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Biogasgewinnung aus stickstoffreichen nachwachsenden Rohstoffen und landwirtschaftlichen Reststoffen
(2018)
Projektbeschreibung:
Das Projekt hatte das Ziel, die Nutzung stickstoffreicher Substrate (Gras-, Luzerne-, Kleegrassilage, Hühner-trockenkot) in Biogasanlagen durch Vermeidung von Ammonium/Ammoniak-Hemmungen zu optimieren. Dabei wurden verschiedene verfahrenstechnische und mikrobiologische Ansätze verfolgt.
Es wurden hierzu unterschiedliche Fermentationssysteme etabliert: i) einstufige Rührkesselsysteme ohne Biomasserückhaltung und ii) zweistufige, zweiphasige Systeme wie Leachbed- und Schwimmbettfermenter, bei denen die Hydrolyse und andere Abbauschritte der Biomasse räumlich vom letzten Schritt des anaero-ben Abbaus, der Methanogenese, getrennt sind. Mikrobiologisch wurde die Etablierung angepasster, stick-stofftoleranter Organismengemeinschaften durch geeignete Anreicherungsbedingungen angestrebt.
Zur Stickstoffeliminierung wurden die Strippung von Ammoniak, die MAP (Struvit)-Fällung und das mikrobiologische Verfahren der anaeroben Ammoniumoxidation (Anammox) untersucht.
Projektergebnisse:
Sowohl in kontinuierlicher Langzeit-Vergärung als auch in Kurzzeit-Batch-Versuchen wurde gezeigt, dass eine Vergärung der o.g. Substrate auch bei sehr hohen Stickstoffgehalten effektiv möglich ist, wenn die Ge-meinschaften aus Bakterien und Archaeen sich adaptieren können. Es erfolgte eine molekularbiologische Charakterisierung dieser Gemeinschaften, wobei besonders an die gegebenen Bedingungen angepasste Organismen identifiziert wurden.
Es gelang nicht, die mikrobiologische Stickstoffelimination mithilfe des Anammox-Stoffwechsels in den Biogasprozess zu integrieren. Jedoch wurden verfahrenstechnische Lösungen wie das Austreiben des Ammoniaks mithilfe der Strippung erfolgreich durchgeführt. Erfolgreich waren auch Untersuchungen zur Fällung der Stickstoffverbindungen als Magnesiumammoniumphosphat, welches als Düngemittel nutzbar ist.
Die Verfahren zur Strippung und MAP-Fällung wurden ebenso ökonomisch bewertet wie die Leachbed- und Schwimmbettfermenter.