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Mit Gärversuchen wird das Biogaspotenzial von Einsatzstoffen ermittelt,um eine Biogasanlage optimal auszulegen und zu fahren. Des Weiteren ist diese Methode ein anerkanntes Mittel, um das Restmethanpotenzial des Gärrests zu bestimmen. Immer öfter ist das eine Auflage der Umweltbehörden, um zu prüfen, ob das Gärrestlager abgedeckt werden muss oder nicht. Der kostenbewusste Energiewirt nutzt die Ergebnisse der Versuche jedoch auch, um seinen Produktionsbetrieb zu optimieren und eventuell Rohstoffe zu sparen oder auch um Hilfsstoffe zu testen und so einen ersten Hinweis auf die Funktionalität beispielsweise von Enzymen zu erlangen. In der Praxis haben sich sogenannte Batchversuche, die komplette Vergärung in Einmalansätzen, etabliert.

Diese Gärversuche werden nach einem wissenschaftlich entwickelten Verfahren durchgeführt, das am Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim in Anlehnung an die VDI Richtlinie 4630 „Vergärung organischer Stoffe“ entwickelt worden ist (VDI = Verein deutscher Ingenieure). Der Vorteil gegenüber anderen Methoden, beispielsweise dem „Hohenheimer Biogastest“, ist die Verwendung der Einsatzstoffe im Originalzustand und in hinreichend großen Mengen, was den Methodenfehler minimiert. Nach Eingang der zu untersuchenden Stoffe wird eine bestimmte Menge in einem Zwei-Liter-Behälter mit Impfgülle vermischt. Impfgülle enthält einen Mix der wichtigen Mikroorganismen,um Biogas zu erzeugen. Anschließend werden die Gärflaschen in einem temperierten Wasserbad auf die notwendige Temperatur gebracht, um den Betriebszustand einer Biogasanlage zu simulieren. Das produzierte Biogas gelangt über Schläuche in spezielle Gasspeichertuben („Gasmäuse“) und wird dort zwischengespeichert. Im täglichen Rhythmus wird die Biogasmenge erfasst und die Gaszusammensetzung mit einem Gasanalysegerät gemessen und dokumentiert. Als Nullwert wird die Impfgülle parallel ebenfalls inkubiert. Als Abbruchkriterium der Messung gilt, wenn der tägliche Biogasertrag unter einem Prozent der Gesamtgasbildung ist. Die Methanausbeute (lN/kgoTM = Normliter pro Kilogramm organischer Trockenmasse) wird zur Vergleichbarkeit auf Standardbedingungen normiert (1 013 hPa, 273 K, trockenes Gas) und auf die eingesetzte Trockenmasse bezogen.

 KTBL-Daten richtig oder falsch?

Das Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft veröffentlicht Gasausbeuten verschiedener Einsatzstoffe als Richtwerte zum Beispiel für die grobe Planung von Biogasanlagen. In den vergangenen Jahren haben wir mehr als tausend Gärversuche durchgeführt und die Ergebnisse mit den KTBL-Werten verglichen (Tabelle 1). Bemerkenswerte Unterschiede zeigen vor allem die Werte von Schweinegülle, Landschaftspflegegras und Glyzerin, die bei unseren Versuchen einen viel höheren Biogasertrag aufwiesen. Auf der anderen Seite war auch zu beobachten, dass z. B.Rindermist, Getreide-GPS und Zuckerrübensilage weniger Ertrag als die KTBL-Werte haben können. Andere Einsatzstoffe weisen geringere Differenzen auf. Bioabfälle sind je nach Herkunft verschieden zusammengesetzt, daher sind die Gasausbeuten hohen Schwankungen unterworfen. Die KTBL-Daten sind also Richtwerte, die im Einzelfall überprüft werden sollten, da es standortbedingt große Unterschiede geben kann.

Was bewirken Hilfsstoffe?

Die Palette an Hilfsstoffen in der Biogasbranche ist mittlerweile fast nicht zu überschauen. Sie reicht von essenziellen Spurenelementen für die Mikroorganismen über Hydrolysehilfsstoffe zum Substrataufschluss bis zu unspezifischen Katalysatoren. Beispielhaft möchten wir dieFunktionalität von drei Hilfsstoffen vorstellen (Tabelle 2). Erstaunlicherweise verringerte dieZugabe von Eisen-III-chlorid-Hexahydrat (in Präparaten zur Schwefelbindung) die Methanausbeute von Grassilage um 16,7 %. Positiv wirkt sich erwartungsgemäß die Zugabe von Enzymen auf die Methanausbeute von Grassilage aus, die sich um 17,7 %  erhöhte. Bei Maissilage wurden durch Enzymzugabe ebenfalls Mehrerträge verzeichnet, mit der Zugabe von Acetatpuffer verringerte sich der Mehrertrag aber deutlich von 13,2 % auf 4,6 %.

Das Endlager abdecken?

Gärrestlager von Bestandsanlagen müssen abgedeckt werden, sofern das Restmethan potenzial einen für die Umweltbehörde relevanten Wert erreicht. Mittels einer Analyse der Gärreste wird dieser Wert ermittelt. Er kann dann an die zuständige Genehmigungsbehörde weitergeleitet werden. Wurde die Biogasanlage gut gebaut und wird sie optimal betrieben, sind die Werte in der Regel gering, sodass auf Investitionskosten für den Bau einerAbdeckung verzichtet werden kann. Ein hohes Restmethanpotenzial lässt auf Optimierungsbedarf schließen und sollte den Betreiber schon aus wirtschaftlichen Gründen anspornen, die Betriebsweise seiner Biogasanlage zu verbessern.

Wie viel Methan ist im Gärrest?

Zur Untersuchung des Restmethanpotenzials im Gärrest hat das Johann-Heinrich-von-Thünen-Institut in Braunschweig eine Methode entwickelt, die inder VDI-Richtlinie 3425 Blatt 4 beschrieben wird. Im Unterschied zur Biogaspotenzialanalyse erfolgt der Versuch bei 20 °C und dauert 60 Tage. Aufgrund niedriger Temperaturen und hoher Gärrestmengen im Endlager im Winter und andererseits hoher Temperaturen sowie gering gefüllter Lager im Sommer werden die Emissionen erheblich überschätzt. Unsere Erfahrung zeigt, dass die Restmethanpotenziale weit unter dem Grenzwert liegen. Auf eine Abdeckung des Gärrestlagers kann verzichtet werden, wenn die stündliche Methanbildung im Endlager kleiner als 1 % der in der gleichen Zeit gebildeten Methanmenge in der Biogasanlage ist.

ALAN SIERZPUTOWSKI, DR. MATTHIAS PLÖCHL, INGO BAUMSTARK,

B3 –BIOENERGIEBERATUNGBORNIMGMBH, POTSDAM

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