Fortlaufende Überwachung und Regulierung des Methanisierungsprozesses

Koordinierung der Aktion 1: CRP - Gabriel Lippmann

 

Eines der Projektziele ist die Entwicklung eines mit einer Steuerungsautomatik verbundenen Biogas-Analysators, mit dem Funktionsstörungen bei der Fermentation von organischen Stoffen in den Biogasanlagen frühzeitig erkannt und verhütet werden sollen.

Die Gewinnung von Biogas aus Biomasse ist nicht neu. Der Wunsch, diese neue Form der Energiegewinnung besser zu beherrschen, ist jedoch in den letzten Jahren zu einer internationalen Herausforderung herangewachsen.

Zu den neuesten Erkenntnissen über den Methanisierungsprozess gehört die Feststellung, dass eine enge wechselseitige Beziehung zwischen den vier Arten von Mikroorganismen besteht, die die wichtigsten Phasen des Methanisierungsprozesses bestimmen, und dass Wasserstoff als Hauptsteuerfaktor dabei eine bedeutende Rolle spielt (Dolfing et al. 1992; Shi-yi & Jian. 1992; Shima et al. 2002). In Laborversuchen mit einem bestimmten Substrat (Glucose) konnte nachgewiesen werden, dass sämtliche Etappen des Methanisierungsprozesses mit Hilfe von elektronischen Sensoren und Infrarot-Spektroskopie nachvollzogen werden können.

Im Rahmen des Projektes Agricomethan der Agrarbiogasanlage in Beckerich konnte Laborelec ein Gerät entwickeln, das die Einspeisung der Ausgangsstoffe in den Fermenter gewährleistet, wobei sich das System auf die Menge des bei der Fermentation der organischen Stoffe erzeugten Biogases stützt. Dieses einfache System erleichtert bereits die Arbeit des Landwirts, es beugt jedoch keineswegs eventuell während des Umwandlungsprozesses auftretenden biologischen Funktionsstörungen vor.

Wenn solche Störungen im Lauf des Fermentationsprozesses auftreten, werden nur sehr geringe Biogasmengen erzeugt. In der Hoffnung, die Biogaserzeugung zu steigern, sorgt das Gerät in diesem Fall für eine vermehrte Zufuhr von Ausgangsstoffen, was zur genau entgegengesetzten Reaktion führt, nämlich zum Stillstand der gesamten Anlage. Dies hat hohe wirtschaftliche Verluste für den Betreiber zur Folge (Stillstand der Kraft-Wärme-Kopplungs-Module, Entleerung der Fermenter) und führt dazu, dass große Mengen (mehrere Tausend Kubikmeter) unvergärbar gewordene Biomasse verarbeitet werden müssen.
Durch die frühzeitige, auf die Zusammensetzung des Biogases gestützte Früherkennung eines solchen Phänomens würden diese Unannehmlichkeiten vermieden werden.

Im Rahmen des vorliegenden interregionalen Gemeinschaftsprojektes soll ein Management-System zur engen und genauen Überwachung der biologischen Prozesse in Biogasanlagen entwickelt werden. Dies soll zuerst auf der Ebene einer Pilotanlage für Substrate aus der Landwirtschaft (Aktion Forschung) geschehen und im Folgenden auf bereits betriebene Anlagen übertragen werden (Aktion Technologieentwicklung und -transfer).


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