Forscher des Helmholtz-Zentrums Potsdam Deutsches GeoforschungsZentrum (GFZ) haben einen Frühwarnindikator zur Überwachung der Prozessstabilität in Biogasanlagen entwickelt. Kooperationspartner waren die Technische Universität Berlin (Fachbereich Verfahrenstechnik) und das Dresdner Grundwasserforschungszentrum e.V. Das Frühwarnsystem dient der Vorhersage von Prozessstörungen und der Ableitung von Handlungsempfehlungen und ermöglicht so die Erhöhung der Prozessstabilität ohne große Investitionen.
Neuer Indikator reagiert früher
Als neuer Frühwarnindikator für Nawaro-Anlagen dient das Verhältnis aus dem Gehalt an organischen Säuren zur elektrischen Leitfähigkeit (FWI A/elCon). Vorteil des neuen Indikators: Er reagiert sensitiver als konventionell genutzte Mess- und Analysewerte. Der Frühwarnindikator wurde im halbtechnischen Labormaßstab erprobt und anschließend zusammen mit der EnviTec Biogas AG erfolgreich an einer großtechnischen Biogasanlage eingesetzt.
Um überlastete Prozesse bei Alarmierung durch den Frühwarnindikator wieder zu stabilisieren, kann der Betreiber einer Nawaro-Anlage die Raumbelastung absenken und gezielt Additivkombinationen aus Spurenelementen und Natronlauge (NaOH) zugeben. Auf diese Weise lassen sich kurze Stabilisierungszeiträume bei niedrigen Additivkosten realisieren.
Anderes Vorgehen bei Abfallbiogasanlagen
Für Abfallbiogasanlagen wurden ähnliche Frühwarnindikatoren entwickelt, die aufgrund geringerer Gehalte an langkettigen Fettsäuren jedoch weniger für Nawaro-Anlagen geeignet sind. Hierbei handelt es sich zum einen um das Verhältnis organischer Säuren zu Calcium (FWI oS/Ca) und zum anderen um das Verhältnis von Phosphor zu Calcium (FWI P/Ca). Als Additiv für die Prozessstabilisierung in Abfallbiogasanlagen eignet sich die Kombination aus Spurenelementen und Calciumoxid am besten. Durch Ausfällung von Calcium mit langkettigen Fettsäuren entstehen Aggregate. Diese bestehen zu einem großen Teil aus langkettigen organischen Säuren. Sie werden von Mikroorganismen besiedelt, die in und auf den Aggregaten eine Hochleitsungsbiozönose, bestehend aus syntrophen Bacteria und hydrogenotrophen methanogenen Archaea, ausbilden.
Diese Hochleistungsbiozönose stabilisiert den Prozess. Im Stabilisierungsprozess werden die Aggregate wieder abgebaut und zu Biogas umgesetzt. Um die Aggregatbildung zu bewerten, haben die Wissenschaftler auf Basis einer optischen Endoskopsonde einen neuen Bilderkennungsalgorithmus entwickelt. Die Methode wurde auch genutzt, um die Scherbeanspruchung verschiedener Rührorgane im Hinblick auf die Aggregatbildung zu analysieren: Scheibenrührer sind danach scherärmer als Propellerrührer.
Pflanzenöl als Additiv
Für Nawaro-Anlagen ist es denkbar, künftig gezielt Pflanzenöl und Calcium zuzugeben, um auch hier Aggregate herbeizuführen. Auf diese Weise ließen sich die prozessstabilisierenden Effekte bei hoher Raumbelastung und Säurekonzentration auch auf Nawaro-Anlagen übertragen. Dies könnte dazu genutzt werden, den Prozess schnell an höhere Raumbelastungen anzupassen, wie dies bei einer bedarfsgerechten Energieerzeugung notwendig sein wird.
Weitere Informationen zum Verbundvorhabens „ProGas“ und zu den Teilprojekten sowie die Kontakte der einzelnen Projektleiter finden Sie unter www.fnr.de/projektfoerderung (Stichwort „ProGas“).
