Enzyme für die Biogaserzeugung Sind Enzymzusätze wirklich Katalysatoren für die Biogaserzeugung?

Redakteur: M.A. Manja Wühr

Enzympräparate werden seit Jahren von vielen Anlagenbetreibern eingesetzt. Labortests ließen eine katalysierende Wirkung von Enzymzusätzen im Biogasprozess vermuten. Systematische Praxistest konnten diese nicht belegen.

Firmen zum Thema

Technikumsanlage für Enzymversuche vor der Biogas-Praxisanlage in Hessisch Oldendorf
Technikumsanlage für Enzymversuche vor der Biogas-Praxisanlage in Hessisch Oldendorf
(Bild: Kausmann/ATB)

Potsdam – Haben Enzymzusätze wirklich die erhoffte katalysierende Wirkung bei der Biogaserzeugung? Dieser Fragen gingen Wissenschaftler des Potsdamer Leibniz-Instituts für Agrartechnik gemeinsam mit Praxispartnern im Projektverbund 'BiogasEnzyme' nach. Über vier Jahre hinweg haben die Wissenschaftler gemeinsam mit Praxispartnern in einem systematischen Ansatz die Wirkung von Enzymen in verschiedenen Substrat-Enzym-Kombinationen unter variierenden Einsatzbedingungen im Labor-, Technikums- und Praxismaßstab untersucht. Zum Einsatz kamen Enzympräparate wie Cellulasen, Proteasen und Pektinasen, und unterschiedliche Substrate wie Grassilage, Hirsen und Hühnertrockenkot.

Bildergalerie

„Wichtig war uns das systematische Upscaling vom Labor bis zur Praxisanlage mit einem einheitlichen Methodenkatalog, um eine Übertragbarkeit der Ergebnisse zu gewährleisten. Bisher lagen zur Wirkung von Enzymen nur eher punktuelle und kaum übertragbare wissenschaftliche Erkenntnisse vor“, erläutert Projektleiterin Dr. Monika Heiermann vom Potsdamer Leibniz-Institut für Agrartetchnik.

Kosten-Nutzen-Analyse für Enzymeinsatz

Im Ergebnis führte eine kombinierte Applikation von cellulolytischen und proteolytischen Enzympräparaten in Technikums- und Praxisanlagen zu einem, wenn auch geringen Anstieg der Biogasausbeute bei einem geringeren Bedarf an Rührleistung. „Die Ergebnisse aus den Praxisanlagen waren immer schwer zu werten, da trotz intensiver Planung und Beratung es sich als schwierig erwies, eine Biogasanlage über einen längeren Zeitraum konstant zu betreiben“, kommentiert Monika Heiermann die jetzt vorliegenden Ergebnisse.

Das ATB hat im Verbundvorhaben eine umfassende Bewertung des Enzymeinsatzes sowie für die zehn untersuchten Praxis-Biogasanlagen eine Kosten-Nutzen-Analyse durchgeführt. Die Wissenschaftler verglichen die Stoffflüsse vor, während und z.T. auch nach der Enzymapplikation und bilanzierten den Input an chemischer Energie durch die Einsatzstoffe mit dem Biomasse-Umsatz zu Biogas und der elektrischen Leistung der Rührwerke.

„Wir konnten tendenziell positive Effekte einer Enzymzugabe auf die Energiebilanz erkennen. Aus ökonomischer Sicht stehen den positiven Effekten durch eine höhere Gasproduktion und verringerte Substrat- und Betriebskosten aber die relativ hohen Kosten für den Enzymeinsatz entgegen“, so Monika Heiermann.

Entwicklung von neuen Enzympräparaten

Die erworbenen wissenschaftlichen Erkenntnisse sollen nun als Grundlage für weitere Forschungen zur Prozessmikrobiologie, für die Weiterentwicklung von Analysemethoden zur Prozessdynamik und für die Entwicklung von neuen Enzympräparaten dienen.

In dem Verbundvorhaben ‚BiogasEnzyme‘ werden Untersuchungen und Bewertung zum Einsatz von Enzymen in Biogasanlagen auf deren Wirksamkeit und deren Wirkungsweise sowie zur Veränderung des Verfahrensablaufs im Labor-, Technikum- und Praxisanlagen-Maßstab durchgeführt. Es wurde über einen Zeitraum von annähernd vier Jahren vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über seinen Projektträger, die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) gefördert. Partner im Verbund waren die Firmen Archea Service (Hessisch Oldendorf), ASA Spezialenzyme (Wolfenbüttel), Biogas Nord Anlagenbau (Bielefeld) sowie das Deutsches Biomasse Forschungszentrum (DBFZ) in Leipzig und das Prüf- und Forschungsinstitut Pirmasens. Die Koordination hatte das Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. (ATB).

Der Abschlussbericht zum Verbundvorhaben 'BiogasEnzyme'

(ID:43311698)