BIOMAN – Ultraschall für den Biomasseaufschluss
- Energie aus Biogas ist eine der wichtigsten erneuerbaren Ressourcen. Da die Biogasgewinnung Abfälle nutzt, ist diese Form der Energieerzeugung mit verantwortungsvollem Umgang mit Ackerland und einer sicheren Lebensmittel- und Futtermittelproduktion vereinbar.
- BIOMAN ist ein EU-finanziertes Projekt für die Untersuchung von mehreren mechanischen und enzymatischen Vorbehandlungstechniken für Biogasanlagen.
- Hochleistungsultraschall ist eine bewährte Methode, den Aufschluss von Biomasse zu verbessern und dadurch die Biogasausbeute deutlich zu erhöhen.
Biogas-Produktion mit Reinjektionskreislauf
BIOMAN
Biologische Abfallstoffe wie Dung und landwirtschaftliche Abfälle bieten eine reichliche Quelle für die Biogasproduktion in Europa und weltweit. Da diese Substrate einen hohen Anteil an Fasern (5-80% der Trockenmasse) mit einem niedrigen Methanpotenzial enthalten, sind die wirtschaftlichen Vorteile für den Betrieb einer Biogasanlage jedoch häufig zu gering, da der niedrige Biogasertrag pro Tonne unrentabel ist. Eine Vorbehandlung (z.B. mechanische, thermische, chemische und biologische) des Substrates ist ein nachweislich vorteilhaftes Verfahren, um die Biogasausbeute zu verbessern (Angelidaki & Availble, 2000; Uellendahl et Al., 2007). Im BIOMAN-Projekt wird ein neues Konzept der Biogaserzeugung untersucht, bei dem die Biomasse in einer Reinjectionschleife aufbereitet wird. Ziel der Reinjectionsschleife ist es, die Biogasausbeute pro Tonne Abfall-Biomasse zu erhöhen. Voraussetzung ist dabei, dass die Vorteile der Aufbereitung die Betriebskosten übersteigen, so dass eine wirtschaftlich rentable Biogasproduktion gewährleistet ist.
BIOMAN entwickelt für eine Reihe von KMUs mechanische und enzymatischen Vorbehandlungsstrategien für Biogasanlagen. Dies ermöglicht den Mitgliedern des KMU-Konsortiums, eine Komplettlösung auf den Markt zu bringen und ermöglicht es, in den Biogasanlagen direkt Rindergülle und Stroh zu vergären.
Die Reinjektionsschleife
„Die Re-Injektionsschleife“ ́ dient der Erzeugung von Biogas aus widerspenstigen, energiearmen Substraten mit einem hohen Anteil an Lignozellulose durch die Kombination einer Reihe mechanischer und enzymatischer Behandlungen (siehe Abbildung 1). Zerkleinerung, Ultraschall und enzymatische Behandlungen sind Technologien, die im Re-Injektionskreislauf eingesetzt werden und auf vorvergärte und entwässerte Biomassen vor der Rückführung in den Biogasreaktor angewandt werden, wobei der Schwerpunkt auf der wirtschaftlichen Nachhaltigkeit liegt (Uellendahl et al. 2013).
Acknowledgement
BIOMAN is funded by the European Union’s Seventh Framework Programme managed by REA – Research Executive Agency: (FP7/2007-2013) under grant agreement n0 FP7-SME-2012, 315664, „BIOMAN“.
Wissenswertes
Was ist Biogas und woraus wird es hergestellt?
Biogas ist ein Gasgemisch, das durch den Abbau organischer Stoffe unter Ausschluss von Sauerstoff entsteht. Seine Hauptbestandteile sind Methan (CH₄) und Kohlendioxid (CO₂). Die Hauptbestandteile von Biogas sind Methan (CH₄) und Kohlendioxid (CO₂). Biogas kann aus Rohstoffen wie landwirtschaftlichen Abfällen, Gülle, Siedlungsabfällen, Pflanzenmaterial, Klärschlamm, Grünabfällen oder Lebensmittelabfällen gewonnen werden. Es ist eine erneuerbare Energiequelle und weist in vielen Fällen einen sehr geringen CO₂-Fußabdruck auf.
