Körnermaisstroh fällt im EEG nicht unter den Maisdeckel und erreicht bis zu 90 % der Methanausbeute von Silomais. Neue Ergebnisse und Tipps zum Einsatz von Experten der LfL Bayern.
In der Regel liegt es nach der Kornernte reichlich und frei verfügbar auf dem Feld: Körnermaisstroh. Warum sollte man es nicht auch als alternatives Substrat zu Silomais in der Biogasanlage nutzen können?
Mehrjährige Untersuchungen der LfL Bayern im Labor und in der Praxis brachten überzeugende Ergebnisse:
Maisstroh weist eine erstaunlich gute Silierbarkeit auf.
Die Methanausbeute liegt bei 90% im Vergleich zu Silomais.
Die Humusbilanz verschiebt sich durch die Entnahme der organischen Substanz von positiv in Richtung ausgeglichen.
Verlustarme Silierung
Unterm Strich eignet sich Körnermaisstroh daher sehr gut als Koppelprodukt für Biogasanlagen und ist dafür vor allem auch deshalb interessant, weil es nicht unter den Maisdeckel fällt. Damit will der Gesetzgeber im EEG 2017 den Maisanteil im Substratmix auf unter 50% beschränken.
Doch was ist für einen erfolgreichen Einsatz von Körnermaisstroh in der Praxis zu beachten?
Maisstroh kann nur bei einer ordnungsgemäßen Silierung verlustarm gelagert und verwertet werden. Die größten Verlustquellen sind dabei neben Fehlgärungen durch Butter- und Essigsäurebakterien auch die von Hefen verursachte Nacherwärmung am Anschnitt. Bei einer Temperaturerhöhung um 10°C in der Silage entstehen täglich Trockenmasseverluste von 2 bis 3%.
Besonders hoch ist die Gefahr der Nacherwärmung bei schlechter Verdichtung. Für eine ausreichende pH-Wert-Absenkung muss neben einem konsequenten Sauerstoffabschluss, ausreichend Feuchte (30 bis 45% TM) und Zucker als „Nahrung“ für die Milchsäurebakterien vorhanden sein.
Hohe Hefegehalte typisch
Analysen von frisch geerntetem Körnermaisstroh zeigten, dass das Material feuchter war, als es auf den ersten Blick vermuten ließ. Je nach Erntejahr und Feldliegezeit liegen die TM-Gehalte im Bereich von 30 bis 50 %. Zudem verfügt die Restpflanze über ausreichend Zucker im Stängel und im Blattmaterial, das als Nahrungsquelle für die Bakterien dient. Mikrobiologische Untersuchungen zeigten immer eine erhöhte Anzahl an Hefen und Schimmelpilzen auf dem Maisstroh. Im Hinblick auf die aerobe Stabilität der Silage bei ungünstigen Silierbedingungen sollte man das beachten.
Dass Maisstroh dennoch erfolgreich ohne Fehlgärung silierbar ist, zeigten die Laborversuche. Die Gärqualität war durchweg als sehr gut zu bezeichnen. Die Silagen zeichneten sich bei günstigen Bedingungen besonders durch eine hohe aerobe Stabilität aus. Durch die Aktivität von Hefen war bei allen jedoch Alkoholbildung der Fall mit der Folge von Trockenmasse- bzw. Energieverlusten.
Vorher schreddern
Praxisbetriebe erreichten eine durchschnittliche Dichte von 146 kg TM/m³, allerdings schwankten die Werte um 57kg TM/m³. Sehr langfaseriges Maisstroh wies die niedrigsten Dichten auf. Die Entnahme und Einmischung in die Biogasanlage war deutlich schwieriger als bei Betrieben, die das Maisstroh zusätzlich vor dem Einsilieren gemulcht oder geschreddert hatten.
Das Walzgewicht hatte einen weiteren positiven Einfluss auf die Lagerungsdichte des Strohs im Silostock. Die Praxisbetriebe verwendeten als Walzfahrzeuge Radlader. Eine Co-Silierung, z.B. mit Zuckerrüben als Deckschicht, wirkte sich außerdem positiv auf die Verdichtung im oberen Bereich aus. Die niedrigen Lagerungsdichten im Vergleich zu Silomais (ca. 260 kg TM pro m³) zeigen, dass deutlich mehr Lagerraum bereitgestellt werden muss.
