Entwicklung effizienter zweiphasiger Biogasanlagen über eine gekoppelte energetische und stoffliche Nutzung nach Abtrennung von Hydrolyseprodukten (Optigär); Teilvorhaben 2: Untersuchung der entkoppelten Hydrolyse zur gezielten Erzeugung

Das Gesamtziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Kaskadennutzung und damit nachhaltigeren und ganzheitlicheren Verwertung von Agrarrohstoffen. Dabei ist die stoffliche Nutzung von Koppelprodukten als Basischemikalie mit potenziell hohen Preisen im Fokus. Im Rahmen des Vorhabens wird ein neuartiges Konzept zur integrierten stofflichen Nutzung von zweiphasigen Biogasanlagen entwickelt. Mit diesem Konzept soll eine gekoppelte stoffliche und energetische Nutzung der Biogassubstrate ermöglicht werden. Im Hydrolyseprozess wir durch die gezielte Steuerung von Temperatur, pH-Wert sowie Pufferkapazität und dem Zusatz verschiedener Additive (Enzyme, Mikroorganismenkulturen, Puffersubstanzen) und einer gezielten Futterstoffauswahl versucht, die Konzentration an nutzbaren Plattformchemikalien zu erhöhen. Diese werden dann mit selektiven Membranen aus der Flüssigkeit entfern. Der Rest wird annaerob im Methanisierungsreaktor verwertet. Optimierung der Hydrolysephase des Biogasprozesses durch Variation von verwendetem Ausgangssubstrat und dessen Aufbereitung, Raumbelastung, Verweilzeit, Zuschlagstoffen, Betriebsbedingungen (pH-Wert, Temperatur), Rezirkulierung des Gärrestes der Methanisierungsstufe mit dem Hauptziel der Produktion von Wertstoffen. Zur Optimierung der Ausbeuten an verwertbaren löslichen Stoffen werden die Gärprodukte regelmäßig nasschemisch analysiert. Es wird ein Screening sowohl von verschiedenen Substraten als auch von unterschiedlichen Reaktionsbedingungen der Hydrolyse im Hinblick auf die optimale Säurenproduktion durchgeführt. Ziel des Arbeitspakets ist die Selektion geeigneter Substrate und der geeigneten Hydrolysebedingungen. Die Abtrennung der wertbringenden Säuren erfolgt über spezielle Membranen. Diese werden direkt in die Fermenterkette eingebaut, um einen vollintegrierten Prozessablauf zu realisieren.