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Effizienzsteigerung bei Biogasverfahren


Kurzfassung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung der Gewinnung von Biogas durch anaerobe Behandlung von gärfähiger Biomasse, umfassend mindestens eine anaerobe Gärung der gärfähigen Biomasse in mindestens einem Fermenter, wobei die gärfähige Biomasse vor und/oder nach dem mindestens einen Fermenter in einer separaten Einrichtung einer sauren Hydrolyse unterworfen wird, wobei ein Hydrolysegas sowie ein flüssiges und/oder feststoffhaltiges Hydrolysat gebildet wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kohlendioxid- und Schwefelwasserstoffhaltige Hydrolysegas aus der separaten Einrichtung zur sauren Hydrolyse abgetrennt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Optimierung der Gewinnung von Biogas durch anaerobe Behandlung von gärfähiger Biomasse sowie eine Hydrolyse-Vorrichtung.


Hintergrund

Die Erzeugung von Biogas aus Biomasse in speziellen verfahrenstechnischen Anlagen stellt eine gute Alternative zur Nutzung fossiler Brennstoffe dar und gewinnt weltweit zunehmend an Bedeutung. Die Gewinnung von Biogas erfolgt mittels verschiedener Bakterienstämme, die gärfähige Biomasse in einem Fermenter in vier unterschiedlichen Prozessschritten abbaut: Hydrolyse, Acidogenese (Versäuerung), Acetogenese und Methanogenese. Dieser gesamte Stoffwechselprozess ist mikrobiologisch hochkomplex, bei dem das Endprodukt - der Energieträger Methan (CH4) - als Hauptbestandteil generiert wird.


Problemstellung

Bei Standardanlagen zur Produktion von Biogas findet die relevante Fermentation gärfähiger Biomasse hauptsächlich in einem Fermenter statt, was einer einstufigen Biogaserzeugung entspricht. Der vierphasige Prozess läuft daher parallel ab, was für einige Populationen nur suboptimale Milieubedingungen aufweist. Das hat zur Folge, dass die Verweilzeiten unnötig hoch und die Raumbelastung (Maß für die umsetzbare Biomasse in einem bestimmten Zeitraum) unbefriedigend ausfallen. Problematisch erweist sich der relativ hohe Kohlendioxid- und Schwefelwasserstoffanteil, der eine kostenaufwändige Nachbehandlung nach sich zieht.


Lösung

Die erfindungsgemäße Neuerung liegt in der Aufteilung der Prozessschritte in mehreren Behältern. Es wird sowohl eine räumliche als auch eine zeitliche Trennung der einzelnen Prozessphasen angestrebt, um die Bedingungen für die unterschiedlichen Bakteriengruppen zu optimieren. Dabei sollen die ersten beiden Phasen in einem Hydrolysefermenter, stattfinden. Das entstehende Substrat wird nach Abschluss des Prozesses in den Hauptfermenter überführt.

Als vorteilhaft sich die Abtrennung der bei Hydrolyse entstehenden Kohlendioxide und Schwefelwasserstoffe, welche im Endprodukt nicht mehr enthalten ist. Im Hauptfermenter entsteht schließlich das Endprodukt mit einem deutlich höheren Methangehalt. Die Nachbehandlung des Gases entfällt und eine hohe Wirtschaftlichkeit der Erfindung ist gewährleistet. Hinzu kommt, dass durch den Ablauf der Phasen in verschiedenen Behältern, die Arbeitsbedingungen der Enzyme deutlich verbessert werden und damit auch schwer zersetzbare Biomasse besser umgesetzt werden kann.


Vorteile

  • Steigerung der Gasausbeute und Sub-stratausnutzung um bis zu 15 Prozent
  • Kosteneinsparung durch Separierung des Hydrolysegases
  • Höhere Raumbelastung bei geringerer Verweildauer des Substrates

Anwendungsbereiche

  • Energietechnik
  • Umwelttechnik
  • Biogasverfahrenstechnik

Service

  • Verkauf
  • Lizenzierung
  • Entwicklungskooperation

PVA Mecklenburg-Vorpommern AG

Christian Tholen
+49 381 497474-38
c.tholen@pva-mv.de
www.pva-mv.de
Adresse
Gerhart-Hauptmann-Straße 23
18055 Rostock



Entwicklungsstand

Funktionsnachweis


Patentsituation

  • DE 10 2013 108 26 anhängig

Stichworte

Biogas, Biogasanlage, Methan, Bakterien, Hydrolyse, organische Säuren, Hydrolyse, Acidogenese, Acetogenese, Methanogenese

Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr