Biogasproduktion

Lange Pausen bringen mehr Methan

Die Biogasproduktion lässt sich ohne den Einsatz zusätzlicher Rohstoffe deutlich erhöhen, wenn der Fütterungsrhythmus geändert wird, stellten Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), der Universität Aarhus (Dänemark) und des Deutschen Biomasseforschungszentrums (DBFZ) in einem gemeinsamen Forschungsprojekt fest. Unter Laborbedingungen gelang es ihnen, so die Produktion von Methan als wertvollstem Bestandteil des Biogases um bis zu 14 Prozent zu steigern. Sie gaben das Substrat nicht alle zwei Stunden in den Gärkessel, sondern in zeitlich größeren Abständen von einem Tag sowie alle zwei Tage. Das erstaunliche Resultat: „Wird der Reaktor seltener gefüttert, lässt sich mehr Strom produzieren", bringt Dr. Marcell Nikolausz, UFZ-Forscher am Department Umweltmikrobiologie und korrespondierender Autor der Studie, das Ergebnis auf einen Punkt.

Die Forscher hatten über insgesamt fast vier Monate zwei 15 Liter große Reaktoren unter identischen Bedingungen mit Getreideschlempe gefüttert. Getreideschlempe fällt bei der Produktion von Bioethanol aus stärkehaltigen Getreiden an. Während die Forscher in einen Reaktor alle zwei Stunden Schlempe gaben, fütterten sie die Gesamtmenge an Schlempe in dem anderen Reaktor in einem ersten Experiment einmal täglich, in einem zweiten Experiment alle zwei Tage. Das verblüffende Ergebnis: Gibt man nur einmal am Tag die Gesamtmenge an Biomasse auf einen Schlag in den Gärkessel, steigt die Produktion von Methan um 14 Prozent, die von Biogas insgesamt um 16 Prozent. Füttert man alle zwei Tage, nimmt die Methanausbeute um 13, die Biogasausbeute um 18 Prozent zu.

Eine Erklärung für die Zunahme könnte sein, dass durch die sich stark ändernden Umweltbedingungen, insbesondere die Substratkonzentration, die mikrobielle Gemeinschaft diverser wird und so mehr funktionelle Gruppen von Bakterien entstehen. „Die Bakterien haben dadurch mehr Möglichkeiten, die Getreideschlempe effizienter zu verarbeiten", sagt Mikrobiologe Nikolausz. Dies kurble die Produktion an und gibt den Mikroorganismen bessere Bedingungen, um vor allem die schwer aufzuschließenden Bestandteile der Biomasse effizienter zu verarbeiten, erklärt der UFZ-Forscher. Auf die Stabilität des Prozesses der Biogasproduktion hat das flexiblere Fütterungsmanagement keine negativen Auswirkungen.

Die Forschung zum Thema flexibleres Fütterungsmanagement steht erst am Anfang. Auch die UFZ-Forscher wollen die Ergebnisse aus der Studie vertiefen. Notwendig sei, sagt Nikolausz, die Forschungsergebnisse nun in größeren Reaktoren zu bestätigen. Auch der Einsatz anderer Substrate sei eine interessante Fragestellung. „Spannend ist, ob sich die höheren Produktionsmengen von Methan auch beim Einsatz von Maissilage oder Zuckerrüben bestätigen lassen", sagt Nikolausz. (SB)
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