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Erhöhung der Biogasproduktion durch gleichzeitige Behandlung des Substrates mit Hochspannungspulsen und Schockwellen
Für die wirtschaftliche Nutzung erneuerbarer Energien, speziell durch Biomethanerzeugung, ist eine optimale Prozessführung notwendig. Der Biogasprozess läuft in mehreren Stufen ab. Dabei ist die erste Stufe, die Hydrolyse, der geschwindigkeitsbestimmende Schritt. Entscheidend ist hier die Erhöhung der Bioverfügbarkeit von Nährstoffen. Neben dem Aufbrechen von Zellwänden der zu vergärenden Pflanzenteile geht es dabei auch um die Zerkleinerung von Konglomeraten und damit eine Vergrößerung der für die Rektion verfügbaren aktiven Oberfläche.
Weitere Schritte, speziell die für die Methanbildung entscheidende Methanogenese können durch die Optimierung der mikrobiellen Gemeinschaft beschleunigt bzw. stabilisiert werden.
Dem Projekt liegt die Hypothese zugrunde, dass eine kombinierte Behandlung mit Schockwellen und elektrischen Feldern einerseits in der Lage ist, Klumpen aufzubrechen und andererseits Zellwände zerstören kann was zu einer besseren Verfügbarkeit des Zytoplasmas der zu vergärenden Pflanzenteile oder Exkremente führt. Dabei werden die Parameter so eingestellt, dass eine negative Wirkung auf die mikrobielle Gemeinschaft, beispielsweise durch Abtötung von Bakterien oder Archaen, vermieden wird. Speziell bei der Behandlung des Rezirkulates wird angenommen, dass ultrakurze Hochspannungspulse eine positive Wirkung auf die mikrobielle Zusammensetzung haben, da Bakterien empfindlicher gegenüber elektrischen Feldern sind als die methanbildenden Archaen.
Für eine wirtschaftliche Prozessführung ist durch die zusätzliche Behandlung und den damit verbundenen Energieeintrag ein Gas-Mehrertrag bzw. eine Verringerung der Verweildauer um mindestens 20 % anzustreben.
Nach Auswertung der Versuchsergebnisse zeigte sich, dass innerhalb der normalen Verweildauer ein Gas-Mehrertrag von etwa 10 % erreicht wurde. Trotz Führung aller kritischen Parameter wie Substratzusammensetzung (Maisschrot + Rindergülle), Temperatur und Rühren ergab sich dabei eine erhebliche Streubreite.
Damit konnte entgegen der Hypothese eine stabile Verringerung der Verweildauer oder Erhöhung des Biogasertrages in einem gegebenen Zeitraum um wenigstens 20 % nicht erreicht bzw. mit den durchgeführten Versuchen nicht nachgewiesen werden konnte, was einer wirtschaftlichen Verwertung entgegensteht. Diese Aussage gilt jedoch nur für die Art der Behandlung (elektrische Felder + Schockwelle) und nur für das behandelte Substrat.
Ein wichtiges Ergebnis war die hier festgestellte Beeinflussung der mikrobiellen Gemeinschaft sowie die Verringerung der Viskosität des Ausgangsmaterials. Weiterhin ist zu vermerken, dass bei der elektrischen Behandlung fast nur die eingesetzte Energie, nicht aber Pulsformen und Pulsprotokolle eine Rolle spielt. Ein Optimum bei 10 kWh/m³ wurde gefunden, was in etwa den Literaturwerten unter ähnlichen Bedingungen entspricht.
Criteria of this press release:
Business and commerce, Journalists
Energy, Environment / ecology
transregional, national
Research results
German
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