8. Biogastagung: Biogas aus festen Abfällen und Reststoffen


Anaerobe Behandlung von HĂĽhnerkot - prozessbiologische und stoffliche Randbedingungen
Dr.-Ing. Jan Liebetrau, Katrin Strach, Marcel Schneider
Die steigende Anzahl von Biogasanlagen in denen Wirtschaftsdünger und Energiepflanzen vergoren werden, führt zu einem erhöhten Bedarf an Substraten. Eine Alternative zu den nachwachsenden Rohstoffen und den damit verbundenen Problemen hinsichtlich der Flächennutzung ist die Nutzung von tierischen Exkrementen. Unter anderem ist der Hühnertrockenkot mit hohem organischen und Nährstoffanteil ein besonders interessantes Substrat. Dieser Wirtschaftsdünger ist in ausreichender Menge vorhanden und gilt als kostengünstiges, transportwürdiges Co-Substrat. So betrug der Viehbestand 2007 an Hühnern in Deutschland ca. 115 Mio Tiere, mit 2,95 Millionen t Mist.
Biogas aus Abfallschlempen der Ethanolproduktion
Dr. Oliver LĂĽdtke
Inhalt: 1. VERBIO AG 2. Technologie Biogasanlagen 3. Biogas als Kraftstoff 4. Gesetzliche Rahmenbedingungen
Stabilisierung der Biogasproduktion aus Reststoffen der milchverarbeitenden Industrie durch unterschiedliche Vorbehandlungsverfahren
Prof. Dr.-Ing. Christina Dornack, Dr. rer. nat. Christiane MĂĽnch, Paul Gutsche
Im Jahr 2006 wurden ca. 93 % der im Bundesland Sachsen anfallenden Klärschlämme entsorgt, wobei ca. 10 % thermisch verwertet wurden. Der größte Teil der Klärschlämme wurde in landschaftsbaulichen Maßnahmen wie z.B. der Kompostierung und der Rekultivierung, eingesetzt (ca. 90 %). Lediglich 5 % der Schlämme wurden landwirtschaftlich verwertet (Statistisches Landesamt des Freistaates Sachsen, 2008). Die Verwertung der Klärschlämme in der Landwirtschaft ist durch die Restriktion zur maximal zulässigen Aufbringungsmenge je Fläche begrenzt (Statistisches Landesamt des Freistaates Sachsen, 2008; AbfKlärV, 1992).
MBA Vergärung und Biogaserzeugung auf europäischer Ebene
Irene Schneider, Dr.-Ing. Wolfgang MĂĽller, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Anke Bockreis
Die mechanisch-biologische Abfallbehandlung (MBA), ursprünglich vor allem in Deutschland und Österreich entwickelt, hat mittlerweile eine weite Verbreitung in Europa und darüber hinaus erfahren. Dabei ist MBA nicht als eine bestimmte Verfahrenstechnik zu sehen sondern vielmehr als übergeordneter Verfahrensansatz, bei dem verschiedene Abfallbehandlungstechniken und –verfahren kombiniert werden, um ein bestimmtes Behandlungsziel zu erreichen. MBA kann sowohl zur Behandlung von Gesamtabfall (keine oder nur geringe vorgeschaltete Abtrennung von Recyclingstoffen) als auch für Restabfall (umfangreiche, vorgeschaltete Recyclingmaßnahmen) eingesetzt werden.
Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel während der zwischengeschalteten aeroben Hydrolyse
Dipl.-Biotechnol. Timo Thiel, Prof. Dr.-Ing. Klaus Fricke
In dem DBU geförderten Projekt soll der Einfluss von Sauerstoff auf mittel und schwer abbaubare Verbindungen im Biomüll untersucht werden. Nach einer ersten Vergärung mit kurzer Verweilzeit sind einfach abbaubare Verbindungen in Biogas umgesetzt worden, wohingegen mittel und schwer abbaubare Komponenten übrig bleiben. In einem zweiten Schritt wird der vorfermentierte Inhalt in einem getrennten Fermenter mit Sauerstoff begast. Durch das Einbringen von Sauerstoff werden aerobe Stoffwechselwege aktiviert, durch welche sich mittel und schwer abbaubare Verbindungen wie Cellulose und höhere Fette in niedermolekulare Bruchstücke spalten lassen. Diese werden in einem weiteren Schritt in den ersten oder einen weiteren anaeroben Behälter zurückgeführt.
