Abteilung für Qualitätssicherung und Untersuchungswesen
Jahresbericht 2016/2017 – Biogas-Ringversuche an der LfL

Im Rahmen der Ringversuche bietet die LfL eine Möglichkeit für Labore ihre Analytik zu überprüfen und mit anderen Biogas-Analyse-Laboren zu vergleichen. Ferner können die Labore durch die regelmäßige Teilnahme an den Ringversuchen ihre Analysenergebnisse verifizieren und die verwendete Methodik akkreditieren.
Der Biogas-Prozess ist als biologischer Prozess zu sehen, bei dem die organische Substanz der Einsatzstoffe (Substrat) unter Abwesenheit von Sauerstoff (anaerob) abgebaut wird. Der Prozess erzeugt Biomethan als gewünschten Energieträger, Kohlenstoffdioxid und den sog. Gärrest, der als organischer Dünger eingesetzt wird. Dieser komplexe Prozess der Biogasproduktion wird von folgenden Faktoren beeinflusst.

Dabei ist die Biogasproduktion im wesentlichen von der Qualität und Menge der Einsatzstoffe abhängig. Im schlimmsten Fall können die Inhibitoren die Gasproduktion limitieren und zu einem kompletten Zusammenbruch der Mikrobiologie im Fermenter führen. Die genaue Kenntnis über die chemischen, biologischen und physikalischen Prozessparameter im Fermenter ist somit für den störungsfreien Betrieb einer Biogasanlage von großer Wichtigkeit. Durch begleitende Laboranalytik kann der Betreiber einer Biogasanlage auf eine Vielzahl an chemischen Prozessparametern zurückgreifen und bei festgestellten Abweichungen von Erfahrungs- oder Sollwerten korrigierend in den Prozess eingreifen. Voraussetzung dafür sind aber zuverlässige analytische Laborergebnisse.

In nebenstehender Abbildung sind verschiedene Fehler dargestellt, die bei der Analytik von Proben im Bereich der Biogasproduktion eine Rolle spielen können. Die Präzision ist hierbei ein Kriterium zur Beurteilung der Qualität einer Messung oder eines Messverfahrens. Die Richtigkeit versteht man als eine Bezeichnung für das Ausmaß der Annäherung eines Erwartungswertes an einen richtigen oder „wahren Wert“. Präzision und Richtigkeit sind Komponenten der Genauigkeit. Der Idealfall ist hierbei neben einer hohen Präzision der Ergebnisse auch eine hohe Richtigkeit der Ergebnisse. Das Labor liefert dann Werte die nah am „wahren Wert“ der Analyse liegen. Liegt bei der Analytik ein systematischer Fehler vor, so kann zwar weiterhin eine hohe Präzision der Ergebnisse gewährleistet sein, jedoch liegt das gemittelte Gesamtergebnis weit vom „wahren Wert“ entfernt (geringe Richtigkeit). Hierbei können z.B. Fehler in der Durchführung der Methode (Einwaage, Pipettieren, etc.) oder auch ein falsch kalibriertes Gerät verantwortlich sein. Laborbetreiber haben ohne die Teilnahme an einem Ringversuche keine Möglichkeit die Richtigkeit und Präzision Ihre Analytik zu überprüfen. Erst durch die (mehrmalige) Teilnahme können Labore Fehler in Ihrer Analytik erkennen, ihre analytischen Ergebnisse mit anderen Laboren vergleichen und letztlich durch Interpretation der Fehler ihre verwendeten Methoden optimieren.

Um den Laboren diese Möglichkeiten zu geben und um eine gleichbleibend hohe Qualität der Analytik durch die Labore zu gewährleisten bietet die LfL daher regelmäßig stattfindende Ringversuche an.

Genaue und korrekte Analytik ist im Bereich der Biogasuntersuchung unerlässlich. Dem Überwachen, Steuern und Regeln der Prozessbiologie in einer Biogasanlage kommt daher in Zeiten steigender Rohstoffpreise eine immer wichtigere Rolle zu. Abweichungen im Fermenter von Soll- oder Erfahrungswerten können die Biogasproduktion hemmen oder im schlimmsten Fall zum „umkippen“ des Fermenters führen. Der Landwirt kann aber seine Anlage nur dann effektiv steuern, wenn er sich auf die erhaltenen Untersuchungsergebnisse der Labore sicher verlassen kann. Hierbei bietet die LfL im Rahmen der Ringversuche eine Möglichkeit für die Labore ihre Analytik zu überprüfen und mit anderen Biogas-Analyse-Laboren zu vergleichen.
Ferner wird den Laboren durch die regelmäßige Teilnahme an den Ringversuchen die Möglichkeit gegeben ihre Analysenergebnisse zu verifizieren und ihre verwendete Methodik akkreditieren zu lassen.

Das Ziel der unabhängigen Ringversuche an der LfL zum Thema Laboranalytik von Bioenergie besteht für die Labordienstleister in einer regelmäßigen Überprüfung und Kontrolle der verwendeten Analytik. Durch das Fehlen von allgemein anerkannten Methodensammlungen oder speziellen DIN-Normen für die Analyse von Biogasproben sowie durch die diversen zu untersuchenden Matrices (z. B. Silage, Fermenterinhalt, Gärrest) können Labore ihre analytisch ermittelten Ergebnisse nur schwer einschätzen.

Ringversuche stellen hierbei eine praktikable Lösung zur Methodenüberprüfung und Verifizierung dar. Laborinterne Methoden und Analyseverfahren können vom Labordienstleister über die erhaltenen Ergebnisse der Auswertung der Ringversuche direkt mit anderen Laboren und analytischen Ergebnissen verglichen werden. Dies führt im Idealfall zu einer kontinuierliche Steigerung der laborinternen Analysenqualität. Die Betreiber von Biogasanlagen profitieren letztlich von diesen präzisen analytischen Ergebnissen; denn nur eine möglichst fehlerfreie und konstant gute Laboranalytik bietet dem Betreiber einer Biogasanlage die Möglichkeit den Prozess der Biogaserzeugung zu überwachen und zu beurteilen. Der Landwirt soll durch zuverlässige Messergebnisse und eine gezielte Beratung in die Lage versetzt werden, seine Anlage besser einzuschätzen und somit die Ausbeute an Bioenergie zu steigern.

Dazu sind Schulungen, die Vermittlung von Wissen und die Aufbereitung komplexer Zusammenhänge in einer verständlichen Form erforderlich. Denn auch derzeit besteht bei Betreibern, Beratern und Landwirten ein großer Informationsbedarf bezüglich der Nutzung von Vor-Ort-Analysen und der Laboranalytik für die Prozessüberwachung.