HydroFoam

Ursachen und Gegenstrategien für Schaumereignisse in Biogasanlagen

Thema

Um Biogas in das System der erneuerbaren Energien implementieren zu können, sind flexible Produktionsbedingungen unabdingbar. Flexible Biogasproduktion wird durch den Einsatz leicht vergärbarer Substrate erreicht - im Nawaro-Sektor sind dies Zuckerrübe und Getreideschrot. Frühere Untersuchungen zeigten allerdings, dass diese Substrate unter Umständen den Biogasprozess destabilisieren können; das Gärgut kann übersäuern oder es entwickelt sich eine starke Schaumschicht. Auch heute, ohne eine weit verbreitete Flexibilisierung durch leicht abbaubare Substrate, berichten schon zahlreiche Anlagenbetreiber*innen von Schaumereignissen. So kommen auf die Nawaro-Anlagenbetreiber*innen Probleme zu, die im Abfallbereich wohl bekannt sind: beschädigte Anlagenteile, verstopfte Gasleitungen, ökonomische Verluste durch den Biogasaustritt aus der Überdrucksicherung, Überstunden des Personals, Reinigungs- und Reparaturkosten, sowie die Umweltschäden durch Austritt von Methan und Gärgut.

Ziele

Das übergeordnete Ziel des Projektes ist es, die Flexibilisierung der Biogasproduktion durch einen stabilen Biogasprozess zu ermöglichen. Hierzu wird das Projektteam den Prozess der Schaumbildung während der Vergärung leicht abbaubarer Substrate im Detail untersuchen sowie praxisnahe Gegenmaßnahmen entwickeln und diese wirtschaftlich bewerten. Am Ende des Projektes steht ein Leitfaden mit Empfehlungen zur stabilen Betriebsführung bei der Nutzung leicht abbaubarer Substrate. Das Vorhaben wird sich ausschließlich auf landwirtschaftliche Biogasanlagen fokussieren.Den Kern des Projektes bilden Versuche mit einer räumlich getrennten Hydrolyse im Technikumsmaßstab. Mit Hilfe einer Korrelationsanalyse werden wir die wichtigsten Faktoren, die bei der Schaumbildung eine Rolle spielen, identifizieren. Auf der Basis dieser Ergebnisse werden wir dann Maßnahmen zur Vorbeugung oder Bekämpfung von Schaum entwickeln. Diese Maßnahmen werden auf ihre Wirtschaftlichkeit und Akzeptanz bei Anlagenbetreiber*innen untersucht.

Aufgaben der Landesanstalt im Projekt

Das Projektteam wird verschiedene Aspekte der Hydrolyse von schnell abbaubaren Substraten wie zum Beispiel Zuckerrüben oder Getreideschrot erforschen: jeweils ein Projektpartner wird die prozesstechnischen, physikochemischen und mikrobiologischen Komponenten untersuchen. Um das Forschungsthema so umfassend wie möglich zu bearbeiten, werden Expertisen aus unterschiedlichen Bereichen zusammengeführt – die Expertise zur Schaumbildung in biotechnologischen Prozessen (UFZ-UBZ), die Expertise zur zweiphasigen Vergärung (Universität Hohenheim), die Expertise zur Mikrobiologie des Biogasprozesses (UFZ-UMB), sowie die Expertise zur Wirtschaftlichkeitsanalyse und Akzeptanzforschung im Bereich der erneuerbaren Energien (Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen).

Die Landesanstalt ist für die folgenden Projektaktivitäten zuständig:

• Durchführung von parallelen Versuchen in zwei- und einstufigen Technikumsbiogasanlagen mit gleichzeitiger Messung des Schaumpotenzials des Fermenterinhalts mit Hilfe eines Bubble-Tests.
• Optimierung der Dauer und der Prozessparameter der Hydrolysestufe im zweistufigen Betrieb.
• Verifizierung der erzielten Ergebnisse im Hochlastbetrieb