Den Säuregehalt in Biogasanlagen schneller erkennen

Eine kontinuierliche Überwachung der Konzentrationen organischer Säuren direkt in der Biogasanlage ist derzeit nicht Stand der Technik. Stattdessen müssen Proben entnommen und im Labor analysiert werden – eine schnelle Reaktion auf Prozessstörungen, die durch hohe Säuregehalte angezeigt werden, ist so nicht möglich.

Dem Forscherteam von KSI und IASP gelang es nun, die Grundlagen eines Messsystems zu entwickeln, das mit Essig-, Propion- und Buttersäure die wichtigsten organischen Säuren direkt im Biogasprozess erfasst. Das System beruht nach Angaben der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) auf dem Prinzip der membranfreien Gasextraktion gelöster und flüchtiger Komponenten mit anschließender chromatographischer Auftrennung der einzelnen Bestandteile. Diese werden in einem nachgeschalteten Flammenionisations-Detektor analysiert.

In dem Projekt gelang es, mit dem System Essigsäure in einer thermophilen Laboranlage sechs Wochen und in einer mesophilen Praxisanlage vier Wochen lang erfolgreich zu messen. Weitere ebenfalls inline aufgezeichnete Betriebsparameter wie der pH-Wert sowie die CO₂-, H₂– und CH₄-Konzentration wurden mit der Säurekonzentration korreliert. Auch mit äußeren Stressbedingungen, wie beispielsweise einer Fütterungsumstellung oder inhomogenen Substraten, ließ sich der gemessene Säuregehalt in Verbindung bringen, berichtet die FNR.

Nicht zuletzt gewannen die Forscher dadurch auch neue, grundlegende Erkenntnisse zu den biochemischen Prozessen in Biogasanlagen. So konnte laut FNR detailliert gezeigt werden, dass der Verlauf der Essigsäurekonzentration Prozessinstabilitäten deutlich eher und intensiver anzeigt als der pH-Wert und deshalb für die Prozessoptimierung und die sichere Vermeidung von Komplikationen im Gärprozess geeignet ist.

Wie die Fachagentur hervorhebt, biete das Messsystem eine vergleichsweise hohe Langzeitstabilität bei geringem Wartungs- und Kalibrieraufwand. Für mittelständische Unternehmen im Bereich Mess- und Sensortechnik böte es sich an, auf dieser Basis innovative, marktfähige Produkte und Anwendungen zu entwickeln. Insgesamt könnten der Betreiber oder die automatische Anlagensteuerung mit Hilfe des neuen Messsystems potenziell schneller auf Prozessstörungen reagieren – ein Weg zu mehr Effizienz bei der Biogaserzeugung.

Die beiden Abschlussberichte stehen auf der Webseite der FNR unter den Förderkennzeichen 22011110 und 22011811 zum Download bereit.