Ein Hochlastfermenter als Ergänzung zum etablierten Rührkesselfermenter könnte Biogasanlagen wirtschaftlicher machen. Zu diesem Ergebnis kommt das Projekt Bio-Smart der Fachhochschule Münster und der Firma PlanET Biogastechnik. Denn der hohe Wassergehalt von Reststoffen wie Gülle erfordert in herkömmlichen Anlagen nicht nur große Fermentationsbehälter, sondern auch viel Heizenergie.

Datenbank zu 570 geeigneten Substraten und deren Biogaserträgen

Ein Hochlastfermenter hingegen hält die für die Vergärung erforderlichen Mikroorganismen zurück und reichert sie an. Das ermöglicht höhere Durchsätze und kürzere Verweilzeiten und damit kleinere Behälter. Dadurch sinken Betriebs- und Investitionskosten. Als Rohstoffe eignen sich besonders Schweine- und Rindergülle sowie Zuckerrübensaft, aber auch Glycerin, das bei der Biodieselherstellung anfällt, und stärkehaltiges Abwasser.

Im halbtechnischen Maßstab haben die Projektbeteiligten Versuche mit unterschiedlichen erfolgversprechenden Substrat-Reaktor-Kombinationen durchgeführt. Die Flüssigphase der Substrate wurde dabei im Hochlastfermenter behandelt, die Feststoffphase im Rührkesselfermenter. Herausgekommen ist zum einen eine Datenbank mit mehr als 570 grundsätzlich geeigneten Substraten und deren Biogaserträge. Zum anderen konnten die Forschenden die beste Konstellation ermitteln. Der günstigste Reaktortyp ist demnach der EGSB-Reaktor (Expanded Granular Sludge Bed), der sich bereits in der biologischen Abwasserreinigung etabliert hat. Das beste Substrat ist ein Mix aus Schweine- und Rindergülle, der als hochkalorischer Reststoff zugegeben wurde.

Kurze Verweilzeiten, anpassbare Biogasproduktion

Abhängig vom Substrat liegen die optimalen Verweilzeiten im Hochlastfermenter bei vier bis zwölf Tagen. Allerdings konnten die Forschenden diese Zeit auf einen Tag reduzieren, ohne den Prozess zu stark einzuschränken. Ein weiterer Vorteil der Fermenter-Kombination liegt darin, dass sich die Gasproduktion an den Bedarf anpassen lässt, indem im Hochlastfermenter das leicht abbaubare Substrat zum geeigneten Zeitpunkt zugegeben wird.

Nicht zuletzt hat das Projektteam seine Erkenntnisse dazu verwendet, ein Programm zu entwickeln, das für bestehende Biogasanlagen errechnen kann, wie Kosten und Erlöse für unterschiedliche Verfahrenskonzepte aussehen würden. Mithilfe der Software können Betreiber zudem die Prozessparameter ökonomisch optimieren.

Demonstrationsprojekt im Bioenergiepark Saerbeck

Dass das Konzept tatsächlich aufgeht, hat PlanET Biogastechnik im Münsterland belegt: Dort installierte die Firma erfolgreich eine Versuchsanlage zur Hochlastvergärung in einer Bestandsbiogasanlage im Bioenergiepark Saerbeck. Das Vorhaben wurde vom Bundeslandwirtschaftsministerium gefördert.

bl