BioReSt

Regionale Vorbehandlungskonzepte zur nachhaltigen Reststoffnutzung in Biogasanlagen

#Biogas

01.01.2020

31.03.2023

FKZ-Nr.:

03EI5406

Der Projektaufbau konzentriert sich darauf bislang ungenutzte Reststoffpotentiale für die Biogasproduktion nutzbar zu machen. Dazu wird die Entwicklung substratspezifischer Vorbehandlungskonzepte bei denen mechanische Zerkleinerung, enzymatische Behandlung sowie der basische Aufschluss in Betracht gezogen werden angestrebt. Das Ziel des Projektes ist somit ein Aufschlusskonzept für lignocellulosehaltige Reststoffe zu entwickeln, dass großtechnisch implementiert werden kann.

Die Innovation des Projektes besteht in der Kombination und Weiterentwicklung von Aufschlussverfahren zur Vorbehandlung von lignocellulosehaltigen Substraten. Für den Substrataufschluss werden die Substrate mechanisch zerkleinert und anschließend chemisch und enzymatisch behandelt. Für einen hohen Realisierungsgrad der Projektziele sind die geplanten Versuchsreihen in drei Phasen aufgeteilt: 1. Entwicklung der Aufschlussstrategie im Labormaßstab 2. Erprobung im halbtechnischen Maßstab 3. Durchführung von Praxistests Durch die Untersuchung verschiedener Reststoffe wird ein Konzept entwickelt, das die Nutzung dieser Reststoffe in einer Biogasanlage ermöglicht. Dabei wird auch berücksichtigt, dass je nach Zusammensetzung und Herkunft dieser Reststoffe ggf. sich substrat-spezifisch unterschiedliche Verfahrenskombinationen eignen. Das Ziel des Projektes ist eine praktisch umsetzbare Strategie zu entwickeln, die sowohl aus ökologischer als auch aus ökonomischer Sicht sinnvoll ist.

Originalbild

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Die Vorbehandlung der Reststoffe wird von der FH Münster durchgeführt. Darüber hinaus erfolgt die Durchführung der Batch-Test sowie kontinuierlichen Test zur Bestimmung des Biogaspotentials und damit der Effizienzbewertung der verschiedenen Substratansätze. Auf Basis der ersten Ergebnisse erfolgt eine Optimierung sowie eine Selektion der angewandten Aufschlussstrategien für die Durchführung im technischen Maßstab.

Die AGRAVIS Raiffeisen AG hat umfangreiche Erfahrungen im Bereich Biogas durch den Vertrieb von Prozesshilfsmitteln sowie der industriellen Anwendung. In dem Projekt ist AGRAVIS für die Beschaffung der Reststoffe zuständig. Auf Basis der Versuchsergebnisse der Untersuchung des Biogaspotentials von unterschiedlichen Substrataufschlüssen, ist AGRAVIS hauptverantwortlich für die Erstellung der ökonomischen Betrachtungen sowie der ökologischen Bewertungen.

Die nachhaltige Nutzung von Reststoffen in Biogasanlagen gewinnt in der aktuellen Forschungslandschaft und Technologieentwicklung zunehmend an Bedeutung. Als kostengünstige Substrate bieten Reststoffe die Möglichkeit den Anteil nachwachsender Rohstoffe (NaWaRo) zu reduzieren und gleichzeitig den Substratmix zu erweitern.
Das Projekt zielte darauf ab eine effektive Vorbehandlungskombination für verschiedene Reststoffe zu ermitteln und diese in einem Dreischritt von dem Labormaßstab in technischen und schließlich Praxismaßstab zu übertragen.
Die Forschungsarbeiten im Rahmen des Projektes BioReSt haben gezeigt, dass durch die Anwendung regionaler angepasster Vorbehandlungskonzepte erhebliche Verbesserungen in der Biogasproduktion erzielt werden können. Die führt zu einer effizienten Nutzung von Reststoffen. Konkret konnte durch die Vorbehandlung ein Methanmehrertrag für Rapsstroh von 10 %, für Rindermist um 11 % und Gras um 13 %. Die Ernte und der Einsatz von Rapsstroh konnte erfolgreich und ohne Störungen des Prozessbetriebes. Die Bilanzierung des Treibhausgase gemäß der Methodik der RED II ergaben, dass der zusätzliche Einsatz von Reststoffen zu einem bestehenden Mix zu keiner wesentlichen Änderung des Treibhausgasminderungspotentiales führt. Gleichzeitig werden jedoch Methanmehrerträge erzeugt, die sich wiederum positiv auf die Erlöse auswirken. Somit gibt es verschiedene Gründe, die Betreiber dazu motivieren Reststoffe einzusetzen. Gleichwohl wird Unsicherheit gegenüber erforderlichen Genehmigungen und den Abgrenzungen von Reststoffen zu Abfällen geäußert.

