Zwei Strategien zur Optimierung der Anaeroben Vergärung

Energiewirtschaftlich eine Nischentechnologie, zeichnet sich die anaerobe Vergärung durch einige ökologische und ökonomische Vorteile gegenüber anderen Technologien auf Basis nachwachsender Rohstoffe aus. Deshalb ist ein Ausbau dieser Technologie auch in Zukunft sinnvoll und sollte weiterverfolgt werden. Anaerobe Vergärung ist unabhängig von Klima und Geographie und kann damit global zur Anwendung gebracht werden. Zudem kann eine Vielzahl kommunaler, landwirtschaftlicher oder industrieller organischer Abfälle als Substrat verwendet werden und auf diesem Wege deren Verbrennung oder Deponierung vermieden werden. Das produzierte Biogas ist vielseitig einsetzbar und kann in Wärme und Strom umgewandelt, nach Aufreinigung in das Erdgasnetz eingespeist oder direkt als Biotreibstoff für Fahrzeuge verwendet werden. Zudem lässt sich das Gas einfach und effizient speichern, was einen entscheidenden Vorteil im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energieträgern darstellt. Trotz dieser Vorteile stehen Betreiber oft unter enormem Druck, wenn es um die Wirtschaftlichkeit ihrer Anlage geht. Organische Abfälle sind auch bei anderen Verbrauchern begehrt und Einspeisetarife sinken. Gerade dieser Druck bedingt neue, innovative Strategien, die direkt an der Basis ansetzen. Dabei geht es um die Erhöhung des Wirkungsgrads des Abbaus, um mehr Biogas bei gleichzeitig geringerer Menge an Restschlämmen am Ende des Prozesses zu erhalten. Dieses Projekt untersucht zwei vielversprechende Strategien zur Effizienzsteigerung: serielle Biogasproduktion und die Nutzung des sogenannten Priming Effekts. Bei der Umstellung von parallelem auf seriellen Betriebsmodus werden zwei Reaktoren hintereinandergeschaltet. Dies ermöglicht die Etablierung speziell angepasster mikrobieller Gemeinschaften im primären und sekundären Reaktor, was zu einem verbesserten Abbau schwer verwertbarer Substrate führt. Die zweite Strategie behandelt das Einbringen schnell abbaubarer Substanzen, welche von den involvierten Mikroorganismen umgehend genutzt werden können. Dadurch wird ein als Priming bezeichneter Effekt, der zu einer Steigerung des Biogasertrags führen soll, ausgelöst. Die Versuche laufen in 6,5 L Bioreaktoren, wobei am Institut für Umwelttechnik der Universität Innsbruck die klassischen Prozessparameter erhoben werden, und am Institut für Mikrobiologie das Mikrobiom sowohl auf phylogenetischer als auch auf funktioneller Basis untersucht wird. Ergänzend wird das Proteom durch Wissenschaftler der Universität Magdeburg untersucht. Die Ergebnisse aus diesem Grundlagenforschungs-Projekt sollen die Basis liefern, um Biomethanisierung besser zu verstehen und Prozessabläufe optimal steuern zu können. Das Projekt trägt dabei zur Erreichung der 20-20-20 Ziele der Europäischen Union, welche die aktuelle Klimapolitik der EU-27 definieren, bei.

Obwohl energiewirtschaftlich eine Nischentechnologie, zeichnet sich die anaerobe Vergärung auf Basis nachwachsender Rohstoffe durch einige ökologische und ökonomische Vorteile gegenüber anderen Technologien aus. Deshalb ist ein Ausbau dieser Technologie auch in Zukunft sinnvoll und sollte unbedingt weiterverfolgt werden. Anaerobe Vergärung ist unabhängig von Klima und Geographie und kann damit global zur Anwendung gebracht werden. Zudem kann eine Vielzahl kommunaler, landwirtschaftlicher oder industrieller organischer Abfälle als Substrat verwendet werden und auf diesem Wege deren Verbrennung oder Deponierung vermieden werden. Das produzierte Biogas ist vielseitig einsetzbar und kann in Wärme und Strom umgewandelt, nach Aufreinigung in das Erdgasnetz eingespeist oder direkt als Biotreibstoff für Fahrzeuge verwendet werden. Zudem lässt sich Biogas einfach und effizient speichern, was Biogas zu einer idealen Ergänzung zu anderen erneuerbaren Energieträgern macht. Trotz dieser Vorteile stehen Betreiber oft unter enormen Druck, wenn es um die Wirtschaftlichkeit ihrer Anlage geht. Organische Abfälle sind mittlerweile auch bei anderen Verbrauchern begehrt und Einspeisetarife sinken. Gerade dieser Druck bedingt neue, innovative Strategien, die direkt an der Basis ansetzen. Dabei geht es insbesondere um die Erhöhung des Wirkungsgrads des Abbaus, also um mehr Biogas bei gleichzeitig geringerer Menge an Restschlämmen am Ende des Prozesses. Dieses Projekt untersuchte zwei vielversprechende Strategien zur Effizienzsteigerung, nämlich die serielle Biogasproduktion und die Nutzung des sogenannten Priming Effekts. Bei der Umstellung von parallelem auf seriellen Betriebsmodus werden zwei Reaktoren in einer Kaskade hintereinander geschaltet. Dies ermöglicht die Etablierung speziell angepasster mikrobieller Gemeinschaften im primären und sekundären Reaktor, was zu einem verbesserten Abbau schwer verwertbarer Substrate führt. Die zweite Strategie behandelte das Einbringen von schnell abbaubaren Substanzen (in diesem Fall Glycerin), welche von den involvierten Mikroorganismen umgehend genutzt werden können. Dadurch wird ein als Priming bezeichneter Effekt, der zu einer Steigerung des Biogasertrags führen kann, ausgelöst. Die Versuche liefen in 6,5 L Bioreaktoren, wobei am Institut für Umwelttechnik der Universität Innsbruck die klassischen Prozessparameter erhoben wurden, und am Institut für Mikrobiologie das Mikrobiom, sowohl auf phylogenetischer als auch auf funktioneller Basis untersucht wurde. Ergänzend wurde das Proteom durch Wissenschaftler der Hochschule Anhalt untersucht. Die Ergebnisse aus diesem Grundlagenforschungsprojekt zeigten die Vorteile sowohl der kaskadischen Prozessführung als auch der Zugabe des Zusatzstoffes Glycerin. Das Projekt liefert die Basis, um anaerobe Vergärung generell besser zu verstehen und Prozessabläufe optimal steuern zu können. Das Projekt leistet damit einen Beitrag zur Erreichung der 20-20-20 Ziele der Europäischen Union, welche die aktuelle Klimapolitik der EU-27 definieren. Es ist zu hoffen, dass die Ergebnisse dieses Projektes dazu beitragen, die Akzeptanz von Biogas als eine wichtige Ergänzung zu anderen erneuerbaren Energieträgern zu erhöhen.