Dr. Edmund Mathies
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31.10.2011

In einer Untersuchung von Praxis-Biogasanlagen konnte nachgewiesen werden, dass die Mikro- und Makronährstoffgehalte der Gärsubstrate in den Fermentern in einem sehr weiten Bereich variieren. Ein Großteil der Anlagen wies zudem einen Nährstoffmangel auf, der zu einer Erhöhung der Säurekonzentrationen im Gärsubstrat führte. Die unterschiedlichen Nährstoffkonzentrationen im Gärsubstrat waren dabei im Wesentlichen durch die verschiedenen Einsatzstoffe bedingt. Im Mittel der untersuchten Anlagen wiesen die NawaRo-Substrate (überwiegend Ganzpflanzensilagen verschiedener Kulturpflanzen) deutlich geringere Mikronährstoffgehalte als tierische Substrate (Flüssig- und Festmist) auf. Bei den nachwachsenden Rohstoffen war wiederum in den Gras- und Rübensilagen der Mineralstoffgehalt wesentlich höher als in den untersuchten Maissilagen. Komplexbildner u. a. auf Basis von EDTA, IDS und Aminosäurenchelaten wurden in Laborversuchen getestet um die Zugabemengen von Mikroelementen im Biogasprozess ohne Methanertragverluste zu reduzieren. Es wurde gezeigt, dass in Gegenwart von komlexiertem Nickel die Zugabemenge deutlich reduziert werden kann ohne den Methanertrag deutlich zu beeinflussen. EDTA ist ein schwer biologisch abbaubarer Komplexbildner, so dass wie angeführt als umweltfreundliche Alternative auch leicht biologisch abbaubare Komplexbildner wie IDS und Aminosäurenchelate getestet wurden. Diese haben einen statistisch hoch signifikanten positiven Einfluss auf die Bioverfügbarkeit der Metallionen gezeigt und stellen eine gute Alternative zu EDTA dar. Vom Industriepartner wurde ein Spurenelementpräparat auf Basis von komplexierten Spurenelementen im Markt eingeführt, welches die genannten Vorteile im Rahmen der Bioverfügbarkeit und Dosierung für den Anlagenbetreiber vereint. Bei deutlich verminderten Zugabemengen bleibt die biochemische Prozessleistung unbeeinträchtigt, während umweltbelastende Gehaltswerte im Gärrest minimiert werden.

Ziel des Projektes ist die Ermittlung des Spurenelementbedarfs der am Biogasprozess beteiligten Mikroorganismen sowie die Ermittlung der Einflussfaktoren, welche die Verfügbarkeit dieser essentiellen Elemente beeinflussen. Durch Optimierung der Verfügbarkeit sowie gezielte Zugabe soll die Leistungsfähigkeit der Fermenterbiologie gesteigert werden, um höhere Faulraumbelastungen realisieren zu können und somit die Wirtschaftlichkeit von Biogasanlagen zu verbessern. Die Arbeitspläne stellen sich wie folgt dar: AP 1: Bestimmung der Einflussfaktoren auf die biologische Verfügbarkeit der Spurenelemente in einphasigen Durchflussversuchen unter Beachtung der Veränderung der Bakterienbiozönose. AP 2: Determination des Einflusses der Spurenelemente auf die Quantität und Qualität der hydrolysierenden und methanogenen Mikroorganismen in einer zweiphasigen Vergärung. AP 3: Ermittlung für die unterschiedlichen Konzentrationen an Mineralstoffen in Biogasanlagen. AP 4: Entwicklung einer optimalen Produktformulierung für den technischen Mangelausgleich. Das Ergebnis ist die Entwicklung bedarfsgerechter Präparate, die auf die spezielle Situation in den einzelnen Anlagen zugeschnitten sind und eine möglichst vollständige Vergärung der nachwachsenden Rohstoffe ermöglichen. Die Entwicklung einer optimalen Formulierung soll dabei vor allem die Verfügbarkeit der einzelnen Spurenelemente gewährleisten. Die Erkenntnisse aus dem Projekt sind für die Betreiber landwirtschaftlicher Biogasanlagen von sehr großem wirtschaftlichem Interesse. Neben der Entwicklung eines technischen Produktes zum Ausgleich von Mangelerscheinungen wird mit dem Projekt eine Grundlagenforschung zur Entwicklung leistungsfähiger zweiphasiger Reaktorsysteme betrieben. Im Zuge der raschen Zunahme der Leistung von neu installierten Biogasanlagen in Deutschland ist das Interesse seitens der Anlagenhersteller in diesem Bereich sehr groß und das Projekt dient dazu, den internat. Vorsprung der deutschen BG-Technik auszubauen.