Schwer zugängliche Lignocellulose
Stroh und Ernterückstände besitzen stabile Faserstrukturen. Ohne geeignete Zerkleinerung, Aufschluss und Hydrolyse bleibt ein wesentlicher Teil des Energiepotenzials ungenutzt.
Repowering bestehender Biogasanlagen
Stroh und lignocellulosehaltige Reststoffe in Biogasanlagen vergären
Durch gezieltes Repowering können bestehende Biogasanlagen Stroh, Ernterückstände und weitere faserreiche Reststoffe nutzen. Energiepflanzen und Futtermittel lassen sich teilweise oder vollständig ersetzen, während vorhandene Anlagentechnik weitgehend weiterverwendet wird.
Ausgangsproblem
Warum konventionelle Biogasanlagen Stroh und faserreiche Reststoffe nur begrenzt vergären können
Ungeeignete Fermenterbiologie
Übliche Mikrokulturen und vollständig durchmischte Fermenter sind nicht optimal für dauerhaft hohe Anteile lignocellulosehaltiger Einsatzstoffe ausgelegt.
Hemmstoffe im Prozesskreislauf
Bei der Rückführung von Biofiltraten können sich Ammonium und Schwefelwasserstoff bis zu prozesshemmenden Konzentrationen anreichern.
Abhängigkeit von Energiepflanzen
Maissilage und andere hochwertige Substrate binden Ackerflächen, unterliegen Preisrisiken und konkurrieren mit Futter- und Lebensmittelproduktion.
Verfahrensprinzip
Repowering der Biogasanlage statt vollständigem Neubau
Reststoffe lagern und zerkleinern
Vorhandene Silagelager werden für trockene oder silierte Ernterückstände genutzt. Stroh und Reinigungsrückstände werden auf Stückgrößen unter etwa 10 mm zerkleinert.
Thermomechanischer Aufschluss
Faserreiche Einsatzstoffe können vor der Suspendierung mechanisch und thermisch aufgeschlossen werden, um die Lignocellulosestruktur besser zugänglich zu machen.
Biosuspension und aerobe Hydrolyse
Mit Prozessflüssigkeiten und aufbereiteten Biofiltraten wird eine pumpfähige Biosuspension hergestellt. Eine vorgeschaltete aerobe Hydrolyse erschließt die Faserbestandteile vor der Methanbildung.
Kulturerhaltende Hauptfermentation
Ein hydraulisch und nur teilweise gemischter Hauptfermenter erhält eine an lignocellulosehaltige Stoffe adaptierte mesophile Mischkultur und ermöglicht stabile hohe Feststoffgehalte.
Nachfermentation und Nutzung vorhandener Behälter
Vorhandene Rührfermenter können als zweite Fermentationsstufe weitergenutzt und bei geeigneter Konfiguration chargenweise betrieben werden, um die Mindestverweilzeit deutlich zu erhöhen.
Gas- und Nährstoffkreislauf
Biogas wird biologisch entschwefelt. Die entstehende Biosäure unterstützt die Hemmstoffentfrachtung; feste Gärrestfraktionen und Düngerkonzentrate bleiben als Nährstoffprodukte erhalten.
Geeignete Einsatzstoffe
Stroh, Ernterückstände und weitere lignocellulosehaltige Reststoffe
Ernterückstände
Getreidestroh, Maisstroh, Raps- und anderes Ölsaatenstroh – trocken oder bei Bedarf siliert.
Reinigungs- und Aufbereitungsrückstände
Getreide-, Mais- und Ölsaaten-Reinigungsrückstände sowie weitere rohfaserreiche Nebenprodukte.
Tierische Reststoffe
Feste und flüssige Wirtschaftsdünger können abhängig von Standort, Genehmigung und Stoffbilanz in das Konzept integriert werden.
Kundennutzen
Wirtschaftliche und betriebliche Vorteile der Umrüstung
Weniger teure Energiepflanzen
Standortnahe Reststoffe können Maissilage und andere hochwertige Substrate ersetzen und die Beschaffungskosten stabilisieren.
Nutzung vorhandener Investitionen
Behälter, Gasspeicher, Gärrestlager und weitere Anlagenkomponenten werden soweit technisch sinnvoll in das neue Konzept eingebunden.
Mehr Energie aus Reststoffen
Aufschluss, Hydrolyse, angepasste Kulturen und verlängerte Verweilzeiten verbessern die energetische Erschließung faserreicher Biomassen.
Flächen- und Klimanutzen
Ackerflächen können wieder stärker für Marktfrüchte genutzt werden; Transportmengen und fossile Energieabhängigkeit können sinken.
Wertvolle Düngemittelprodukte
Nährstoffe werden in festen Gärrestfraktionen und stickstoff- sowie schwefelhaltigen Konzentraten für die landwirtschaftliche Nutzung erhalten.
Projektbezogenes Repowering
Die Erweiterung wird an vorhandene Technik, verfügbare Stoffströme, Genehmigungsrahmen und gewünschte Gasnutzung angepasst.
Technischer Hintergrund
Die dargestellte Verfahrenslösung orientiert sich an der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2014 005 270 A1. Die konkrete Umrüstung erfordert eine standortbezogene Bestandsaufnahme, Stoffstromanalyse, Genehmigungsprüfung sowie eine technische und wirtschaftliche Auslegung.
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