Dipl.-Ing. (FH) Guido Dreising
Diplomprüfung: 11/2008
Diplomprüfung: 11/2008
Ziel der Diplomarbeit war es, ein Messverfahren zu entwickeln, mit dem die Biogasausbeute bestimmt werden kann. Darüber hinaus wird nach der Entwicklung, durch Zugabe bestimmter Spurenelemente, der Gärprozess biologisch optimiert, um so einen höheren Biogasertrag zu erwirtschaften.
In der Annahme, dass bestimmte Spurenelemente einen Mehrgasertrag erzeugen würden, wurde eine Gärversuchsanlage im Labormaßstab entwickelt und angefertigt, um Untersuchungen zur Gärprozessoptimierung durchzuführen. Die entwickelte Gärversuchsanlage besteht im Wesentlichen aus zwei Becken. In einem 2,0 m • 0,4 m • 0,2 m großen V2a-Edelstahlbecken befinden sich die Gärgefäße mit den Gärproben. Diese Gärproben in 1.000 ml Laborflaschen, werden über das, im Becken befindliche, Silikonöl temperiert. Das durch Mikroorganismen anaerob gewonnene Biogas wird anschließend in die umfunktionierten Messzylinder gefasst und dort quantitativ abgelesen. Die 450 mm langen Messzylinder befinden sich in einem zweiten V2a-Edelstahlbecken mit einer Größe von 1,7 m • 0,2 m • 0,2 m. Als Sperrflüssigkeit dient ein mit Salzsäure angesäuertes Wasser zur Entgasung von Kohlendioxid, da die Biogaszusammensetzung qualitativ zu einem späteren Zeitpunkt über Gaschromatographie ausgewertet wird.
Der Mehrgasertrag ist definiert als die Differenz zwischen Probe mit Spurenelement und der Probe ohne Spurenelement (Blindwert). Für die Gärversuche wurden drei verschiedene Gärproben unterschiedlicher Anlagenherkunft untersucht. Nach einem Auswahlkriterium wurden drei Anlagen aufgrund ihrer niedrigen Spurenelementkonzentrationen und der schlechten Anlagenleistung ausgewählt. Grundlage für diese Auswahl ist die vor der Diplomarbeit durchgeführte Ausschreibung "Aktion Spurenelemente". Dadurch konnten die Biogasanlagen über eine statistische Erhebung ermittelt werden. Zusätzlich wurde neben den drei Ansetzversuchen auch ein Dosierungsversuch angesetzt, um die Einflüsse der Spurenelemente auf die Biogasentwicklung zu beobachten.
Die Auswertung des zweiten und dritten Ansetzversuchs ergab einen positiven Mehrgasertrag. Vereinzelt ergab sich auch bei den Einzelproben ein Mehrgasertrag von 24 % bei der Mischung im zweiten Ansatz und 8 % bei Kupfer im dritten Ansatz. Weiterhin wurde herausgefunden, dass Kupfer, Kobalt, Nickel und Zink den größten Einfluss auf das Gärsubstrat zeigen. Alle restlichen Elemente bewirken zwar ebenfalls eine positive Restgasausbeute, wirken aber in geringerem Umfang hinsichtlich des Mehrgasertrages.
Zum Dosierungsansatz wurde ermittelt, dass die richtige Spurenelementkonzentration ebenfalls Einfluss auf den Maximalertrag haben kann. So wurde gemessen, dass Konzentrationen, die nahe an der Sollkonzentration liegen, den höchsten Gasertrag entwickeln können. Überversorgungen, Spurenelementkonzentrationen die über der Sollkonzentration liegen, führen nur bedingt zur Hemmung. Genauere Untersuchungen werden hierfür nach Abschluß der Diplomarbeit fortgeführt.