Ein Stresstest bei hohen Außentemperaturen bestätigte: Auch im Sommer war trotz eines nur einmaligen Vorschubs von 2 m pro Woche keine Nacherwärmung zu beobachten. Bei sorgfältiger Verdichtung und ausreichend Vorschub ist zudem ein Verzicht auf Siliermittel möglich.
Test zur Vergärbarkeit
Die Praxiserfahrungen mit Körnermaisstroh in der Biogasanlage waren gemischt. Eine typische Hofbiogasanlage (80 % Gülle und 20 % Energiepflanzen/Futterreste) wurde 2019 mit einem Substratmix mit insgesamt 16 % Maisstrohsilage für eine Verweilzeit von 60 Tagen gefüttert.
Dabei handelte es sich um 12 % reine Maisstrohsilage sowie um eine Maisstroh-Senf-Mischsilage mit ca. 4% Maisstroh und ca. 3 % Senf. Wider Erwarten gab es in dieser Anlage damit kaum Probleme. Die Anzahl und die Aktivität der Mikroorganismen im Gärgemisch lag im Normalbereich. Laborwerte, wie der FOS/TAC-Wert, lagen zwischen 0,2 und 0,25. Der Wert gibt das Verhältnis der flüchtigen organischen Säuren (FOS) zur Carbonat-Pufferkapazität (TAC) an und ist damit ein wichtiger Parameter zur stabilen Prozesssteuerung der Anlage. Der pH-Wert war mit durchschnittlich 7,5 im stabilen Bereich.
Zu beobachten war eine leichte Anpassung (Adaption) der Biozönose im Fermenter. Das zeigte der Anstieg des FOS/TAC-Werts nach ca. 40 bis 50 Tagen und sein anschließender Abfall (Übersicht 1). Zu Problemen kam es dadurch aber nicht, sodass das Fütterungsregime beibehalten wurde. Diese Ergebnisse ließen sich im Durchflussversuch im Labor bestätigen: Die Adaptionsphase war verlängert, die Methanproduktion schwankte zwar, doch es gab keine Anzeichen einer Überlastung des Systems oder einer Hemmung der Methanbildung.
Probleme beim Einbringen
In anderen Anlagen sah das etwas anders aus: Zum Teil gab es negative Einflüsse bei der Einbringtechnik oder beim Unterrühren im Fermenter. Vor allem in der Adaptionsphase zu Beginn der Fütterung traten bei manchen Anlagen beim Untermischen im Fermenter Probleme auf. Sie ließen sich nach kurzer Zeit mit mehr leicht vergärbarem Substrat, wie z.B. mit Maiskornsilage, wieder beheben. Daher die Empfehlung: Biogasanlagen, die bereits mit ihrem bisherigen Substratmix Probleme mit der Pump- und Rührtechnik haben, sollten das Maisstroh vor dem Einbringen ausreichend zerfasern oder bereits vor der Silierung zerkleinern. Dann treten allenfalls noch eine erhöhte Rührdauer und leicht erhöhte TM-Werte im Fermenter auf.
Die Methanausbeute war mit rund 310 bis 320 Normliter/kg organischer Trockensubstanz (l/kgoTS) in den Praxisanlagen erstaunlich gut. Im Labor erreichte die Körnermaisstrohvariante einen spezifischen Methanertrag von 236l/kgoTS, während die Co-Silierungsvariante mit Zuckerrüben 246 l pro kgoTS erzielte. Maissilage lag im Vergleich dazu bei 266 l/kgoTS.
Bei der Raumbelastungsstufe 4,5kgoTS pro m³ und Tag lag die Referenz mit Maissilage bei 1,1 m³CH4 pro (m³Fermentervolumen×d) (Übersicht 2). Körnermaisstrohsilage erreichte davon etwa 88 %, die Variante mit Zuckerrüben lag bei 92 %.
In der Substratmischung mit Körnermaisstroh-Zuckerrübensilage kommen bei jeder Beschickung ca. 33 % weniger Rohfaser pro Kilogramm Frischmasse als bei der Variante Körnermaisstrohsilage in den Fermenter. Bei Steigerung des schwerverdaulichen Anteils in der Substratmischung werden das Biogaspotenzial und die Geschwindigkeit bei der Umsetzung der Biomasse beeinträchtigt.