Verringerung des Methanverlustes bei der zweistufigen ProzessfĂĽhrung
Jeannette Buschmann, Prof. Dr.-Ing. habil. Günter Busch
Zweistufige Verfahren zur Biogaserzeugung zeichnen sich gegenüber einstufigen Prozessen durch höhere Umsatzraten, eine höhere Prozessstabilität sowie eine verbesserte Prozesskontrolle aus. Die apparatetechnische und somit gleichzeitig prozesstechnische Trennung der Teilprozesse Hydrolyse/Acidogenese und Acetogenese/ Methanogenese ermöglicht die Anpassung des mikrobiellen Milieus an die Anforderungen und Toleranzbereiche der jeweils vorherrschenden Mikroflora. Aufgrund der sehr unterschiedlichen Ansprüche der hydrolysierenden/säurebildenden und acetogenen/methanogenen Mikroorganismen (hinsichtlich pH-Wert, Temperatur, O2-Gehalt) bedingen optimale Bedingungen in beiden Prozessstufen eine hohe mikrobielle sowie enzymatische Aktivität und einen entsprechend hohen Substratumsatz. In Abhängigkeit vom Methanisierungssystem können sehr hohe Belastungsraten und entsprechend geringe Verweilzeiten in dieser Prozessstufe realisiert werden.
Erkennen und Beheben von Prozessstörungen in Biogasanlagen
Dr Hilke Würdemann, Anne Kleyböcker, Marietta Liebrich, Tobias Lienen, Stephanie Lerm
Für eine verstärkte Verwertung von Rest- und Abfallstoffen in Biogasanlagen wird ein zuverlässiges, technologisch flexibles System benötigt, da Substratumstellungen Störungen wie Übersäuerung, Schaum und Schwimmschichten verursachen können, die die Durchmischung und / oder die effektive Ausnutzung der Anlage beeinträchtigen. Zudem treten aufgrund unvorteilhaft geregelter Umwälzungen, Dosier- und Abzugseinheiten in Biogasanlagen regelmäßig Kurzschlussströme auf. Eine Tracerstudie zeigt, dass im Extremfall bis zu 72 % des zugeführten Substrats direkt nach einer Dosierung abgezogen wurde. Im Durchschnitt lagen die Verluste in den untersuchten Anlagen zwischen 16 % und 33 % der maximalen Methanausbeute.
Auswirkung aktueller Ă„nderungen im Abfall- und Energierecht auf die Biogasbranche
Dr. Jochen Fischer, M.E.S. Isabelle-Konstanze Charlier
Der rechtliche Rahmen für die Verwertung von Bioabfällen und damit auch für die Vergärung durchläuft derzeit vielfältige Entwicklungen. Die Förderung einer getrennten Sammlung von Bioabfällen und deren Verwertung erweisen sich als zentrale Anliegen aktueller Gesetzesvorhaben. Dies gilt zum einen für die im Gesetzgebungsverfahren befindliche Novellierung des Kreislaufwirtschaft- und Abfallgesetze1, mit der das Bundesumweltministerium das Ziel einer flächendeckenden Einführung der getrennten Bioabfallsammlung zum Zwecke der Verwertung von Bioabfällen verbindet.
Anforderungen an die Verwendung von Gärprodukten
Dr. Andreas Kirsch
Oftmals reduziert man die Betrachtung der in Deutschland betriebenen Biogasanlagen allein auf die erzeugte elektrische Energie und/oder die produzierte Methanmenge. Die ausgegorenen, meist flüssigen Fermentationsrückstände, auch als Gärprodukte bezeichnet, spielen aus Sicht des Betrachters meist eine untergeordnete Rolle. Diese reduzierte Betrachtungsweise wird der tatsächlichen Funktion dieses Materials im Stoffkreislauf landwirtschaftlicher Erzeugung bei weitem nicht gerecht. Vielmehr handelt es sich bei Gärprodukten um hochwertige organische Düngemittel, die einen erheblichen Beitrag zum Ressourcenschutz und zur Humusversorgung unserer Böden leisten.
