Entwicklung eines Verfahrens zur Ermittlung der potentiellen Gasausbeute von Gärsubstraten für Biogasanlagen

Die Energieerzeugung aus erneuerbaren Energieträgern kann als zukunftsweisend betrachtet werden, nicht zuletzt aus umwelttechni­schen Aspekten.

Eine spezielle Form der Erzeugung von Energie aus Biomasse stellt dabei die Gewinnung von Biogas dar. Die Palette an möglichen Stoffen, die sich zum Einsatz in Biogasanlagen eignen, ist dabei groß, da fast alle Substanzen, die unter den Begriff Biomasse fallen, sich unter entsprechenden Voraussetzungen unter Biogasbildung vergären lassen.

Allerdings unterscheiden sich all diese Substrate zum Teil erheblich bezüglich Gasausbeute und Methangehalt. Auch der eigentliche Vergärungsverlauf kann je nach biologischer Zusammensetzung anders ausfallen.

Ziel dieser Diplomarbeit war es, ein Verfahren zu entwickeln, um mögliche Substrate hinsichtlich ihres Biogaspotentials zu untersu­chen und Aussagen über ihr Gärverhalten treffen zu können.

Das entwickelte Verfahren wurde angelehnt an den Gärtest GB 21 (Gasbildungsrate in 21 Tagen), ein Batch-Verfahren mit der DIN 38414 Teil 8 als Grundlage.

Bei dem Verfahren wurden das untersuchte Substrat, gemischt mit Wasser und Impfschlamm, über einen Bewertungszeitraum von 21 Tagen hinweg bei konstanter Temperatur von 35 °C in einem ver­schlossenen Versuchsgefäß unter Sauerstoffausschluss inkubiert.

Durch die dann startenden anaeroben Abbauprozesse kommt es zu einer Biogasbildung und einem damit verbundenen Druckanstieg. Mit Hilfe des idealen Gasgesetzes kann über diesen Druck die ent­standene Bio­gasmenge ermittelt werden.

Für die Versuche wurde das OxiTop Control-Messsystem der Firma WTW eingesetzt. Dieses System besteht standardmäßig aus 1 l La­bor­flaschen. Zusätzlich wurden Versu­che mit größervolumigen Versuchsgefäßen gemacht. Ein aufge­schraubter Messkopf erfasst vollautomatisch den entstehenden Druck in regelmäßigen Abstän­den. Über einen Controller können die Messdaten ausgelesen und auf einen PC übertragen werden.

An Substraten wurden, Rindermist, Schweinegülle, Speisereste, Mais- und Weizensilage untersucht. Die gemachten Ergebnisse wurden mit Werten der LUFA verglichen, die das Biogaspotential theoretisch auf Grundlage einer Futtermittelanalyse bestimmen.

Mit dem entwickelten System ist es grundsätzlich möglich, Aussa­gen über die Biogasausbeute und den Gärverlauf von Substraten zu machen. Es hat sich allerdings gezeigt, dass ein 21-tägiger Bewer­tungszeitraum nicht immer ausreichend ist, um das volle Biogaspo­tential mancher Substrate zu erfassen, da am Ende der Versuche die Biogasbildung oft noch nicht abgeschlossen war. Dies zeigte sich auch darin, dass die von der LUFA ermittelten Werte in vielen Fäl­len nicht erreicht wurden. Weiterhin war festzustellen, dass eine richtig gewählte Probemenge von entscheidender Bedeutung ist. Wird diese zu hoch gewählt, kann es schnell zu einer Hemmung des Abbauprozesses kommen.