Biogasanlagen: Berechnung der Gasausbeute von Kosubstraten

Für viele Substrate gibt es keine Literaturangaben zu Gasausbeuten und Methangehalten oder die genannten Werte weisen so große Spannen auf, dass fast jedes gewünschte Ergebnis einer Wirtschaftlichkeitsberechnung möglich und begründbar ist. Häufig sind die angegebenen Gasausbeuten nicht auf Normbedingungen korrigiert oder es wird nicht angegeben, dass sich die Angaben auf trockenes Gas bei 1013 hPa und 0 Grad Celsius Temperatur beziehen (Normvolumen). Obwohl eigentlich bekannt ist, dass ein Kubikmeter trockenes Gas, bei 0 Grad Celsius Gastemperatur gemessen, einen deutlich höheren (energetischen) Wert hat als ein Kubikmeter Gas, dessen Volumen bei 55 Grad Celsius Gastemperatur ermittelt wurde. Die Angaben sind damit häufig nicht vergleichbar und können zu erheblichen Fehlinterpretationen führen. Man ist deshalb gezwungen, Gärtests durchführen zu lassen, die sich allerdings nicht unbedingt auf Praxisanlagen übertragen lassen oder die Gasausbeuten über bestimmte Bezugsgrößen näherungsweise zu berechnen.

Wenn die Annahmen stimmen, können für "Futtermittel", die in einer Biogasanlage eingesetzt werden sollen, Rohnährstoffgehalte und Verdauungsqotienten (VQ) aus Futterwerttabellen näherungsweise angesetzt und die zu erwartenden Gasausbeuten berechnet werden. Untersuchungen zu Biogas-/Methanerträgen für die Stoffgruppen Proteine, Fette und Kohlenhydrate sind von verschiedenen Autoren veröffentlicht.

Als Datengrundlage für das Berechnungsbeispiel wurde das DV-Programm "Zielwert-Futteroptimierung" (ZIFO)¹⁾ verwendet. Die unten angebenen Rohnährstoffgehalte und Verdauungsqotienten (VQ) beziehen sich auf 1 kg Trockenmasse des Beispielsubstrats. NfE sind die stickstofffreien Extraktstoffe.

Aus diesen Vorgaben lassen sich der Gehalt an organischer Trockensubstanz (oTS), die Masse der verdaulichen Kohlenhydrate, des verdaulichen Rohproteins und des verdaulichen Rohfetts pro kg TS errechnen:

oTS-Gehalt: (Rohfaser + NfE + Rohprotein + Rohfett) / 1000g = 89,80 %

Verdauliche Kohlenhydrate: (Rohfaser x VQ_Rfas) + (NfE x VQ_NfE) = 522,77 g

Verdauliches Rohprotein: (Rohprotein x VQ_RP) = 85,92 g

Verdauliches Rohfett: (Rohfett x VQ_Rfett) = 24,98 g

Pro kg oTS ergeben sich somit 582 g verdauliche Kohlenhydrate, 96 g verdauliches Rohprotein und 28 g verdauliches Rohfett.

Unterstellt man die von Baserga²⁾ veröffentlichten Gasausbeuten für die Stoffgruppen Kohlenhydrate, Fette und Proteine, können bei der Vergärung von 1 kg oTS Grassilage (angewelkt, 1. Schnitt, Mitte der Blüte) rund 562 l_n Biogas mit einem Methangehalt (CH₄-Gehalt) von ca. 54 Prozent erwartet werden (siehe Tabelle). Dies entspricht einer Gasausbeute von 202 m_n³ pro 1000 kg Frischmasse.

Quellenangaben:
¹⁾ Dr. Rutzmoser K. und Dr. Spann B., Zielwert-Futteroptimierung , Bayer. Landesanstalt für Tierzucht, Grub, 2002
²⁾ Baserga U.,1998, Landwirtschaftliche Co-Vergärungs-Biogasanlagen, FAT-Berichte Nr. 512