Da Methan, Wasserstoff und Kohlenmonoxid (CO) verbrannt oder mit Sauerstoff oxidiert werden können, eignet sich Biogas gut als erneuerbare Energiequelle. Die Biogasenergie wird hauptsächlich als Treibstoff und als Brennstoff zum Heizen verwendet oder es wird über einen Gasmotor in Strom und Wärme umgewandelt.
Warum ist eine Vorbehandlung für die Biogasproduktion erforderlich?
Biologische Abfallstoffe wie Gülle und landwirtschaftliche Rückstände enthalten einen hohen Anteil an Fasern (5–80 % der Trockenmasse) mit geringem Methanpotenzial, was den Betrieb von Biogasanlagen aufgrund der geringen Biogasausbeute pro Tonne oft unrentabel macht. Zur Steigerung der Ausbeute werden Vorbehandlungen (mechanische, thermische, chemische und biologische) eingesetzt.
Welche Rolle spielt Hochleistungsultraschall bei der Biomasseaufbereitung?
Hochleistungsultraschall ist eine bewährte Methode, um die Vergärung von Biomasse zu verbessern und die Biogasausbeute deutlich zu steigern. Im Rahmen des Re-Injection-Loop-Verfahrens ist Ultraschall neben der Zerkleinerung und enzymatischen Behandlungen eine der wichtigsten Technologien zur Zerkleinerung.
Wie finde ich das richtige Ultraschallsystem für meinen Prozess?
Hielscher bietet Ultraschallgeräte für den Labor- und Industriebereich (bis zu 16.000 W) an und bespricht gerne Ihre spezifischen Anforderungen, um ein System bereitzustellen, das zu Ihrer Aufschluss- oder Vorbehandlungsanlage passt.
Verbessert die Ultraschallbehandlung die aerobe Vergärung von Abwasser-Belebtschlamm?
Die Ultraschallbehandlung ist eine wirksame Methode zur Verbesserung der Schlammvergärung. Ultraschall verbessert den Prozess, indem er den Aufbruch der Zellwände und die Bioverfügbarkeit des Substrats erhöht, was bei der anaeroben Vergärung zu einer Steigerung der Methanausbeute pro Tonne Abfallbiomasse führt. Bei der aeroben Vergärung von aktivem Klärschlamm (WAS) beschleunigt derselbe Ultraschallmechanismus zudem den Zerfall und die Hydrolyse und kann das Schlammvolumen reduzieren. Entdecken Sie die Vorteile der Ultraschallbehandlung bei der aeroben WAS-Zersetzung!
Literatur
- Karaalp, Duygu (2014): Enhancement of Biogas Production from Laying Hen Manure via Sonolysis as Pretreatment. Journal of Bioprocessing & Biotechniques 04(06), January 2014.
- Kavitha S., Jessin Brindha G.M., Sally Gloriana A., Rajashankar K., Yeom I.T., Rajesh Banu J. (2016): Enhancement of aerobic biodegradability potential of municipal waste activated sludge by ultrasonic aided bacterial disintegration. Bioresource Technology 2016 Jan;200:161-169.
- C. M. Braguglia, G. Mininni, A. Gianico (2008): Is sonication effective to improve biogas production and solids reduction in excess sludge digestion? Water Science Technology 1 March 2008; 57 (4): 479–483.
- Uellendahl, H., Njoku, S.I., Kragelund, C., Ottosen, L.,Ruiz , B.(2013): Boosting the economy of manure based biogas plants. Proceedings of the International Anaerobic Digestion Symposium at BiogasWorld 2013, April 23- 25, Berlin.
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