Fermentations- und Reaktortechnik
Vier Konzepte verbessern Stoffführung, Mindestbehandlungszeit, Erhalt spezialisierter Mikrokulturen, Hydrolyse und Nutzung bestehender Rührfermenter.
4 InnovationenTechnologieportfolio
Technische Innovationen für Biogas-, Biomethan- und Prozessanlagen
Sechs technische Konzepte verbinden Fermentations- und Reaktortechnik, dezentrale Anlagenmodule sowie industrielle Prozessregelung. Sie adressieren typische Engpässe wie hohen Eigenenergiebedarf, fehlende Mindestbehandlungszeiten, schwierige Reststoffe und schwankende Produktqualität.
Die Übersicht ordnet jede Innovation nach Ausgangsproblem, Lösungsprinzip, Anwendungsgebiet und technischem Nutzen ein. Die verlinkten Fachseiten erläutern Aufbau, Prozessführung, konstruktive Merkmale und technische Grundlage ausführlich.
6technische Innovationen3TechnologiefelderDE · EN · PLFachinformationen
Technologiefelder
Von der Fermentertechnik bis zur industriellen Prozessregelung
Die sechs Lösungen lassen sich drei Anwendungsfeldern zuordnen. Dadurch können Betreiber, Investoren und Planer schneller erkennen, welche technische Richtung zu ihrer Aufgabenstellung passt.
Dezentrale Anlagenkonzepte
Eine mobile, modular aufgebaute Biogasanlage ermöglicht die Behandlung biogener Reststoffe auch bei eingeschränkter Infrastruktur.
1 InnovationIndustrielle Prozess- und Regelungstechnik
Eine unabhängige Temperatur- und Druckregelung stabilisiert den Kopf von Vakuum-Destillationskolonnen, insbesondere bei der Bioethanolproduktion.
1 InnovationTechnische Lösungen
Sechs Innovationen im Überblick
Jede Karte beschreibt das technische Ausgangsproblem, das Lösungsprinzip, typische Anwendungen und die wesentlichen Vorteile. Die Detailseite enthält weiterführende Prozess- und Konstruktionsinformationen.
01
Dezentrale Anlagenkonzepte
Mobile Biogasanlage für dezentrale Standorte
Transportable Prozessmodule verwerten Fäkalschlämme, Küchen- und Speisereste sowie vergleichbare biogene Reststoffe auch bei eingeschränkter Infrastruktur.
Technische Grundlage: WO 2022/096048 A1- Ausgangsproblem
- Fehlende Kanalisation, unsichere Energieversorgung, hohe mechanische Eigenverbräuche und wechselnde Stoffmengen erschweren kleine dezentrale Anlagen.
- Lösungsprinzip
- Mehrstufige Nassfermentation in containerisierten Modulen; Schwerkraft, hydrostatischer Druck und der Eigendruck des Biogases unterstützen Stofftransport und Umwälzung.
- Typische Anwendungen
- Dezentrale Entsorgungsstandorte, kommunale Reststoffe, Fäkalschlämme, Küchen- und Speisereste sowie temporäre oder modular erweiterbare Anlagen.
- Technische Vorteile
- Transportfähigkeit, geringer Pump-, Rühr- und Verdichteraufwand, geschlossene hygienisierende Behandlung und Potenzial für einen weitgehend energieautarken Betrieb.
02
Fermentations- und Reaktortechnik
Kulturerhaltender und hydraulisch umwälzbarer Methanfermenter
Ein konzentrischer Innen- und Außenfermenter verbindet hydraulische Umwälzung mit räumlich getrennten mikrobiellen Milieus.
Technische Grundlage: DE 10 2020 004 136 A1- Ausgangsproblem
- Mechanische Rührwerke benötigen Energie und Wartung; vollständige Durchmischung kann spezialisierte Kulturen verdrängen und Schwimm- oder Sinkschichten begünstigen.
- Lösungsprinzip
- Gasauftrieb und geregelte Gasführung erzeugen eine natürliche hydraulische Zirkulation zwischen Außen- und Innenfermenter; unterschiedliche Kulturen können sich in getrennten Reaktionsräumen erhalten.
- Typische Anwendungen
- Nassfermentation hochviskoser, rohfaserreicher oder stickstoffreicher Reststoffe sowie große Fermentervolumina mit hohen Anforderungen an Betriebssicherheit.
- Technische Vorteile
- Weniger mechanische Rührenergie und Verschleiß, Erhalt angepasster Mikrokulturen, Behandlung höherer Trockensubstanzgehalte und gleichmäßigerer Rohgasstrom.
03
Fermentations- und Reaktortechnik
Methanfermentation im Pfropfenstrom
Eine definierte hydraulische Stoffführung durch verbundene Fermenterbereiche begrenzt Kurzschlussströmungen und sichert einen nachvollziehbaren Behandlungsweg.
Technische Grundlage: DE 10 2016 009 223 A1- Ausgangsproblem
- In voll durchmischten Durchflussfermentern kann ein Teil des Substrats den Reaktor deutlich früher verlassen als es der rechnerischen mittleren Verweilzeit entspricht.
- Lösungsprinzip
- Die Biosuspension durchströmt Außen- und Innenfermenter in festgelegter Reihenfolge; Gasdruckdifferenzen und hydraulische Führung unterstützen den Pfropfenstrom ohne dauerhafte Vollvermischung.
- Typische Anwendungen
- Faserreiche und heterogene Biomassen, Prozesse mit definierter Mindestbehandlungszeit, Hygienisierungsanforderungen und hohen Anforderungen an die Substratausnutzung.