Kontinuierliche Trockenvergärung der STRABAG Umweltanlagen GmbH am Beispiel der Anlage Mondercange in Luxemburg
Dipl. Ing. Jürgen SchĂĽtte, Dipl.-Ing. Torsten Baumann, Martin Hummitzsch
STRABAG Umweltanlagen hat durch Planung, Bau, Inbetriebnahme und Betriebsbegleitung vieler Vergärungsanlagen mit unterschiedlichsten Inputmaterialien das Konzept der Reaktorumgebung praxisorientiert weiterentwickelt. Die kontinuierliche Trockenvergärung wird anhand der Anlage Mondercange in Luxemburg im Folgenden näher erläutert.
Anaerobe Nutzbarkeit von Roh- und Reststoffen aus dem Umfeld einer Stadt – Ergebnisse des Modellprojektes BERBION
PD Dr. Ing. habil. Ina Körner, Dipl.-Ing. Saskia Oldenburg, Helmut Adwiraah
„Urbane Bioressourcen“ werden von uns meist nur als lästige und oft geruchsintensive Abfälle oder Abwässer wahrgenommen. Diese fallen z.B. zu Hause in der Küche und der Toilette, im Garten, in Parks, in Restaurants an. Abfälle und Abwässer sind uns lästig. Bis jetzt waren wir nur an Ihrer schnellstmöglichen Entsorgung interessiert, ohne nach ihrem Nutzen zu fragen. So werden wichtige Ressourcen verschwendet sowie unsere Umwelt belastet. Genau an diesem blinden Fleck setzt das BERBION-Projekt an. Hier dreht sich alles um die effiziente stoffliche und energetische Nutzung der „Urbanen Bioressourcen“ So lässt sich durch Umwandlung in Biogas und Bioethanol aus den Abfällen und Abwässern beispielsweise Energie gewinnen. Ebenso lässt sich Phosphor rückgewinnen, welcher eine unerlässliche Grundlage unserer Landwirtschaft ist und in absehbarer Zeit knapp und damit teuer wird.
Bioabfallpotenziale in Sachsen - Klimabilanzielle Aspekte der Biound GrĂĽnabfallbehandlung
Dipl.-Ing. Jörg Wagner, Dipl- Ing. Thomas KĂĽgler, Dipl.-Ing. Kerstin Heidrich
Im Rahmen der Bioabfallpotenzialstudie des Freistaates Sachsen wurden in Modellgebieten Iststandsanalysen und für ausgewählte Szenarien Detailuntersuchungen durchgeführt. Die Auswahl der Modellgebiete erfolgte mit dem Ziel, in typischen Entsorgungsgebieten des Freistaates Sachsen die Bedingungen hinsichtlich der Erfassung und Verwertung von Bio- und Grünabfällen zu untersuchen und entsprechende Aussagen zur Klimarelevanz und Wirtschaftlichkeit für ausgewählte Szenarien zu gewinnen. Mit dem Iststandsszenario wurden die vor Ort vorliegenden Bedingungen abgebildet.
Vergärung von Biopolymer-Verpackungen - Eine sinnvolle Verwertungsoption?
Dipl. Ing. (FH) Ann-Sophie Kitzler, Prof. Hans-Josef Endres, Prof. Dr. Michael Nelles
Bei aktuellen Diskussionen um Nachhaltigkeit und Umweltbewusstsein in der Lebensmittelindustrie geraten auch die konventionellen Kunststoffverpackungen immer wieder mit in den Fokus. Ihren sehr guten Gebrauchseigenschaften, wie die gute chemische Beständigkeit, optimierte Verarbeitbarkeit und flexible Formgestaltung, stehen entsorgungstechnische Nachteile wie großes Müllvolumen zusammen mit ihrer Beständigkeit oder ein aufwendiges sortenreines Recycling entgegen. Darüber hinaus basieren sie überwiegend auf limitierten petrochemischen Rohstoffen und zeigen daher bei der Verbrennung eine negative CO2-Bilanz. In diesem Zusammenhang hat das Interesse der Verpackungsindustrie an Biopolymeren stark zugenommen und es gibt für sie bereits gesetzliche Sonderregelungen.
