Kunze, Florian (2011)

Thema

Labortechnische Untersuchen zur Monovergärung von Weizenkorn

Aufgabenstellung

Bei der Vergärung nachwachsender Rohstoffe für die Erzeugung von Energie in Form von Biogas werden im wesentlichen Substarte aus der Landwirtschaft genutzt. Je nach Art und Zusammensetzung der in den Biogasanlagen eingesetzten Stoffe kann es insbesondere bei der Monovergärung zu Instabilitäten des Umsatzprozesses kommen. Für die Sicherstellung eines stabilen Reaktorbetriebes und die Gewährleistung hoher Gasausbeuten sind daher ggf. besondere Maßnahmen erforderlich.

Ziel der Arbeit ist es, in labortechnischen Versuchen Grundlagen für die Monovergärung von Weizenkorn zu ermitteln. Neben der Ermittlung des möglichen Gas- bzw. Energiepotentilas von Weizenkorn sind dabei insbesondere die Problematik der Stickstoffbelastung und der Entwässerung des Gärrestes zu untersuchen.

Autorenreferat

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit, die sich mit dem Betrieb und der Auswertung von acht quasi-kontinuierlichen Gärreaktoren beschäftigt, werden einige Merkmale und erste Probleme der Monovergärung mit Weizenschrot, -mehl und Stroh aufgezeigt. Die gesammelten Erkenntnisse gehen aus Beobachtungen, Erfahrungen und aus der Auswertung des Einfahrbetriebes von acht parallel betriebenen Fermentern hervor. Anhand von Batchversuchen wird zunächst das Biogaspotential verschiedener Substratformen von Weizen ermittelt und im Zuge dessen im Betrieb von zwei quasi-kontinuierlichen Gärreaktoren bestätigt. Durch den stabilen und kontinuierlichen Umsatzprozess im Betrieb der zwei quasi-kontinuierlichen Gärreaktoren wird ferner gezeigt, dass ein stabiler und kontinuierlicher Umsatzprozess von Weizen im Anfahrbetrieb u.a. bis zu einer Raumbelastung von 4 kg oTS/(m³*d) möglich ist. Bei Reaktoren mit Rückführung wird festgestellt, dass vermutete Probleme durch erhöhte Stickstoffkonzentrationen im Einfahrbetrieb ausbleiben. Jedoch besteht bei diesen, wie auch bei Reaktoren mit hohen Feststoffgehalten die Gefahr eines inhomogenen Fermenterabzuges. Die Probleme und Auffälligkeiten im Betrieb von drei Reaktoren bei denen kein kontinuierlicher und stabiler Umsatzprozess erreicht wird, liefern Aussagen darüber, dass der Einfluss von spezifischen Substrateigenschaften, wie u.a. von Stroh, bei der Vergärung in Gärreaktoren dieser Arbeit berücksichtigt werden muss. Durch den Betrieb eines thermophilen Reaktors wird aufgezeigt, dass bei der Vergärung der NaWaRo-Produkte Weizenschrot und Weizenstroh eine thermophile Reaktortemperatur im Vergleich zu einem mesophilen Reaktorbetrieb keine Vorteile hinsichtlich höherer Umsatzraten und der Nutzung von Wärmeüberschüssen hat. Die Ergebnisse liefern damit einen Beitrag in der Grundlagenforschung für die Monovergärung von Weizen.

Betreuung