Biogas Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekte - Details

Verbundvorhaben: Entwicklung von Schnelltests zur Erfassung und Bestimmung von Hemmstoffen und Mykotoxinen in Biogasanlagen (Hemmtest); Teilvorhaben 2: Hemm-Wirkbeziehung von Mykotoxinen auf Biogasproduktion

Anschrift
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik (UMSICHT)
Osterfelder Str. 3
46047 Oberhausen
Kontakt
Dr. rer. nat. Ute Merrettig-Bruns
Tel: +49 208 8598-1229
E-Mail: ute.merrettig-bruns@umsicht.fraunhofer.de
FKZ
22004316
Anfang
01.12.2016
Ende
31.03.2020
Ergebnisdarstellung
Die Untersuchungen mit den Gärtests sollten eine akute Stoßbelastung mit hohen Konzentrationen von Mykotoxinen simulieren. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Mykotoxin-Konzentrationen, die weit höher waren als bei verschimmelten Getreiden und Silagen in der Literatur beschrieben, keine hemmenden Effekte auf die Biogasproduktion auftraten. Da bereits bei hohen Mykotoxin-Dosierungen keine Hemmwirkung beobachtet wurde, war die Aufstellung einer Dosis-Wirkung-Beziehung nicht sinnvoll möglich. Gärtest-Untersuchungen mit Einsatz von verschimmelter Maissilage als Substrat haben durchaus verringerte Biogaserträge im Vergleich zu nichtverschimmelter Maissilage gezeigt. Die chemische Charakterisierung der Silagen hat deutliche Unterschiede zwischen verschimmelter und nichtverschimmelter Maissilage ergeben, die als wesentliche Begründung für den geringeren Biogasertrag angesehen werden. Mittels erweiterter Stoffgruppen-Analyse wurde gezeigt, dass der Gehalt an leicht verfügbaren Kohlenhydraten in der verschimmelten Maissilage signifikant abgenommen, dafür der Anteil an schwerer abbaubaren Rohfaser-Komponenten zugenommen hat. In den kontinuierlichen Versuchen zur Biogasproduktion mit Maissilage wurde die Vergärung von verschimmelter und nicht verschimmelter Silage im direkten Vergleich untersucht. Durch den Einsatz von verschimmelter Maissilage als Monosubstrat wurde der Extremfall simuliert, um auch Langzeiteffekte im kontinuierlichen Betrieb erfassen zu können. Die Ergebnisse zeigen, dass es unter diesen Extrembedingungen zu keinem Einbruch oder gar Zusammenbruch des Biogasprozesses kam. Insgesamt zeigen die Ergebnisse aus dem Teilprojekt 2, dass bei Zufuhr von verschimmelter Maissilage in Biogasanlagen keine Hemmwirkung des Biogasprozesses durch Mykotoxine zu befürchten ist. Bei der Fütterung von verschimmelter Maissilage kann es durch die veränderte Zusammensetzung des Substrates zu verringerten Biogaserträgen kommen, der Biogasprozess wird allerdings nicht nachhaltig gestört.
Aufgabenbeschreibung
Im Teilvorhaben 2, bearbeitet von Fraunhofer UMSICHT, wurden die Hemm-Wirkmechanismen von verschiedenen Mykotoxinen und von verschimmelter Maissilage im diskontinuierlichen Gärtest und in kontinuierlichen Versuchen untersucht. Das Ziel des Teilvorhabens war die Ermittlung der Dosis-Wirk-beziehung von verschiedenen Mykotoxinen sowie von verschimmelter Silage auf die Biogasproduktion. Die verschimmelte Silage wurde dabei unter kontrollierten Laborbedingungen hergestellt. Die akute Wirkung der Mykotoxine und entsprechend kontaminierter Silagen wurde im Rahmen eines Screening-Testverfahrens unter Einsatz eines modifizierten Batch-Gärtests (modifizierter ORGA-Test) untersucht. Zusätzlich wurde die verschimmelte Maissilage chemisch-analytisch charakterisiert. Die Validierung der Screening-Ergebnisse und Untersuchung der Langzeitwirkung von verschimmelter Maissilage auf den Biogasprozess erfolgte im kontinuierlichen Betrieb in einer Laborbiogasanlage. Unter Einsatz von zwei parallel betriebenen Bioreaktoren wurde die Vergärung von verschimmelter und nicht-verschimmelter Maissilage, jeweils als Monosubstrat zugeführt, im direkten Vergleich untersucht. Die Vergärung beider Monosubstrate wurde hinsichtlich verschiedener Parameter wie Biogasproduktion, Biogasqualität und Zusammensetzung der Gärsuspension verglichen.

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Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe
 
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