Festmist, Ernterückstände wie Stroh, Landschaftspflegematerial und Grünschnitt haben ein großes Biogaspotenzial. Auch Hühnermist, Fleisch- und Knochenmehl sowie Insektenfraß aus Insektenproteinfarmen eignen sich zur Energiegewinnung.
Um die Umwandlung organischer Stoffe in Biogas zu optimieren, ist eine mechanische Vorzerkleinerung des Ausgangsmaterials sinnvoll. Hierfür bietet das Unternehmen Amandus Kahl eine Kollermühle an, die zur Auffaserung der Rohstoffe dienen kann. Das ist nach Unternehmensangaben besonders bei rohfaserhaltigen Reststoffen interessant.
Florian Schmuchler, Vertriebsingenieur beim Maschinenbauer aus Reinbek, erläutert: „Eine gezielte Substrataufbereitung steigert die Methanausbeute, indem sie die Schaum- und Schwimmschichtneigung des Materials im Fermenter reduziert. Gleichzeitig wird der Abbau der Biomasse beschleunigt.“ Auch nasses oder minderwertiges Stroh, das als Einstreu für die Tiere nicht mehr in Frage komme, könne so sinnvoll zweitverwertet werden.“
Vorteile der Kollermühle
Zur Substrataufbereitung wird das Eingangsmaterial aus einem Dosierbunker gleichmäßig in die Kollermühle dosiert. Das Produkt fällt durch die Schwerkraft auf die Matrize und wird durch das Überrollen der Kollerrollen zerfasert. Durch die Zerkleinerung und Reibung wird die Oberfläche vergrößert und die Luft aus dem Produkt gepresst. Dadurch haben die Bakterien in der Biogasanlage eine größere Angriffsfläche, wodurch die relative Gasausbeute um 20 bis 35 % deutlich erhöht wird. Wird die Luft nicht ausgetrieben, schwimmt das Substrat oben im Fermenter und erschwert die Arbeit der Bakterien.
Das organische Ausgangsmaterial wird in nassem Zustand auf die Kollermühle aufgegeben. Die Feuchtigkeit des Eingangsprodukts kann zwischen 15 und 70 % variieren. Um das Eingangsmaterial auf den idealen Feuchtigkeitsgehalt zu bringen, kann z. B. sehr nassem Stroh trockene Biomasse wie etwa Haferschalen beigemischt werden. Damit wird ohne weiteren Energieeinsatz ein Feuchtigkeitsausgleich erreicht. Für die optimale Verarbeitung in der Kollermühle ist eine Feuchtigkeit von 40 bis 50 % am effektivsten. Nach der Zerfaserung wird die Biomasse in einem Rührwerksbehälter mit Gülle vermischt und in den Fermenter der Biogasanlage gepumpt.
Erfahrungen aus Dänemark
Eine vorgeschaltete Zerkleinerung mit der Kollermühle kann die Gasproduktion einer Biogasanlage steigern, ohne dass das Fermentervolumen vergrößert werden muss. Das belegt eine Studie der Aarhus University, bei der das zerfaserte Stroh hinsichtlich der Gasausbeute mit lediglich geschnittenem Stroh verglichen wurde. Das Ergebnis: Der Anstieg der Gasproduktion ist bei zerfasertem Stroh um 30 % größer. Mit zerfasertem Stroh kann innerhalb von 17 Tagen die gleiche Gasausbeute erzielt werden, für die beim Einsatz von geschnittenem Stroh 30 Tage notwendig sind. Auch bei der Zerfaserung von Gräsern ist laut Amandus Kahl ein deutlicher Mehrwert zu erkennen. Nach kurzer Verweilzeit beträgt die Gasausbeute des zerfaserten Grases über 100 %. Die Gasausbeute von unbehandelten Gräsern nach 30 Tagen kann mit den zerfaserten bereits nach 20 Tagen realisiert werden.
Pelletierung des Gärrestes
Für zusätzliche Effizienz in Sachen Energiegewinnung und im Sinne eines hundertprozentigen Recyclings sorgt die Integration einer Pelletpresse, mit der die Gärreste im Anschluss an die Fermentierung pelletiert und als Düngemittel weiterverwendet werden können. So entsteht ein Kreislauf, der sich durch die Einbindung der Biogasanlage selbst speist.
Die Pelletierung der Gärreste dient vor allem der Herstellung von hochwertigen Biodüngemitteln für die Felder. Zusätzlich gibt es erste Anlagen, in denen Gärreste-Pellets direkt zur Energiegewinnung beispielsweise mittels Pyrolyse genutzt werden.
Dabei bringt die Pelletierung eine Reihe von Vorteilen mit sich. Durch das höhere Schüttgewicht des pelletierten Materials ist ein effizienterer Transport möglich. Die einheitliche Größe der Pellets vereinfacht zudem die Dosierung.
Weitere Pluspunkte sind nach Firmenangaben die gleichbleibende Zusammensetzung der Pellets und die Vermeidung der Entmischung. Dies sei vor allem für Produkte mit einem festgelegten Mischungsverhältnis der Inhaltsstoffe sinnvoll, da so etwa bei Düngemitteln eine gleichmäßige Düngung des Bodens gewährleistet werde. Eine Anreicherung mit Nährstoffen wie Phosphor, Kalium oder Stickstoff werte beispielsweise die Düngequalität von Hühnerkot auf. Durch die gezielte Ergänzung dieser Mineralien könne ein vollwertiges Düngemittel produziert werden, das in seiner Wirkung nahezu genauso effektiv wie kostenintensiver rein mineralischer Dünger sei. Der Einsatz von landwirtschaftlichen Nebenprodukten anstelle von Energiemais oder auch Nebenprodukten aus der Lebensmittelproduktion habe somit auch finanzielle Vorteile. Darüber hinaus könnten bodenspezifische Anforderungen verschiedener Regionen bei der Pelletierung entsprechend berücksichtigt werden.
Der Hersteller bietet zudem an, die Funktion der Hygienisierung zu integrieren. Vor allem bei Substraten wie Klärschlamm, Mist, Speiseresten oder organischen Abfällen aus der Lebensmittelindustrie sei dieser Schritt unumgänglich, sofern im übrigen Prozess keine ausreichend hohen Temperaturen zur Inaktivierung von Krankheitserregern erreicht werden. Bei der Hygienisierung werden organische Abfallprodukte auf 70 °C erhitzt und dann für eine gewisse Zeit (oft 60 Minuten) auf dieser Temperatur gehalten.
