Schaumfreie Biogasanlagen [27.06.23]
Wenn sich in Biogasanlagen Schaum bildet, ist das ein Problem: Er beeinträchtigt die Effizienz der Gärung und kann zu großen Schäden an der Anlagentechnik führen. Was sind die Ursachen für die gefürchtete Schaumbildung? Und wie lässt sie sich vermeiden? Mit diesen Fragen beschäftigt sich ein Verbundprojekt unter Beteiligung der Universität Hohenheim. Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) fördert das Forschungsvorhaben mit insgesamt rund 1,1 Mio. Euro, wovon die Arbeitsgruppe von PD Dr. Andreas Lemmer an der Universität Hohenheim gut 350.000 Euro erhält.
Landwirtschaftliche Biogasanlagen sind eine effiziente Möglichkeit, Energie nachhaltig zu produzieren. Jedoch kämpfen viele Betreiber:innen mit einem wiederkehrenden Problem: der unerwünschten Schaumbildung. Sie gehört zu den häufigsten Störungen in Biogasanlagen, über deren Ursachen und Gegenmaßnahmen noch wenig bekannt ist.
Um den Betrieb von Biogasanlagen weiter zu optimieren, arbeiten jetzt Forschende im Verbundprojekt „Hydrofoam“ daran, Maßnahmen gegen übermäßige Schaumbildung zu entwickeln und so einen störungsarmen Betrieb der Anlagen zu ermöglichen. Dabei liegt der Fokus auf leicht abbaubaren Substraten, wie zum Beispiel Zuckerrüben oder Getreideschrot, bei deren Vergärung oft eine Schaumbildung zu beobachten ist.
Das Projektteam will die verschiedenen prozesstechnischen, physikochemischen und mikrobiologischen Aspekte der übermäßigen Schaumbildung bei der Biogasherstellung im Detail untersuchen, verstehen und Gegenmaßnahmen entwickeln.
Die Forschenden konzentrieren sich im Wesentlichen auf die erste Stufe der Biogaserzeugung, die Hydrolyse und Acidogenese. Unter Sauerstoffabschluss zerlegen hierbei Bakterien große Moleküle zu organischen Säuren und Alkoholen. So wird beispielsweise Stärke durch Enzyme zunächst zu einzelnen Zuckermolekülen abgebaut, die von den Mikroorganismen aufgenommen und zu Propion- und Buttersäure umgewandelt werden. Die möglichst vollständige Aufschluss der Biomasse zu Zucker, Aminosäuren und Fettsäuren ist die Voraussetzung dafür, dass in den folgenden Prozessschritten weitere Mikroorganismen diese Bausteine in Methan umwandeln können, das sich dann zur Energieerzeugung eignet.
Schwerpunkt der Hohenheimer Arbeitsgruppe von PD Dr. Andreas Lemmer an der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie ist der Einfluss, den Prozesstechnik und -parameter auf die Schaumbildung bei unterschiedlicher Auslastung von zweistufigen Biogasanlagen haben. Neben Untersuchungen im Labormaßstab führen die Forschenden dazu auch Versuche im Technikumsmaßstab an der Versuchsstation „Unterer Lindenhof“ durch.
Projekt-Steckbrief
- Titel: Ursachen und Gegenstrategien für Schaumereignisse in Biogasanlagen – HydroFoam
- Fördersumme: 1,1 Mio. Euro insgesamt, davon 354.611 Euro für die Universität Hohenheim
- Förderinstitution: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR)
- Projektdauer: 1.2.2023-31.1.2026
- Projektbeteiligte: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ, Leipzig (Koordination), Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie an der Universität Hohenheim, Hochschule für Wirtschaft und Umwelt Nürtingen-Geislingen (HfWU)
- Projekt-Website
Kontakt
PD Dr. Andreas Lemmer, Universität Hohenheim, Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie,
+49 (0)711 459 22684, andreas.lemmer@uni-hohenheim.de
Text: Stuhlemmer
Schwergewichte der Forschung
Als „Schwergewichte der Forschung“ gelten herausragende Forschungsprojekte mit einem finanziellen Volumen von mindestens 350.000 Euro bei den Experimental- bzw. 150.000 Euro bei den Sozial- und Gesellschaftswissenschaften.
