FG Kreislaufwirtschaft
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A demonstrator plant of a recently patented process for improved sludge degradation has been implemented on a municipal scale. In a 1500 m3 sewage sludge digester, an intermediary stage with aerobic sewage sludge reactivation was implemented. This oxic activation increased the biogas yield by up to 55% with a 25% reduction of the remaining fermentation residue volume. Furthermore, this process allowed an NH4-N removal of over 90%. Additionally, 16S rRNA gene amplicon high-throughput sequencing of the reactivated digestate showed a reduced number of methane-forming archaea compared to the main digester. Multiple ammonium-oxidizing bacteria were detected. This includes multiple genera belonging to the family Chitinophagaceae (the highest values reached 18.8% of the DNA sequences) as well as a small amount of the genus Candidatus nitrosoglobus (<0.3%). In summary, the process described here provides an economically viable method to eliminate nitrogen from sewage sludge while achieving higher biogas yields and fewer potential pathogens in the residuals.
In the last 20 years there has been a growing need for climate mitigation strategies. Starting with the Emission Trading in the Kyoto protocol in 1997, the concept of a carbon market arose. Carbon markets opened an avenue giving countries and businesses an opportunity to trade their emissions as a commodity. The Paris agreement has further acted as an incentive. This led to the introduction of the Carbon Credit. A single carbon credit has been defined as one ton of equivalent CO2, strategies to calculate a baseline for emissions and crediting systems followed. However, currently we still lack a universal method of estimation. There have been efforts by the UNFCCC’s clean development mechanism, IPCC and the private sector to develop calculation mechanisms. Despite this, there have been issues in the credibility of these credits. With the Introduction of the non-compliance market there has been a growth of carbon credits in the voluntary markets. This leads to the basic question: Do scientific articles give insight into the existing carbon credit market? The presented study aims to answer the question, using the PSALSA method of systematic review analysis.
Das Mikrobiom umfasst die Gesamtheit aller Mikroorganismen, die ein Makroorganismus (Mensch, Tiere, Boden oder Biogasanlage) besiedelt. Aufgrund der Komplexität und Individualität der interagierenden Parameter ist das Zusammenwirken des Mikrobioms nicht ausreichend erforscht. Diese Studie fokussiert auf die Beeinflussung des Mikrobioms von Biogasanlagen durch chemische, technische und mikrobielle Faktoren.
Composting is one of the most widely applied methods for recycling organic waste. This process has been proposed as one option that facilitates the reincorporation of materials into the production cycle. However, composting also generates environmental impacts. Life Cycle Assessment (LCA) is the most common approach to evaluate the environmental impacts of a process at different system stages. Nevertheless, applying LCA in composting facilities is challenging due to the extensive information required, the lack of standardization on the initial assumptions, the definition of system boundaries, and the high diversity of existing composting technologies. This paper systematically reviews LCA studies in biowaste and/or green waste composting. The study highlights the challenges that should be met in order to improving the application of LCA to evaluate the environmental impacts of this type or waste treatment strategy. The review protocol used identified 456 papers published between 2010 and 2022. After the screening, 56 papers were selected, read, and thoroughly analyzed. The results show that: i) about 68% of the studies aimed to compare composting with other solid waste management options; ii) there was a wide diversity among the impact categories considered, which predominantly included climate change and ozone depletion; iii) there was no consensus on the functional unit or the system boundaries; iv) the main gaseous emissions studied were ammonia, methane, and nitrogen oxide, which were generally determined by emission factors; v) the avoided environmental impacts associated with the end-product quality and its application as an organic amendment or soil improver were ignored. This work demonstrates the complexity of conducting credible and valid composting LCA studies and proposes seven recommendations for improving the application of this assessment methodology to analyze this waste management alternative.
Vorstellung der anaeroben bio-reaktiven permeablen Wand (ABRW) - ein alternatives Verfahren zur biologischen Methanisierung mit Erläuterung der Grundlagen, Herausforderungen, Lösung und sowie der Realisierung des Forschungsprojektes:
„CO2Bi - Nutzbarmachung und Speicherung fluktuierender regenerativer Energien und CO2-Emissionsminderung – Anwendungsorientierte Qualifizierung des ABRW-Verfahrens zur Biomethanisierung“.
Das Institut für Abfall- und Kreislaufwirtschaft (IAK) der TU Dresden ist am von der Europäischen Union im Rahmen des H2020-Programms geförderten Projekts "Micro4Biogas" beteiligt. Ziel des Projektes ist es, zur Unterstützung und Modernisierung des Biogassektors in den EU-Ländern beizutragen. Im Mittelpunkt stehen die Untersuchung der anaeroben Vergärung und des Mikrobioms, welche trotz jahrzehntelanger Forschung nicht ausreichend entschlüsselt sind. Obwohl das Wissen über die beteiligten Mikroorganismen zunimmt, wird das Mikrobiom nach wie vor als "Black Box" betrachtet. Im Rahmen von Micro4Biogas erfolgt die Charakterisierung natürlicher mikrobieller Gemeinschaften sowie die Erforschung neuer synthetischer mikrobieller Gemeinschaften. Darauf aufbauend erfolgt die Entwicklung von Strategien zur gezielten Beeinflussung des Mikrobioms (Bioaugmentation), die dazu dienen, den Prozess robuster, schneller, produktiver und standardisierter zu gestalten. Das bestehende und generierte Fachwissen wird in einer frei verfügbaren Roadmap zusammengefasst. Die Roadmap soll zudem Leitlinien und Handlungsempfehlungen für Industrie und Politik zur nachhaltigen und optimierten Produktion von Biogas enthalten.
Das Streben nach umweltfreundlicher Energie und Wertstoffen hat in den letzten Jahren, gestärkt durch Wirtschaft und Politik, den Drang nach Innovation erheblich angeregt. Dieser Entwicklungsdrang findet sich in vielen Bereichen wieder, unter anderem in der Bioökonomie und hier auch bei Biogasanlagen. Das Schlagwort „Mikrobiom“ ist im medizinischen Bereich bereits weit verbreitet und wird im populärwissenschaftlichen Bereich in zahlreichen Büchern diskutiert. Dies unterstreicht das große gesellschaftliche Interesse an diesem Thema. Neben diesen Erkenntnissen gewinnt das Mikrobiom im Bereich der Bioenergien zunehmend an Bedeutung. In den letzten Jahren sind in hochrangigen, internationalen Fachjournalen zahlreichen Artikel erschienen, welche aufzeigen, dass Biogasanlagen wahre Superhelden unter den Mikroorganismen beherbergen. Die hohe Diversität wurde bereits in zahlreichen Publikationen diskutiert. Trotz dessen wird das Mikrobiom als „Blackbox“ betrachtet. Wissenschaftler weltweit versuchen diese Blackbox aufzulösen und hierbei traten einige Überraschungen auf. Dieses neue Wissen könnte den Grundstein für neue Konzepte der Prozesssteuerung legen. Ziel der vorliegenden Arbeit ist in diesem Zusammenhang eine Kurzübersicht über mikrobielle Innovation im Zusammenhang mit anaeroben Mikrobiomen.
At the BIOENERGY DOC2022 (5th doctoral colloquium bioenergy), results from the currently running EU project Micro4Biogas were presented (https://micro4biogas.eu/). The presented poster describes the sampling of more than 70 samples from a large number of biogas plants in Germany and the Netherlands. Samples were analysed chemically and taxonomically. A comprehensive dataset was developed for the technical description of the respective plants. In the next step, a holistic, multivariate analysis of the collected data sets is planned.