Von der Gewinnung und Aufbereitung des Inputmaterials über den Vergärungsprozess bis hin zur Strom- und Wärmeerzeugung - die Biomasse-Nutzung bieten noch jede Menge Raum für Innovationen und Effizienzsteigerungen. Die IFAT 2008, die vom 5. bis 9. Mai 2008 in München stattfindet, bildet mit dem neuen Themenschwerpunkt „Biogas“ die aktuellen Branchenentwicklungen ab.
Jedes Biogas-Projekt muss sich wirtschaftlich gegen andere Nutzungskonzepte behaupten. Bei der Nutzung landwirtschaftlicher Rohstoffe steht zum Beispiel die Biogaserzeugung in direkter Konkurrenz zur Futter- und Nahrungsmittelproduktion. Bei steigenden Preisen für das Rohmaterial rentieren sich heute nur noch Biogasanlagen, die möglichst viel Biogas unter möglichst geringem Material-, Energie- und Finanzmitteleinsatz erzeugen. Dementsprechend schrauben Technologie- und Systemanbieter derzeit die Anlagen-Effizienz mit vielen neuen Ideen nach oben.
Zur Optierung des Gärprozesses ist zum Beispiel eine möglichst kontrollierte Zuführung der oft schwer handhabbaren nachwachsenden Rohstoffe in den Gärbehälter erforderlich. Eine Möglichkeit hierzu ist der Einsatz eines neu entwickelten, besonders energiesparenden Abschiebe-Containers aus Kunststoff.
Ein weiterer Ansatz zur Effizienzsteigerung ist die Verbesserung der Lebensbedingungen der Methan produzierenden Bakterien. Die Mikroben beziehen ihre Energie aus Polysaccharid-Ketten. Diese Vielfachzucker müssen zunächst von Enzymen gespalten werden, bevor sie verwertet werden können. Im Normalfall ist die Menge der in einer Biogasanlage vorkommenden Enzyme zu gering für eine optimale „Fütterung“ der Mikroorganismen. Zur Abhilfe kann ein von einem Berliner Biotechnologie-Unternehmen entwickeltes Enzym-Präparat dem Fermenter-Inhalt zugesetzt werden. In der Folge forciert es die Spaltung von Polysacchariden in Mono- und Oligosaccharide. Die verbesserte Zucker-Versorgung sorgt für eine schnellere Vermehrung der Mikroorganismen und die biologische Aktivität steigt an. Nach umfangreichen Felduntersuchungen der Vertriebsfirma erhöht der Einsatz des Präparates die Biogasausbeute um durchschnittlich 18 Prozent.
Die höhere Abbaurate des Inputmaterials hat auch positive Effekte auf die Prozessführung. Da Polysaccharide entscheidend zur Viskosität des Gärbehälterinhalts beitragen, sorgt deren vermehrte Aufspaltung für ein wesentlich flüssigeres Substrat. Mit dem Effekt, dass die Rührerleistung in den Behältern zurückgefahren und damit Energie eingespart werden kann. Eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zeigt, dass über die gesteigerte Stromproduktion ein Mehrerlös erzielt wird, der deutlich über den Kosten für den Enzymeinsatz liegt.
Ein anderes Verfahren erhöht über eine vergleichsweise einfache physikalische Methode die Anzahl der Bakterien in der Biogasanlage. Bislang werden die Mikroorganismen zusammen mit dem vergorenen Material in großem Umfang ungewollt aus dem Fermenter abgeführt. Die dezimierte Bakterien-Konzentration im Kessel lässt nur einen langsamen Durchsatz der zu vergärenden Stoffe zu und limitiert so die Leistung. Beim neuen Verfahren werden der Anlage geringe Mengen magnetischer Partikel zugeführt, die von den Bakterien-Flocken im Substrat aufgenommen werden. Durch das Anlegen magnetischer Kräfte, zum Beispiel mit Hilfe eines Dauermagneten, lassen sich die Bakterien aus dem Ablauf der Biogasanlage abtrennen und in den Reaktor zurückführen. Zur Magnetisierung der Bakterien-Flocken reicht beispielsweise 0,1 Gramm Ferrit je Gramm organischer Trockensubstanz des Reaktorinhalts aus. Primäres Einsatzgebiet der magnetischen Biomasse-Rückhaltung ist die Vergärung wasserreicher Substrate, wie zum Beispiel Brennerei-Schlempe.
