Zwischen 2008 und 2010 optimierten Forscher des Leibniz-Instituts für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. (ATB) das Aufstrom-Verfahren, das sich insbesondere zur Biogaserzeugung aus faserreichen Rohstoffen eignet. Der Praxiseinführung steht nun grundsätzlich nichts mehr im Wege.

Das Vorhaben wurde von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) im Auftrag des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) gefördert.

Folgende Elemente sind für das Aufstrom-Verfahren wesentlich: Das zu vergärende Substrat befindet sich in einem stehenden Aufstrom-Feststoffreaktor (AFR) und trennt sich durch Sedimentation in eine Fest- und eine Flüssigphase. Im Verlauf des Fermentationsprozesses steigt die Festphase dann nach oben. Parallel durchströmt die Flüssigphase den AFR in gleicher Richtung, „entzieht“ dem festen Substrat dabei die flüchtigen Fettsäuren und reichert sich mit diesen an. Die angereicherte Flüssigkeit wird schließlich in einem 2. Reaktor, dem Methanreaktor, in Biogas umgewandelt und anschließend wieder zurück in den AFR geführt.

Mit dem neuen Verfahren verbinden sich potenziell mehrere Vorteile: Durch die Nutzung des natürlichen Separationsprozesses sinkt der Eigenbedarf an Energie, eine Rühreinrichtung kann vollständig entfallen. Die fehlende Durchmischung ermöglicht zudem sehr hohe Feststoffkonzentrationen und bietet den Mikroorgansimen ungestörte Lebensbedingungen. Zudem erhöht der zusätzliche Methanreaktor die Prozessstabilität, so dass eine Übersäuerung praktisch ausgeschlossen ist. Schließlich ist das Verfahren insbesondere auch für die Vergärung von faserreichen nachwachsenden Rohstoffen, das sind neben Mais-, Getreide- und Grassilage z.B. auch Landschaftspflegematerial oder Stroh, geeignet.

Gegenüber den satzweise betriebenen Verfahren der Trockenfermentation hat das kontinuierlich arbeitende Aufstromverfahren den Vorteil, die Kapazität der Anlage stets vollständig auszunutzen. Dies ermöglicht eine höhere und gleichmäßigere Gasbildung.

Im Vorhaben gelang es den Forschern, das Verfahren anhand einer automatisierten kleintechnischen Versuchsanlage (300 Liter) zur grundsätzlichen Praxisreife weiterzuentwickeln. Ein Langzeitversuch mit Maissilage erbrachte zuverlässig Methanausbeuten im Bereich um 390 Liter je kg organische Trockensubstanz (oTS), bei einer oTS-Raumbelastung von 5 g/(l*d). Zuvor durchgeführte Versuche im Labormaßstab zeigten, dass bei entsprechender Auslegung auch Belastungen von über 15 g/(l*d) möglich sind, gegenüber 5 bis 8 g in konventionellen Anlagen. Im Vergleich zum Rührkessel gelang es, die volumenspezifische Abbaurate auf das 2-4-fache zu erhöhen.

Neben Maissilage wurden bisher die Substrate Weizenstroh und Reisstroh erfolgreich erprobt.

Als entscheidender Faktor für eine erfolgreiche Prozessführung stellte sich die Austauschrate und Beschaffenheit der Prozessflüssigkeit heraus. Von den getesteten Methanreaktoren brachte ein konventioneller Festbettreaktor die besten Resultate.

Der Abschlussbericht steht unter dem Förderkennzeichen 22019507 auf www.fnr.de im Menü Projekte & Förderung bereit.

_{Quelle: Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. (ATB)}

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Nicole Paul
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)
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Nr. 2011-32

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