Einsatz der zweistufigen Trocken-Nass-Vergärung mit getrennter Hydrolyse (GICON®-Verfahren) im Bereich der Restabfallbehandlung
Prof. Dr.-Ing. habil. Jochen Großmann, Dr.-Ing. Hagen Hilse, Dipl.-Phys. Jochen Springer
Weltweit tragen Methanemissionen aus Deponien mit 2,5 – 3 % (in verschiedenen Literaturquellen finden sich unterschiedliche Angaben) zum anthropogen verursachten Treibhauseffekt bei. Zum Vergleich: Der Anteil aller THG-Emissionen Deutschlands an denen der Welt insgesamt betrug im Jahr 2004 etwa 3,4 % [1]. Dass der Abfall der rund 80 Millionen Deutschen inzwischen nicht mehr unbehandelt auf Deponien abgelagert wird und demzufolge auch die Methanemissionen aus dem Abfallbereich hierzulande drastisch zurückgehen, darf nicht darüber hinwegtäuschen, dass Abfallentsorgung im weltweiten Maßstab immer noch weit überwiegend Deponierung - ohne Abtrennung biogener Abfallbestandteile - bedeutet.
Biopolymere - Materialtypen, Marktsituation, Anwendungen und Zukunftsperspektiven
Prof. Hans-Josef Endres
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Untersuchungen zum Abbauverhalten von Biopolymeren in der Hydrolysestufe
Dipl.-Ing. Veit Grundmann, Dipl.-Ing. Claus-Robert Wonschik, Markus Focke
Biologisch abbaubare Kunststoffe sowie deren Erzeugnisse sind bis zum 31.12.2012 durch §16 der Verpackungsverordnung von der flächendeckenden Rücknahme befreit, sofern sie einer unabhängigen Zertifizierung unterzogen werden. Bis dahin ist ein geeignetes Sammel- und Verwertungssystem einzurichten. Die Zertifizierung beinhaltet aktuell nur den Nachweis des vollständigen Abbaus in einer Kompostierungsanlage innerhalb von 6 bis 12 Wochen , nicht aber den Nachweis der Vergärbarkeit. Aktuelle Entwicklungen in der Verwertung biogener Abfälle verdeutlichen, dass Bioabfälle zukünftig vermehrt in Vergärungsanlagen oder in Kompostierungsanlagen mit vorgeschalteter Vergärungsstufe verwertet werden.
Zertifizierung von Produkten aus vergärbaren Werkstoffen

Anaerobe Testverfahren für Biologisch Abbaubare Werkstoffe (BAW) auf Basis nachwachsender Rohstoffe (NAWARO) sind derzeit am Markt nicht existent, werden jedoch verstärkt nachgefragt. Insbesondere Industrie und Handel suchen eindringlich nach einer Möglichkeit ihre Produkte mit einer entsprechenden Kennzeichnung, in Form eines Labels oder Zertifikates, versehen zu können. Existente Kennzeichnungen für Kompostierbarkeit werden als sinnvoll, aber erweiterungsfähig eingestuft. Zudem ist die Aufmerksamkeit der Verbraucher für abbaubare Produkte bei möglicher Einbeziehung von Abfallstoffen in den Bereich regenerativer Energien immens gestiegen.
Der ORGA-Test: Entwicklung eines Testverfahrens und Einsatz zur Prozessoptimierung von Biogasanlagen
Dipl.-Ing. Nils Engler, Ute Merretig-Bruns, Adam Feher, Prof. Dr. Michael Nelles
Die Vergärung oder Ko-Vergärung von biogenen Abfällen in Biogasanlagen stellt für die Betreiber noch immer eine besondere Herausforderung dar. Zum einen erfordern die strengen rechtlichen Vorgaben oftmals einen (gegenüber landwirtschaftlichen Anlagen) umfangreicheren bzw. komplexeren verfahrenstechnischen Aufbau. Zum anderen sind eine Vielzahl von Substraten mit teils nicht näher spezifizierten Inhaltsstoffen zu vergären, deren Herkunft, Anlieferungsmenge und Zusammensetzung zudem noch häufigen, kurzfristigen Schwankungen unterworfen ist.