Annika Woortman, Barbara Mithilger, Diana Andrade, Dr. Fabian Lichti, Stefan Thurner
silvia.lehnert@topagrar.com
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Körnermaisstroh fällt im EEG nicht unter den Maisdeckel und erreicht bis zu 90 % der Methanausbeute von Silomais. Neue Ergebnisse und Tipps zum Einsatz von Experten der LfL Bayern.
In der Regel liegt es nach der Kornernte reichlich und frei verfügbar auf dem Feld: Körnermaisstroh. Warum sollte man es nicht auch als alternatives Substrat zu Silomais in der Biogasanlage nutzen können?
Mehrjährige Untersuchungen der LfL Bayern im Labor und in der Praxis brachten überzeugende Ergebnisse:
Maisstroh weist eine erstaunlich gute Silierbarkeit auf.
Die Methanausbeute liegt bei 90% im Vergleich zu Silomais.
Die Humusbilanz verschiebt sich durch die Entnahme der organischen Substanz von positiv in Richtung ausgeglichen.
Verlustarme Silierung
Unterm Strich eignet sich Körnermaisstroh daher sehr gut als Koppelprodukt für Biogasanlagen und ist dafür vor allem auch deshalb interessant, weil es nicht unter den Maisdeckel fällt. Damit will der Gesetzgeber im EEG 2017 den Maisanteil im Substratmix auf unter 50% beschränken.
Doch was ist für einen erfolgreichen Einsatz von Körnermaisstroh in der Praxis zu beachten?
Maisstroh kann nur bei einer ordnungsgemäßen Silierung verlustarm gelagert und verwertet werden. Die größten Verlustquellen sind dabei neben Fehlgärungen durch Butter- und Essigsäurebakterien auch die von Hefen verursachte Nacherwärmung am Anschnitt. Bei einer Temperaturerhöhung um 10°C in der Silage entstehen täglich Trockenmasseverluste von 2 bis 3%.
Besonders hoch ist die Gefahr der Nacherwärmung bei schlechter Verdichtung. Für eine ausreichende pH-Wert-Absenkung muss neben einem konsequenten Sauerstoffabschluss, ausreichend Feuchte (30 bis 45% TM) und Zucker als „Nahrung“ für die Milchsäurebakterien vorhanden sein.
Hohe Hefegehalte typisch
Analysen von frisch geerntetem Körnermaisstroh zeigten, dass das Material feuchter war, als es auf den ersten Blick vermuten ließ. Je nach Erntejahr und Feldliegezeit liegen die TM-Gehalte im Bereich von 30 bis 50 %. Zudem verfügt die Restpflanze über ausreichend Zucker im Stängel und im Blattmaterial, das als Nahrungsquelle für die Bakterien dient. Mikrobiologische Untersuchungen zeigten immer eine erhöhte Anzahl an Hefen und Schimmelpilzen auf dem Maisstroh. Im Hinblick auf die aerobe Stabilität der Silage bei ungünstigen Silierbedingungen sollte man das beachten.
Dass Maisstroh dennoch erfolgreich ohne Fehlgärung silierbar ist, zeigten die Laborversuche. Die Gärqualität war durchweg als sehr gut zu bezeichnen. Die Silagen zeichneten sich bei günstigen Bedingungen besonders durch eine hohe aerobe Stabilität aus. Durch die Aktivität von Hefen war bei allen jedoch Alkoholbildung der Fall mit der Folge von Trockenmasse- bzw. Energieverlusten.
Vorher schreddern
Praxisbetriebe erreichten eine durchschnittliche Dichte von 146 kg TM/m³, allerdings schwankten die Werte um 57kg TM/m³. Sehr langfaseriges Maisstroh wies die niedrigsten Dichten auf. Die Entnahme und Einmischung in die Biogasanlage war deutlich schwieriger als bei Betrieben, die das Maisstroh zusätzlich vor dem Einsilieren gemulcht oder geschreddert hatten.
Das Walzgewicht hatte einen weiteren positiven Einfluss auf die Lagerungsdichte des Strohs im Silostock. Die Praxisbetriebe verwendeten als Walzfahrzeuge Radlader. Eine Co-Silierung, z.B. mit Zuckerrüben als Deckschicht, wirkte sich außerdem positiv auf die Verdichtung im oberen Bereich aus. Die niedrigen Lagerungsdichten im Vergleich zu Silomais (ca. 260 kg TM pro m³) zeigen, dass deutlich mehr Lagerraum bereitgestellt werden muss.
