Thermophile Hydrolyse unter Einsatz von gezielt angereicherten Bakterienkulturen

Zweiphasige zweistufige Versuchsanlagen

Wissenschaftliche Begleitung und Optimierung eines neuen Biogasverfahrens der Fa. Hörmann Energy GmbH zur effizienten Verwertung von nachwachsenden Rohstoffen auf Basis einer thermophilen Hydrolyse unter Einsatz von gezielt angereicherten Bakterienkulturen

Arbeitet eine Biogasanlage am Rand der Wirtschaftlichkeitsgrenze, sollte man versuchen an den schwächsten Stellen des Prozesses, an den "Flaschenhälsen" Verbesserungen zu erzielen. Typischerweise sind dies energetisch ungünstige oder gehemmte Teilprozesse.

Die Bedingungen für eine optimale Aktivität der Gärbiologie müssen gewährleistet sein. Die Wachstumsraten und Milieuansprüche der unterschiedlichen Gruppen von Mikroorganismen, die in den anaeroben Abbauprozesses involviert sind, weichen teilweise deutlich voneinander ab.

Eine physikalische Trennung in zwei Fermenter könnte daher optimale Bedingungen für die Hydrolyse und Acidogenese einerseits bzw. die Acetogenese und Methanogenese andererseits schaffen.

• Hydrolyse- / Acidogenese-Stufe:
  • Möglichst weitgehende Überführung der organischen Substanz in gelöste Verbindungen (hauptsächlich flüchtige Fettsäuren) bei Vermeidung von Methan- und Wasserstoffbildung
  • Fest-Flüssig-Trennung des hydrolysierten Materials
• Methanstufe:
  • Umsetzung der gelösten organischen Stoffe in ein möglichst methanreiches Biogas
  • Test einer Einpressung von Hydrolysegas in den Methanfermenter
  • Test einer Beimpfung des Prozesses mit hydrolytischen Bakterienanreicherungen
  • Analyse der im thermophilen Prozess dominanten methanogenen Mikroorganismen

• Bei pH-Werten über 6 war eine Hydrolyse-/Acidogenese-Phase ohne Methanbildung schwierig zu stabilisieren.
• Als Zieltemperatur für die Hydrolysestufe wurde 60°C ermittelt.
• Bei hoher Raumbelastung bzw. kurzer Verweilzeit war die Methanausbeute suboptimal.
• Das Einpressen von Hydrolysegas in die Methanstufe war nur ansatzweise erfolgreich.
• Bei Beimpfung der separierten festen Phase mit einer hydrolytisch/acidogenen Anreicherungskultur ergab sich im Batch-Modus ein leicht verbesserter Abbau, im Durchfluss war sie bei den untersuchten pH-Werten aber wirkungslos.
• Die methanogene Biozönose bestand bei effizientem, thermophilem Betrieb im Wesentlichen aus bestimmten Methanosarcina- und Methanothermobacter- und zu einem geringen Anteil aus Methanoculleus-Arten.