Synergien thermischer und biologischer Abfallbehandlung an integrierten Standorten
Dipl.-Ing. Uwe Athmann, Dipl.-Ing.(TU) Werner P. Bauer, Dipl.-Umwelting. (FH) Thomas Kroner, Prof. Dr.-Ing. Peter Quicker
Bioabfallbehandlungsanlagen sind bisher wenig beachtete Quellen der kritischen Treibhausgase Methan und Lachgas. Die europäische Abfallrahmenrichtlinie sowie der aktuelle Arbeitsentwurf des Kreislaufwirtschaftsgesetzes lassen erwarten, dass sich diese Problematik mit zunehmenden Kapazitäten weiter verschärft, da Bioabfälle verstärkt getrennt gesammelt werden sollen. Vor diesem Hintergrund hat die Arbeitsgemeinschaft der Betreiber thermischer Abfallbehandlungsanlagen in Bayern e.V. (ATAB) im Herbst 2009 die Erstellung der Studie „Optimierung der Ökoeffizienz von Vergärungsanlagen durch Integration in die thermische Abfallverwertung“ beauftragt. Das Projekt wurde vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit finanziert
Erfassung von Gasleckagen bei Biogasanlagen
Prof. Dr.-Ing Gerhard Rettenberger, Dipl.-Ing. Wolfgang Schreier
Wenn durch die Biogaserzeugung und deren energetische Nutzung ein höherer Beitrag zur Strom- und Wärmeversorgung geleistet werden soll, ist es erforderlich, dass nicht nur die Mobilisierung zusätzlicher Biomassemengen für die Verwertung in Biogasanlagen im Vordergrund steht. Ein wesentlicher Aspekt zur Erreichung der gesetzten Ziele und zur breiteren Akzeptanz ist vielmehr der effiziente Einsatz des erzeugten Biogases und eine weitestgehend mögliche Emissionsfreiheit bei Erzeugung und Verwertung des Biogases.
Emissionen von Biogasanlagen – Untersuchungen an Praxisanlagen und Minderungsmaßnahmen
Dr.-Ing. Jan Liebetrau, Christian Krebs, Prof. Dr.-Ing. Carsten Cuhls, Dr. Joachim Clemens, Dipl.-Ing. Birte Mähl
In Deutschland werden derzeit rund 8,6 Mio. Mg organischer Abfälle auf Basis von aeroben und anaeroben Behandlungsverfahren verwertet. Mit den Randbedingungen, die durch das EEG gesetzt sind und anstehenden Sanierungen in vielen bestehenden Anlagen ist ein verstärkter Trend zur Anwendung von Anaerobanlagen zu erwarten. Die Emissionsberichterstattung gemäß der Klimakonvention und dem Kyoto- Protokoll fordert eine quantitative Einschätzung der Emissionen aus der biologischen Abfallbehandlung. Für die zukünftige Planung und Strategieentwicklung bei der Entsorgung von organischen Abfällen ist es daher erforderlich, belastbare Aussagen zum Emissionsverhalten von Vergärungsanlagen zu erhalten.
Emissionsmessungen an BHKW-Anlagen aus Sicht eines Messinstitutes
Dr. rer. nat. Matthias Friese
Bei der Planung von Anlagen muss auf die Einhaltung der Forderungen der entsprechenden Richtlinien und Normen an die Messorte gewährleistet werden. Die Ermittlung der Emissionen ist ein wichtiges Kriterium beim Betrieb von BHKW-Anlagen, da die Einhaltung der Grenz- und Richtwerte auch wirtschaftliche Konsequenzen nach sich zieht. Ein zentraler Punkt ist dabei die Einhaltung des Grenzwertes für Formaldehyd.
Bio-Erdgas: Das klimaeffiziente Multitalent
Dr. Thomas Stephanblome
Gliederung: 1. Bioerdgas: Was ist das? 2. Verwendungspfade fĂĽr Bioerdgas 3. Potenziale fĂĽr Erdgas in Deutschland 4. Der Beitrag von Bioerdgas zum Klimaschutz 5. Zusammenfassung
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