Ein Stresstest bei hohen Außentemperaturen bestätigte: Auch im Sommer war trotz eines nur einmaligen Vorschubs von 2 m pro Woche keine Nacherwärmung zu beobachten. Bei sorgfältiger Verdichtung und ausreichend Vorschub ist zudem ein Verzicht auf Siliermittel möglich.
Test zur Vergärbarkeit
Die Praxiserfahrungen mit Körnermaisstroh in der Biogasanlage waren gemischt. Eine typische Hofbiogasanlage (80 % Gülle und 20 % Energiepflanzen/Futterreste) wurde 2019 mit einem Substratmix mit insgesamt 16 % Maisstrohsilage für eine Verweilzeit von 60 Tagen gefüttert.
Dabei handelte es sich um 12 % reine Maisstrohsilage sowie um eine Maisstroh-Senf-Mischsilage mit ca. 4% Maisstroh und ca. 3 % Senf. Wider Erwarten gab es in dieser Anlage damit kaum Probleme. Die Anzahl und die Aktivität der Mikroorganismen im Gärgemisch lag im Normalbereich. Laborwerte, wie der FOS/TAC-Wert, lagen zwischen 0,2 und 0,25. Der Wert gibt das Verhältnis der flüchtigen organischen Säuren (FOS) zur Carbonat-Pufferkapazität (TAC) an und ist damit ein wichtiger Parameter zur stabilen Prozesssteuerung der Anlage. Der pH-Wert war mit durchschnittlich 7,5 im stabilen Bereich.
Zu beobachten war eine leichte Anpassung (Adaption) der Biozönose im Fermenter. Das zeigte der Anstieg des FOS/TAC-Werts nach ca. 40 bis 50 Tagen und sein anschließender Abfall (Übersicht 1). Zu Problemen kam es dadurch aber nicht, sodass das Fütterungsregime beibehalten wurde. Diese Ergebnisse ließen sich im Durchflussversuch im Labor bestätigen: Die Adaptionsphase war verlängert, die Methanproduktion schwankte zwar, doch es gab keine Anzeichen einer Überlastung des Systems oder einer Hemmung der Methanbildung.
Probleme beim Einbringen
In anderen Anlagen sah das etwas anders aus: Zum Teil gab es negative Einflüsse bei der Einbringtechnik oder beim Unterrühren im Fermenter. Vor allem in der Adaptionsphase zu Beginn der Fütterung traten bei manchen Anlagen beim Untermischen im Fermenter Probleme auf. Sie ließen sich nach kurzer Zeit mit mehr leicht vergärbarem Substrat, wie z.B. mit Maiskornsilage, wieder beheben. Daher die Empfehlung: Biogasanlagen, die bereits mit ihrem bisherigen Substratmix Probleme mit der Pump- und Rührtechnik haben, sollten das Maisstroh vor dem Einbringen ausreichend zerfasern oder bereits vor der Silierung zerkleinern. Dann treten allenfalls noch eine erhöhte Rührdauer und leicht erhöhte TM-Werte im Fermenter auf.
Die Methanausbeute war mit rund 310 bis 320 Normliter/kg organischer Trockensubstanz (l/kgoTS) in den Praxisanlagen erstaunlich gut. Im Labor erreichte die Körnermaisstrohvariante einen spezifischen Methanertrag von 236l/kgoTS, während die Co-Silierungsvariante mit Zuckerrüben 246 l pro kgoTS erzielte. Maissilage lag im Vergleich dazu bei 266 l/kgoTS.
Bei der Raumbelastungsstufe 4,5kgoTS pro m³ und Tag lag die Referenz mit Maissilage bei 1,1 m³CH4 pro (m³Fermentervolumen×d) (Übersicht 2). Körnermaisstrohsilage erreichte davon etwa 88 %, die Variante mit Zuckerrüben lag bei 92 %.
In der Substratmischung mit Körnermaisstroh-Zuckerrübensilage kommen bei jeder Beschickung ca. 33 % weniger Rohfaser pro Kilogramm Frischmasse als bei der Variante Körnermaisstrohsilage in den Fermenter. Bei Steigerung des schwerverdaulichen Anteils in der Substratmischung werden das Biogaspotenzial und die Geschwindigkeit bei der Umsetzung der Biomasse beeinträchtigt.
Annika Woortman, Barbara Mithilger, Diana Andrade, Dr. Fabian Lichti, Stefan Thurner