Kernbotschaften:
1. Es konnte gezeigt werden, dass eine Zerkleinerung des untersuchten Getreidestrohs und strohhaltigen Pferdemist ohne zusätzliche Behandlung mit Ammoniak oder Enzymen ausreichend ist.
2. Die beste untersuchte Methode für die Substrate Rapsstroh, Gras und Rindermist im kontinuierlichen Maßstab zu vergären war die Substrat zu zerkleinert und mit Gülle zu mischen. Bei dem Substrat Rapsstroh wurde ein Methanmehrertrag von + 10 % durch Mischen und einen Tag wirken lassen erzielt. Die Substrate Rindermist und Gras war das Mischen mit Gülle und hinzufügen mit Enzymen erfolgreich.
3. Das Aufkommen von Reststoffen ist im Jahresverlauf unterschiedlich und steht in Abhängigkeit zum Anbau von Hauptprodukten. Die Vorbehandlung sollte auf diese Veränderungen reagieren.
4. Viele Biogasanlagenbetreiber haben Interesse am Einsatz von Reststoffen. Insbesondere genehmigungsrechtliche Gründe werden von Betreibern als Hemmnis für den Einsatz von Reststoffen angeführt. Diese gilt es anzupassen und zu vereinfachen.

Im Projekt BioReSt entstanden diverse Veröffentlichungen, eine Auswahl können Sie hier einsehen.

Vorträge:

- SCHOMAKER M (2022): Regionale Vorbehandlungskonzepte zur nachhaltigen Reststoffnutzung in Biogasanlagen. Vortrag. 10.energiefrühstück. Steinfurt (digital)
- BRÜGGING E (2022): BioReSt – Regionale Vorbehandlungskonzepte zur nachhaltigen Reststoffnutzung in Biogasanlagen. Vortrag. 6. Bayerische Biogasfachtagung. Dingolfing (digital)
- SCHOMAKER M (2022): BioReSt – Regionale Vorbehandlungskonzepte zur nachhaltigen Reststoffnutzung in Biogasanlagen. Vortrag. Zukunft Biogas. Steinfurt (digital)

Artikel:

BENSAMNN M (2022): Lignocellulose aufspalten. Biogasjournal. 2022/3, Seite 14 -20

Poster auf Konferenzen (siehe entsprechende Links):

- SCHOMAKER M, WEIDE T, BRÜGGING E (2020): Vorbehandlung von Reststoffen für den Einsatz in Biogasanlagen. Fachkonferenz Forschungsnetzwerk Bioenergie und Energiewendebauen. (digital)
- SCHOMAKER M, WEIDE T, BRÜGGING E (2021): BioReSt – Regionale Vorbehandlungskonzepte zur nachhaltigen Reststoffnutzung in Biogasanlagen. Poster. BIO-raffiniert – Bioökonomie: Baustein der zirkulären Wirtschaft – Chancen für Produkte und Prozesse. (digital)
- SCHOMAKER M, WEIDE T, BRÜGGING E (2021): Reststoffverwertung zur Erzeugung von Biogas. Poster. Biogas in der Landwirtschaft – Stand und Perspektiven. 7. Kongress. (digital)
- SCHOMAKER M, BRÜGGING E, WETTER C (2022): BioReSt – Regionale Vorbehandlungskonzepte zur nachhaltigen Reststoffnutzung in Biogasanlagen. Poster. Institutsverbund. Münster