Projekttreffen STEP auf dem Firmengelände von ATS - Agro Trading & Solutions in Hardegsen (Foto: DBFZ)

WärmeStromBiogas

FKZ-Nr. 03KB120

Lasersize - Laserrückreflexions-basierte Analyse der Größenverteilung von Partikeln zur Ultraschall-gestützten Optimierung der Flüssigphase in Gärprozessen

Bio Cell Analyzer von Sequip im Fermenter (Foto: S + E Sequip GmbH)

Dauer

  • 01.11.2016 – 31.12.2019

Kontakt

Technische Universität Berlin
Fachgebiet Bioverfahrenstechnik
Ackerstraße 76
13355 Berlin

Prof. Peter Neubauer – Projektleiter
Telefon: +49 (0)30 314 72573
E-Mail: peter.neubauer‍@‍tu-berlin.de

Dr. Stefan Junne – Projektkoordinator
Telefon: +49 (0)30 314 72527
E-Mail: stefan.junne‍@‍tu-berlin.de

Partner

03KB120B - S+B Service und Betrieb GmbH
03KB120C - Devad GmbH
  • Adresse:
  • Devad GmbH
    Oderstraße 53
    14513 Teltow
  • Kontakt:
  • Holger Hielscher – Projektleiter
    Telefon: +49 (0)3328 437 4800
    E-Mail: hielscher@devad.biz

Assoziierte Partner

Kooperationspartner

Unterauftragnehmer

Ergebnisse

Endbericht Lasersize (2020)

Kernbotschaften: 

  1. Die Partikelgrößenverteilung in einer Vielzahl üblicher Gärsubstrate kann in einem bestimmten Bereich durch die Aufwendung von mechanischen und physikalischen Behandlungen verändert werden.                
  2. Diese Veränderung beeinflusst die Hydrolyse und damit die CO2-Bildung in Batch-Gärtests                
  3. Der notwendige Leistungseintrag, insbesondere bei Anwendung von Ultraschall, kann durch eine Messung der Partikelgrößenverteilung optimiert werden                
  4. Wenn nicht die biochemische Aufnahme von löslichen Kohlenhydraten der Geschwindigkeits-bestimmende Schritt der Acidogenese ist, sondern die Verfügbarkeit verdaubarer Kohlenhydrate, kann die anaerobe Gärung verbessert werden, entweder durch eine vollständigere Verwertung, eine Verkürzung der notwendigen Retentionszeit oder durch ein breiteres Spektrum an einsetzbarem (Misch-)Substrat                
  5. Die Laserlicht-basierte Rückreflexionsmessung eignet sich zu der schnellen, lokalen Messung der Partikelgrößenverteilung direkt im Gärsubstrat, wenn optische Parameter auf die Messumgebung angepasst werden können.                

Thema und Ziel

Im Projekt wird ein neuartiges Verfahren zur Messung der Größenverteilung von Partikeln adaptiert, um die Aufbereitung von Substraten sowie die Behandlung der Flüssigphase des Biogasprozesses mittels Ultraschall zu optimieren. Die Lösung soll einfach in Bestandsanlagen integrierbar sein und die Online-Messung autark auswertbar sein. Die Methodik wird exemplarisch an drei unterschiedlichen Praxisanlagen getestet.

Durch die Maßnahmen wird eine Erhöhung der Substratflexibilität und Anlageneffizienz angestrebt. Dazu soll der Ultraschall-basierte Aufschluss von Partikeln soweit mittels Laserlicht-basierter Rückreflexion gemessen werden, dass eine in situ Optimierung in Echtzeit ermöglicht wird.

Maßnahmen

TU Berlin
Aufbau eines Laborversuchsstandes und Einsatz der gekoppelten Aufschluss- und Analysenmethodik in mittels statistischer Versuchsplanung geplanten Versuchsreihen. Transfer in den Praxismaßstab, in dem die Ultraschall- und Analysentechnik im Bypass angewendet und aufbauend auf den Ergebnissen im Labormaßstab der Einsatz von Ultraschall optimiert wird. Zum Abschluss erfolgt eine Kosten-/Nutzenanalyse anhand der Praxisversuche.

S+E Sequip GmbH
Es werden Sensoren hardwareseitig für Applikationen zur Partikelgrößenverteilung in der Flüssigphase von Gärprozessen modifiziert. Zudem erfolgt u.a. eine Softwareanpassungen zur Unterscheidung biologisch aktiver und inaktiver Partikel anhand ihres Rückreflexionsverhaltens.

Devad GmbH
Entwicklung und Konstruktion eines rezirkulierenden Ultraschallsystems einschließlich dem Zerkleinern von Agglomeraten und dem Aufschluss biomechanischen Materials zur Optimierung der Flüssigphase in Gärprozessen.

Schwerpunkte

TU Berlin

  • Optimierung mechanischer Aufschlussmethoden
  • Begleitung Praxistests
  • Evaluierung
  • Experimentelle Versuchsplanung

S+E Sequip GmbH

  • Laser-basierte Partikelmesssonden-Entwicklung
  • Auswertung der Partikelerkennung
  • Anpassung an Flüssigmatrizes

Devad GmbH

  • Ultraschallaufschluss in unterschiedlichen Medien
  • Scale-up
  • Systemintegration
Größenverteilung der Partikel aus der Flüssigphase eines Gärprozesses (Quelle: TU Berlin)
Bio Cell Analyzer von Sequip im Fermenter (Foto: S + E Sequip GmbH)
Partikelgrößenmessung in einem Bioreaktor (linke Sonde) (Quelle: S + E  Sequip GmbH)

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