Ultraschalldesintegration von Wirtschaftsdüngern tierischer Herkunft vor der anaeroben Vergärung

Die Ultraschalldesintegration erhöht die Ausbeute an Methan (CH₄), verkürzt die Feststoffverweilzeit (SRT) und verbessert die Gesamtleistung der anaeroben Vergärung. Dies beruht auf der Desintegration biologischer Feststoffe und bakterieller Zellen in Wirtschaftsdüngern tierischer Herkunft sowie der Freisetzung intrazellulärer Bestandteile durch die Solubilisierung der partikulären Substanz. Ultraschallreaktoren von Hielscher zur Vorbehandlung von Wirtschaftsdüngern tierischer Herkunft führen bei der anaeroben Vergärung zu mehr Methan (Biogas) und einem höheren gelösten chemischen Sauerstoffbedarf (SCOD).

Anaerobe Vergärung von Wirtschaftsdüngern tierischer Herkunft

Abfälle aus der Tierhaltung werden anaerob vergoren, um den Gehalt an organischer Substanz zu verringern, Gerüche zu reduzieren und die Treibhausgasemissionen aus abgedeckten Systemen zu senken. Ein weiterer möglicher Vorteil ist die Reduktion von Krankheitserregern in Wirtschaftsdüngern. Typische Abfälle aus der Tierhaltung für die Vergärung sind Schweinemist und Schweinegülle, Mist und Gülle aus der Milchviehhaltung oder Rindermast, Hühnermist, Putenmist, aus Gruben ausgeschabtes Material, Gülle, Oberflächenabfluss von Rindermastflächen und Abwasser aus Wirtschaftsdüngern.

Ultraschalldesintegration

Ultraschallkavitation desintegriert organische Feststoffe und erhöht die Menge an gelöstem organischem Substrat sowie die Abbaugeschwindigkeit und die Vergärbarkeit biologischer Feststoffe während der anaeroben Vergärung. Diese Vorbehandlung stellt mehr Oberfläche für die anschließende anaerobe Vergärung bereit. Das Ergebnis ist eine verbesserte Umwandlung biologischer Feststoffpartikel in Biogas. Dadurch werden die biologische Abbaubarkeit verbessert, die Biogasausbeute gesteigert und der gelöste chemische Sauerstoffbedarf (SCOD) erhöht.

Ultraschallreaktoren

Hielscher liefert Ultraschalldesintegratoren zur Inline-Vorbehandlung kleiner und großer Volumenströme. Alle Ultraschallreaktoren sind für den Dauerbetrieb (24hrs/7d/365d) ausgelegt, um eine maximale Anlagenauslastung zu ermöglichen. Abhängig von Faktoren wie der Zusammensetzung der Abfälle, TS oder der Feststoffverweilzeit im Fermenter liegt die erforderliche Anlagenleistung bei den meisten Installationen zwischen 2 und 10 kW pro 1 m³/Stunde. Ultraschallsonotroden und Reaktorgeometrien von Hielscher werden auf Grundlage langjähriger praktischer Erfahrungen bei der Vorbehandlung von Abfällen und Schlämmen vor der Vergärung optimiert. Dies ist wichtig, da die Einstellung der Beschallungsparameter und die hydraulische Auslegung einen erheblichen Einfluss auf die Desintegrationswirkung haben. Ultraschallreaktoren von Hielscher ermöglichen die Verarbeitung viskoserer (weniger verdünnter) Materialien und damit eine höhere Prozesseffizienz. Darüber hinaus zeichnen sich die Ultraschallgeräte von Hielscher durch einen herausragenden elektrischen Wirkungsgrad von über 81% aus – dies führt zu einer höheren Desintegrationsleistung. Der Einsatz eines Mazerators vor der Beschallung zerkleinert größere Partikel und Fasern und verbessert die Gleichmäßigkeit des dem Ultraschallsystem zugeführten Materials.

Co-Vergärung von Abfallgemischen

Die Vorteile der Ultraschalldesintegration vor der Vergärung gehen über Wirtschaftsdünger tierischer Herkunft hinaus. Die Ultraschallbehandlung verbessert die Hydrolyse bei der Co-Vergärung von Wirtschaftsdüngern mit Lebensmittelabfällen, kommunalem Klärschlamm oder sogar Rohglycerin aus der Biodieselproduktion. Die Ultraschalldesintegration als Vorbehandlung vor der mesophilen oder thermophilen Co-Vergärung führt im Vergleich zu unbeschalltem Material zu deutlich höheren volumetrischen Methanausbeuten, weniger H₂S (Geruch) und weniger Ammoniak im Ablauf. Kleine Mengen Glycerin (4 bis 6%), die dem Wirtschaftsdünger vor der Ultraschalldesintegration zugesetzt werden, führen zu einer deutlichen Steigerung der Biogasproduktion.

Vorteile der Ultraschallbehandlung

Ein offensichtlicher Effekt der Ultraschalldesintegration ist die Steigerung der Biogasausbeute. Noch größere Einsparungen ergeben sich jedoch durch geringere Lkw-Transportkosten und niedrigere Entwässerungskosten, da nach der Vergärung des Materials weniger Abfall verbleibt. Kürzere Verweilzeiten erhöhen die Kapazität des Fermenters und können dazu beitragen, die Installation eines zusätzlichen Fermenters zu vermeiden. Eine geringere Geruchsbelastung durch weniger H₂S und weniger Ammoniak im Ablauf sind aus Umweltsicht von Bedeutung.

Installation und Nachrüstung

Ultraschallreaktoren von Hielscher lassen sich problemlos in neue Projekte integrieren oder bei bestehenden anaeroben Fermentern nachrüsten. Sie können die Auswirkungen auf Ihr Abfallmaterial im kleinen Maßstab testen, z. B. mit einem System UIP2000 (20kHz, 2000 Watt) mit Cascatroden-Sonotrode und Durchflusszellenreaktor. Der modulare Aufbau leistungsstarker Ultraschallsysteme (z. B. 10x UIP4000, 40 Kilowatt) ermöglicht eine flexible Installation und einen schrittweisen Ausbau. Insbesondere bei der Nachrüstung bestehender Fermenter amortisieren sich die Kosten für die Beschallungsanlage durch die Kosteneinsparungen und die Erlöse aus Biogas schnell. Kontaktieren Sie uns für kostenlose Informationen!

Biogas – erneuerbare Energie

Biogas ist eine umweltfreundliche, erneuerbare Energiequelle. Während Biodiesel und Bioethanol überwiegend aus Nahrungs- oder Nichtnahrungspflanzen hergestellt werden, wird bei der Biogasgewinnung aus Wirtschaftsdüngern ein landwirtschaftliches Abfallprodukt als Rohstoff genutzt. Biogas erfordert weder eine energieintensive Destillation noch aggressive Chemikalien und hat einen sehr geringen CO₂-Fußabdruck. Die ultraschallunterstützte anaerobe Vergärung erzeugt für viele tierhaltende Betriebe saubere, umweltfreundliche und erneuerbare Energie zu Kosten, die mit handelsüblichen Erdgaspreisen konkurrieren können oder darunter liegen.