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15.09.2014

Neues Extraktionsverfahren ermöglicht Optimierung der Prozessbiologie in Biogasanlagen


Spurenelemente zur Optimierung der Prozessbiologie werden bereits in einer Vielzahl von Biogasanlagen angewendet. Doch wie kann deren Einsatz unter Berücksichtigung der Bioverfügbarkeit gezielt gesteuert werden und damit zur Steigerung der Anlageneffizienz beitragen?

Die Verfügbarkeit von Makro- und Mikronährstoffen in Biogasanlagen wird durch die chemische Bindungsform, den pH-Wert, die Temperatur oder auch das Vorhandensein von Komplexbildnern bestimmt und beeinflusst. Über- und Unterdosierungen von Nährstoffzugaben führen zur Beeinträchtigung der Prozessstabilität und damit zu erhöhten Betriebskosten. Daher ist die Schaffung eines stabilen Nährstoff-Niveaus Grundlage für einen erfolgreichen Anlagenbetrieb. Wissenschaftler der HAWK Hildesheim / Holzminden / Göttingen und der ISF GmbH Pinneberg untersuchten und validierten in einem Forschungsvorhaben die Aussagefähigkeit der sequentiellen Extraktion (mehrstufiges Trennverfahren zur Lösung von Nährstoffen) für die Bestimmung der essentiellen Spurenelemente in Biogasanlagen.

In Laborversuchen wurde künstlich ein Mangel an Spurenelementen hergestellt und im nächsten Schritt ein Extraktionsschema abgeleitet. Auf Basis der einzelnen Extraktionsschritte und den relevanten Parametern erfolgte die Erstellung einer Methodenbeschreibung. Zusätzlich wurde ein Modell auf Grundlage einer Massenbilanzierung erarbeitet, mit dem die Abnahme der Spurenelementkonzentration prognostizierbar ist. Damit ist es zukünftig möglich, Prozessstörungen auf Grund von Mangelsituationen bei Spurenelementen zeitlich genau vorherzusagen. Die Versuchsergebnisse zeigten auch, dass nicht jeder Nährstoff die gleiche Bioverfügbarkeit für die Bakterien hat. Außerdem spielt der Zeitfaktor eine Rolle. Spurenelemente, die zunächst in schwer verfügbaren Fraktionen vorliegen, können im Laufe der Zeit mobilisiert werden.

Das in den umfangreichen Laborversuchen ermittelte Extraktionsschema wurde mit einem Messprogramm zur Untersuchung der Nährstoffverteilung an 16 großtechnischen Biogasanlagen erfolgreich angewendet. Die Bewertung der Nährstoffversorgung unter Berücksichtigung der Bioverfügbarkeit ist ein wichtiger Schritt zu einer bedarfsgerechten Nährstoffversorgung in Biogasanlagen. Sicher auch als ein Zeichen des großen Praxisinteresses an diesem Thema, konnten die Projektpartner bereits Untersuchungsaufträge auf Basis der sequentiellen Extraktion generieren.

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Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR)




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