Mehr Effizienz bei Biogasanlagen: Ultraschall und Plasma regen Gär-Bakterien an
Das "Kombi-Max"-Verfahren soll die Energieausbeute in Biogasanlagen erhöhen und auch schwer zersetzbare organische Stoffe verwerten können.
Landwirt Hendrik Eising bewirtschaftet in Bentzin bei Jarmen einen Hof mit 500 Milchkühen und 410 Hektar Land. Er betreibt zwei baugleiche Biogasanlagen, die er mit Maissilage und Gülle füttert, doch ist die Energieausbeute in der einen Anlage deutlich höher. In einer der 500-kW-Anlagen steckt mit einem Ultraschallgerät ein wahres Kraftpaket, das aus der Gärmasse mehr Energie herauskitzelt. Der Landwirt ist nach zwei Jahren direktem Vergleich mit der Ultraschallanlage sehr zufrieden. Der Methangehalt sei in der Testanlage deutlich höher, berichtet er. Das etwa 100.000 Euro teure Gerät habe sich bereits amortisiert.
Mehr Futter für die Gär-Bakterien
Neubrandenburger Entwickler der Power Recycling Energieservice GmbH (PRE) haben mit der "Wave Box" ein Ultraschallgerät entwickelt, das faserige Substrate wie Mais oder Gras besser aufschließt und damit die Energieausbeute der Biomasse verbessert. "Bislang werden in herkömmlichen Anlagen nur rund 65 Prozent der schwer abbaubaren organischen Anteile von den Bakterien aufgeschlossen und hauptsächlich zu Methan umgewandelt", sagt Geschäftsführer Norbert Rossow.
Bei Bauer Eising kommt der Gärrest nicht sofort auf den Acker, sondern durchläuft ein zweites Mal der Biogasanlage mit Hydrolyse, Fermentation und Nachgärung. Vor dem zweiten Durchlauf bewirken die im Ultraschallgerät erzeugten Wellen, dass die Zellwände der Gärreste mechanisch aufgebrochen und damit für die Bakterien besser zugänglich werden. Probeanlagen wie die von Bauer Eising hätten gezeigt, dass die Energieausbeute auf etwa 80 Prozent gesteigert werden könne, sagt Rossow.
Nun wollen die Neubrandenburger Entwickler mit Forschern des Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie in Greifswald und der Uni Rostock das Verfahren verbessern, indem sie zusätzlich Plasmaverfahren einsetzen, mit denen die Zellstruktur nicht nur mechanisch aufgebrochen, sondern parallel dazu auch chemisch angegriffen wird. "Wir erhoffen uns durch die Kopplung der Verfahren nicht nur einen additiven, sondern einen sich verstärkenden Effekt", sagt der Greifswalder Plasmaforscher Volker Brüser.
Die Forscher gehen davon aus, dass durch die Kombination der Verfahren, das sie "Kombi-Max" nennen, mehr als 90 Prozent der abbaubaren organischen Abfälle und auch schwer zersetzbare Stoffe wie Gras energetisch verwertet werden können. Ein internationales Patent auf das Verfahren sei bereits angemeldet. Das Wirtschaftsministerium sieht in dem Ansatz ein großes Potenzial und fördert die Entwicklung einer praxistauglichen Technologie mit einer Million Euro. In Mecklenburg-Vorpommern werden rund 17 Prozent des Stroms in Biogasanlagen erzeugt.
Positiver Umwelteffekt
Das Verfahren könnte auch einen positiven Effekt auf die Umwelt haben, hoffen die Forscher. Denn Gülle gilt als stark nitrat- und nitritbelastet. "Wir können Plasmaprozesse steuern und damit Stickstoff binden", sagte Brüser. So könnten umweltbelastende Stickstoffverbindungen wie Ammoniak aus den Gärresten entfernt werden, bevor diese auf die Feldern ausgebracht werden.
Für Landwirt Eising, der sich wie alle seine Kollegen strengeren Düngeverordnungen stellen muss, brächte das Vorteile, wenn etwa Ammoniak, das hauptsächlich in die Atmosphäre diffundiert und schädlicher als CO2 gilt, vorher gebunden wird. Zunächst wollen die Forscher das Ultraschall-Plasma-Verfahren im Labor erproben, bevor es in einer Demonstrationsanlage getestet werden kann. Im Jahr 2020 sind erste industrienahe Tests in einer Demonstrationsanlage geplant. (olb)