Die am weitesten verbreitete Nutzung von Biogas ist der Einsatz in Blockheizkraftwerken (BHKW). Allerdings schwankt der umweltfreundliche Brennstoff stark in seiner Zusammensetzung. Werte wie Klopffestigkeit und Flammgeschwindigkeit können sich innerhalb von Sekunden um 30 bis 50 Prozent ändern. Um im BHKW unter diesen wechselnden Bedingungen effizient Energie zu erzeugen, bietet sich neben Gas-Ottomotoren der Einsatz eines entsprechend angepassten Zündstrahlmotors an. Der Zündstrahlmotor basiert auf dem Prinzip des Dieselmotors. Beim Betrieb mit Biogas wird dieses wird mit Hilfe eines elektrisch angesteuerten Gasregelventils der angesaugten Verbrennungsluft beigemischt und im Motor verdichtet. Das Einspritzen einer geringen Menge Pflanzenöl leitet im Brennraum die Zündung des Schwachgas-Luftgemisches ein. Eine zentrale Rolle spielt hierbei eine innovative Regelelektronik, die den idealen Einspritzzeitpunkt, die nötige Einspritzmenge und die beste Verbrennungstemperatur vorgibt. Nach Herstellerangaben lassen sich so Wirkungsgrade von bis zu 44 Prozent erzielen - bei gleichzeitig verringerten Emissionswerten und erhöhter Motorlebensdauer.
Als Alternative zur direkten Verbrennung in einem BHKW etabliert sich zur Zeit die Aufbereitung des Biogases auf Erdgasqualität und die anschließende Einspeisung ins Erdgasnetz. Wärmegeführte Blockheizkraftwerke, die am Erdgasnetz hängen, erzielen einen Nutzungsgrad von über 80 Prozent. Hierfür ist allerdings zuvor ein höherer technischer und finanzieller Aufwand zur Trocknung, Entschwefelung, Methananreicherung/Kohlendioxidabtrennung und Odorierung zu treiben. Auch bei diesem Konzept soll durch technologische Neuerungen die Effizienz weiter gesteigert werden, so dass laut Branchensprechern möglicherweise schon in fünf Jahren das aufbereitete Biogas zum gleichen Preis zu haben sein wird, wie klassisches Erdgas.
Technik und Dienstleistungen rund um das Thema Biogas bilden einen neuen Schwerpunkt der IFAT 2008, der wichtigste Messeveranstaltung der Welt für Umwelt und Entsorgung: Wasser, Abwasser, Abfall und Recycling. Die traditionsreiche Münchner Umweltmesse wird an fünf Messetagen einen Querschnitt aus Anlagenbauern, Komplettanbietern, Herstellern und Händlern von Einzelkomponenten sowie Service-Spezialisten an einem Ort versammeln.
Weitere Informationen unter <link http: www.ifat.de _blank external-link-new-window einen externen link in einem neuen>
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Über die IFAT
Die IFAT ist die wichtigste Messeveranstaltung der Welt für Umwelt und Entsorgung: Wasser, Abwasser, Abfall und Recycling. Mit 2.223 Ausstellern aus 36 Ländern sowie 109.000 Fachbesuchern aus 166 Ländern präsentierte sich die Veranstaltung im Jahr 2005 mit neuen Rekordzahlen. Die IFAT 2008, die vom 5. bis 9. Mai 2008 in München stattfindet, bietet ein attraktives Ausstellungsprogramm: Innovative Branchenlösungen und den neuesten Stand der Technik zur Umsetzung praxisorientierter, wirtschaftlicher Lösungen sowie ein breites Angebot an qualifizierten Dienstleistungen im Bereich der Wasser-, Abwasser- und Abfallwirtschaft mit zahlreichen attraktiven Informationsveranstaltungen.
