Leistungsfähigkeit der Trockenvergärung von nachwachsenden Rohstoffen unter thermophiler und mesophiler Prozessführung

Die Bereitstellung von erneuerbarer Energie durch die Biogaserzeugung aus nachwachsenden Rohstoffen (NawaRo) ist ein wichtiger Beitrag zu einer regenerativen Energieversorgung. Eine möglichst effektive Nutzung der eingesetzten Biomassen ist dabei ökologisch und ökonomisch notwendig. In dieser Arbeit wird die Trockenfermentation von NawaRo unter thermophilen und mesophilen Bedingungen hinsichtlich des CH4-Ertrags und der Prozessstabilität untersucht. Die Leistungsfähigkeit der Trockenfermentation wird mit Literaturergebnissen zur Nassfermentation verglichen. Es konnte gezeigt werden, dass die kontinuierliche Trockenfermentation von NawaRo Biogaserträge in Höhe der Nassfermentation erzielt. Die maximal unter stabilem Prozessverlauf erzielte Raumbelastung lag vier- bis fünfmal höher als bei Nassfermentationsanlagen. Die höheren Raumbelastungen der kontinuierlichen Trockenfermentation führen im Vergleich zur Nassfermentation zu einem, bezogen auf das Fermentervolumen, deutlich höheren Biogasertrag. Die Abbauleistung von NawaRo-Praxisanlagen mit unterschiedlichen Trockenfermentationstechniken wurde untersucht, dabei zeigte sich eine große Spannweite bei der Substratausnutzung. Die alleinige Vergärung von Mais- und Grassilage führte zu Prozessstörungen. Der Prozess konnte zum einen durch die Kovergärung geringer Mengen Rinderfestmistes, zum anderen durch die gezielte Zugabe von Makro- und Mikronährstoffen nachhaltig stabilisiert werden. Mit einer ausreichenden Nährstoffversorgung konnte auch bei hohen Raumbelastungen ein gleichbleibend hoher spezifischer CH4-Ertrag erzielt werden. Die untersuchten Substrate wurden in Batchversuchen unter thermophilen Bedingungen deutlich schneller abgebaut. In kontinuierlichen Versuchen führte dies zu einem deutlichen CH4-Mehrertrag, dieser lag substratabhängig bei bis zu 31%. Bei cellulosereichen Biomassen war der Unterschied am höchsten. Besonders bei hohen Leistungsdichten ist die Prozessüberwachung für einen wirtschaftlichen Betrieb entscheidend. Unterschiedliche Analysen wurden auf ihre Eignung zur frühzeitigen Erkennung von Prozessstörungen untersucht und daraus Handlungsempfehlungen für Betreiber abgeleitet.