftler der HAWK Hildesheim/Holzminden/Göttingen und der ISF GmbH Pinneberg haben vor diesem Hintergrund in einem Forschungsvorhaben die Aussagefähigkeit der sequentiellen Extraktion (mehrstufiges Trennverfahren zur Lösung von Nährstoffen) für die Bestimmung der essentiellen Spurenelemente in Biogasanlagen untersucht. In Laborversuchen wurde künstlich ein Mangel an Spurenelementen hergestellt, berichtet die FNR. Im nächsten Schritt wurde ein Extraktionsschema abgeleitet. Auf Basis der einzelnen Extraktionsschritte und den relevanten Parametern erfolgte die Erstellung einer Methodenbeschreibung.

Zusätzlich wurde ein Modell auf Grundlage einer Massenbilanzierung erarbeitet, mit dem die Abnahme der Spurenelementkonzentration prognostizierbar ist. Damit ist es laut FNR zukünftig möglich, Prozessstörungen auf Grund von Mangelsituationen bei Spurenelementen zeitlich genau vorherzusagen. Die Versuchsergebnisse zeigten auch, dass nicht jeder Nährstoff die gleiche Bioverfügbarkeit für die Bakterien hat. Außerdem spielt der Zeitfaktor eine Rolle. Spurenelemente, die zunächst in schwer verfügbaren Fraktionen vorliegen, können im Laufe der Zeit mobilisiert werden.

Das in den umfangreichen Laborversuchen ermittelte Extraktionsschema wurde mit einem Messprogramm zur Untersuchung der Nährstoffverteilung an 16 großtechnischen Biogasanlagen erfolgreich angewendet. Die Bewertung der Nährstoffversorgung unter Berücksichtigung der Bioverfügbarkeit sei ein wichtiger Schritt zu einer bedarfsgerechten Nährstoffversorgung in Biogasanlagen, betont die FNR. Die Forschungsarbeiten wurden vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft über den Projektträger FNR gefördert. Weitere Informationen sind über die Projektdatenbank der FNR unter den Förderkennzeichen 22012511 und 22011610 abrufbar.

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