- Technische Vorteile
- Gesicherte Mindestbehandlungszeit, bessere Nutzung schwer abbaubarer Bestandteile, Erhalt angepasster Kulturen sowie reduzierter Rührenergie- und Verschleißbedarf.
04
Fermentations- und Reaktortechnik
Kombinierter Hydrolyse-Fermentations-Apparat
Ein zentraler Hydrolysebehälter und ein umgebender Fermentationsraum integrieren zwei biologische Prozessstufen in einer gemeinsamen Behältergeometrie.
Technische Grundlage: EP 2 982 739 A1- Ausgangsproblem
- Getrennte Hydrolyse- und Fermentationsbehälter benötigen zusätzliche Fläche, Rohrleitungen, Wärmeübertragung und konstruktive Schnittstellen.
- Lösungsprinzip
- Die beheizte Wand des zentralen Hydrolyseraums temperiert zugleich den umgebenden Fermenter; Hydrolysegase werden kontrolliert in die anaerobe Stufe überführt.
- Typische Anwendungen
- Neue mehrstufige Biogasanlagen, Nachrüstung bestehender Fermenter oder Gärrestlager sowie Anlagen mit batchweiser Hydrolyse und Fermentation.
- Technische Vorteile
- Kompakte Bauweise, direkte Wärmeintegration, getrennte biologische Milieus, geringerer zusätzlicher Behälter- und Heizflächenbedarf sowie flexible Nutzung bestehender Strukturen.
05
Fermentations- und Reaktortechnik
Batchbetrieb voll durchmischbarer Rührfermenter
Bestehende oder neue Rührfermenter werden abwechselnd als zeitweise geschlossene Batchreaktoren mit Teilentleerung betrieben.
Technische Grundlage: DE 10 2018 002 883 A1- Ausgangsproblem
- Kontinuierlicher Durchfluss kann langsam wachsende Kulturen auswaschen, Kurzschlussströmungen zulassen und eine definierte Mindestbehandlung beziehungsweise Hygienisierung erschweren.
- Lösungsprinzip
- Mindestens zwei Behälter je Prozessstufe arbeiten wechselweise; nach der Behandlungsphase bleibt ein Teil des Substrats als angepasstes Inokulum für die nächste Charge im Fermenter.
- Typische Anwendungen
- Repowering bestehender CSTR-Anlagen, mehrstufige mesophile und thermophile Fermentation, faserreiche oder wechselnde Substrate und Prozesse mit Hygienisierungsbedarf.
- Technische Vorteile
- Weiterverwendung bewährter Behälter, definierte Mindestzeiten, Erhalt angepasster Kulturen, bessere Substratausnutzung und bedarfsgerechterer Rührbetrieb.
06
Industrielle Prozess- und Regelungstechnik
Temperatur- und Druckregelung bei Vakuum-Destillation
Unabhängige Regelkreise stabilisieren Vakuum, Kopftemperatur und Kopfdruck einer Destillationskolonne.
Technische Grundlage: DE 10 2017 010 783 A1- Ausgangsproblem
- Variable Druckverluste in Kolonne und Wärmetauschern können trotz stabiler Temperatur den tatsächlichen Kopfdruck und damit die Zusammensetzung des Destillats verändern.
- Lösungsprinzip
- Die Vakuumstation hält das Grundvakuum; rückgeführtes Kondensat regelt die Kopftemperatur und dosiertes CO₂ oder Stickstoff stabilisiert den absoluten Kopfdruck.
- Typische Anwendungen
- Vakuum-Destillationskolonnen, insbesondere Bioethanolproduktion, Prozesse mit wechselnden Lasten sowie Anlagen mit verfügbarer CO₂-Quelle und Wärmeintegrationspotenzial.
- Technische Vorteile
- Konstantere Produktqualität, niedrigere Prozesstemperaturen, klare automatisierbare Regelkreise, Nutzung vorhandener Kondensat- und CO₂-Ströme sowie verbesserte Wärmeintegration.
Projektbezogene Auslegung
Von der technischen Idee zur belastbaren Anlagenlösung
Eine veröffentlichte technische Lösung muss immer auf Einsatzstoffe, Stoffmengen, Betriebsweise, Sicherheitsanforderungen und die vorhandene Anlagenstruktur angepasst werden.
Technische Eignung prüfen
Einsatzstoffanalysen, Trockensubstanz, Viskosität, biologische Abbaubarkeit, Temperaturführung und gewünschte Verweilzeiten bestimmen, ob ein Konzept geeignet ist.
Integration und Sicherheit auslegen
Behälter, Druckstufen, Werkstoffe, Gasführung, Wärmeintegration, Mess- und Regeltechnik sowie Genehmigungs- und Sicherheitsanforderungen werden projektspezifisch definiert.
Wirtschaftlichkeit und Rechte bewerten
Investitionsaufwand, Betriebskosten, Einsparpotenziale sowie mögliche Schutz- und Nutzungsrechte werden vor einer Umsetzung gesondert geprüft.
Hinweis zu Patent- und Schutzrechten
Die dargestellten technischen Lösungen orientieren sich teilweise an veröffentlichten Patent- oder Offenlegungsschriften. Eine Veröffentlichung bedeutet nicht automatisch, dass ein Patent erteilt wurde oder ein Schutzrecht noch besteht. Technische Auslegung sowie Schutz- und Nutzungsrechte sind vor einer konkreten Umsetzung projektbezogen zu prüfen.
Ihr Innovationsprojekt
Möchten Sie eine technische Innovation in einer neuen oder bestehenden Anlage einsetzen?
Beschreiben Sie Einsatzstoffe, Anlagenkonfiguration, Betriebsprobleme und Zielsetzung. Auf dieser Grundlage kann die technische Eignung eingeordnet und der erforderliche Planungsumfang definiert werden.