Biomasse stellt die Anlagenbauer vor neue technische Herausforderungen

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....die eingesetzten Organismen mit hohen Produktkonzentrationen nicht klarkommen. Innovative Konzepte wie etwa In-situ-Produktabtrennung oder Prozessführung bei niedrigen pH-Werten sind mögliche Lösungen.

Weitere Schwierigkeiten treten bislang zudem beim Upscaling der Prozesse aus dem Labor auf. Die Verquickung biobasierter Verfahren mit der klassischen Chemie muss vorangetrieben werden: Gerade in neueren Entwicklungen ist eine solche Hybridchemie zu finden. In den USA und China wird beispielsweise intensiv an Polybutylensuccinat gearbeitet. Hier werden eine biologische Fermentation und eine chemische Hydrierung kombiniert.

Biogasanlagen: Neuralgische Stellen beachten

Bei der anaeroben Fermentation von Abfallstoffen und anderer Biomasse in Biogasanlagen werden die natürlichen Stoffwechselwege von Mikroorganismen ausgenutzt, um Substrate in Biogas umzuwandeln.

Die Struktur der eingebrachten Feststoffsubstrate beeinflusst wesentlich den Vergärungsprozess in Biogasanlagen. Standardisierte Inputstoffe wie Mais-Silage werden zunehmend durch alternative Substrate wie z. B. Mist, Gras oder Stroh und in jüngster Zeit auch durch den Einsatz von Zuckerrüben ersetzt. Das gezielte Auflösen von Agglomeraten und das Zerkleinern der Feststoffe erhöht die Oberfläche, die im Prozess beteiligten Bakterien können die Nährstoffe schneller verwerten. Darüber hinaus begünstigt das Zerkleinern eine schnellere und homogenere Verteilung in der flüssigen Phase der Fermenter. Damit ergeben sich entscheidende Vorteile für den Gesamtprozess:

• höhere Gasausbeute/Verkürzung der mittleren Verweildauer im Fermenter

• Entlastung von Rührwerken und Pumpen

• verbesserte Struktur der Gärstoffreste.

Die BG Chemie moniert in einer Studie, dass 80 % der begutachteten Biogasanlagen Mängel aufweisen. Das liegt daran, dass Biogasanlagen brennbares, explosionsgefährliches Methan erzeugen. Daneben entstehen beim Betrieb weitere potenziell kritische Zwischen- und Endprodukte wie Kohlendioxid oder Schwefelwasserstoff.

Zu Unfällen kommt es auch dann, wenn Konstruktionsfehler und Materialschäden vorliegen, wie zum Beispiel ein statisches Versagen von Bauteilen, die dem Druck der Biomasse oder der Gase nicht standhalten.

Zu den neuralgischen technischen Stellen in den Anlagen zählt das Blockheizkraftwerk, hier vor allem der Gasmotor. Ein störanfälliger Bereich ist der Feststoffeintrag durch Pumpen.

Biogas: Der Traum vom kontrollierten Schaum

Biogasanlagen arbeiten oft an der Grenze der Wirtschaftlichkeit. Technische Probleme und Prozessstörungen, die mit längeren Ausfallzeiten bzw. Reparaturkosten verbunden sind, können für den Biogasanlagen-Betreiber spürbare ökonomische Folgen haben. Eine der häufigsten Betriebsstörungen in Biogasanlagen ist die unkontrollierte Schaumbildung. Der Schaum kann in Biogasreaktoren unterschiedliche Betriebsstörungen und Schäden hervorrufen. So reichen die schaumbedingten Probleme von der Krustenbildung an der Reaktorwand, dem Ausfall von Schiebern, der Verschmutzung und Verstopfung der Gas- bzw. Kondensatleitungen und der Rezirkulatpumpe aufgrund der Zurückhaltung der Schaumfeststoffe bis hin zum Überschäumen und kompletten Stillstand der Anlage. Dadurch wird der Gasertrag der Anlagen verringert und es sinkt der wirtschaftliche Gewinn.

Am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung wird nach Möglichkeiten gesucht, ein Frühwarnsystem zu entwickeln, um...

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