Optimierung der Hygienisierung und Berücksichtigung

Masterprüfung: 10/2007

Um die Ressourcen der fossilen Energieträger zu schonen und als Reaktion auf den Klimawandel wird mit Deutschland in der Vorreiterrolle der Ausbau erneuerbarer Energien stark forciert. Hierzu zählt auch die Erzeugung von Biogas aus Biomasse. In einem anaeroben Vergärungsprozess einer Biogasanlage entsteht aus organischer Materie ein brennbares Gasgemisch, das in einem Blockheizkraftwerk zu Strom und Wärme umgewandelt wird.

Besonders hohe Biogaserträge können mit der Vergärung von Speiseresten, Bioabfällen oder tierischen Nebenprodukten erzielt werden. Dies macht den Einsatz der Substrate im Hinblick auf den wirtschaftlichen Betrieb einer Biogasanlage hoch attraktiv. Mit der EG-Hygieneverordnung 1774/2002 vom 3. Oktober 2002 haben sich die Rechtsgrundlagen für die Entsorgung tierischer Nebenprodukte grundlegend geändert.

Bei der Vergärung phyto- und seuchenhygienisch bedenklicher Materialien in Biogasanlagen müssen strenge Hygienevorschriften beachtet werden. Eine hinreichende Inaktivierung pathogener Keime bewirkt die „Hygienisierung" bei der Temperatur von mindestens 70 °C, der Verweilzeit von einer Stunde und der Teilchengröße von maximal 12 mm.

Ziel der Arbeit war es, nach Betrachtung aller behördlichen, technischen und wirtschaftlichen Aspekte ein optimiertes Konzept zum Bau einer „Hygienisierungseinheit" zu erstellen. Die Berücksichtigung der Emissionen aus dieser Aufbereitungseinheit spielte dabei eine zentrale Rolle.

Zunächst wurden Möglichkeiten zur Umsetzung der Hygienisierung nach den gesetzlichen Vorgaben vorgestellt. Hier zeigte sich, dass ein diskontinuierliches Behälterverfahren (Batch-Betrieb) die zuverlässigste Lösung ist. Dies spiegelte sich auch bei Betrachtung der Marktlösungen wieder. Als effiziente und wirtschaftliche Lösungen zur Abluftbehandlung wurden Biofilter und die Adsorption an Aktivkohle beschrieben.

Um neben den theoretischen Erfahrungen zur Hygienisierung auch aktuelle Beispiele aus der Praxis darzustellen, wurde in der Bestandsaufnahme von Biogasanlagen beschrieben, in welcher Weise Betreiber eine Hygienisierung in Eigeninitiative installiert haben.

Die gewonnenen Erkenntnisse dienten als Grundlage für die Erstellung des optimierten Konzeptes. Bei der Entscheidungsfindung zur Standortwahl der Hygienisierung wurde klar, dass diese von vielen Faktoren abhängig ist. Eine optimale Lösung kann nur bei Betrachtung eines einzelnen Projektes mit den jeweiligen Einsatzsubstraten gefunden werden. Als Planungshilfe zur Optimierung der Hygienisierung für ein Projekt diente die detaillierte Betrachtung der Einzelkomponenten.

Hier wurden alle Bauteile beschrieben und bemessen, die zur Erstellung einer Hygienisierungseinheit im effizienten Batch-Betrieb notwendig sind. Es konnten Abhängigkeiten in Bezug auf die Standortwahl identifiziert und wichtige Hinweise zum sicheren Betrieb gegeben werden.

Die betrachteten Komponenten sind im Einzelnen:

  -        Pumpen und Zerkleinerung

  -        Hygienisierbehälter

  -        Rührwerk und Rührer

  -        Temperaturüberwachung

  -        Füllstandsmessung

  -        Wärmeübertrager und Kühlsystem

  -        Automatisierung  

Aus dieser Vorlage konnte das optimierte Konzept für ein geplantes Projekt erstellt werden. Dabei standen die Standortwahl, die richtige Auswahl der Einzelkomponenten und eine Kostenkalkulation im Mittelpunkt. Weiterhin wurde eine wirtschaftliche Betrachtung für die zusätzliche Investition in ein Abkühlsystem vorgenommen. Dieses soll die Prozessstabilität im nachfolgenden Gärprozess gewähren. Dabei wurde bemerkt, dass ein Abkühlsystem nur bei einer Hygienisierung vor dem ersten Gärprozess als lukrative Investition zu sehen ist. Bei der Berücksichtigung der Abluftbehandlung war festzuhalten dass konkrete Maßnahmen immer erst nach der Messung der Emissionen getroffen werden können. Als standardisierte Einzelmaßnahme zur Minderung von Emissionen für die Hygienisierung wurde eine Adsorption an Aktivkohle als sichere Lösung vorgeschlagen.