Underlag (biogassanlegg)

Maisensilasje, det vanligste biogassunderlaget i Tyskland, i fôringsapparatet til biogassfermentøren

Som et substrat eller et biogasssubstrat er - i samsvar med mikro- og cellebiologi  i et bestemt råstoff - brukes biogassanlegget for generering av biogass . Noen ganger brukes begrepet gjæringssubstrat , som ikke er nøyaktig definert .

eiendommer

Biomasse med høyt vanninnhold , som ikke kan brukes direkte termisk , er spesielt egnet som underlag. Biomasse, som er rik på cellulose (f.eks. Halm) og lignocellulose (tre), er vanskelig tilgjengelig for mikrobiell nedbrytning og er derfor ikke egnet som substrat for biogassproduksjon uten forutgående fordøyelse av cellulosen ved bioekstrudering .

bruk

Anaerob mikrobiell nedbrytning ( gjæring ) av substratet finner sted i biogassanlegg . Substratet fungerer som næringsstoff og energikilde for mikroorganismer. Det gassformige metanet skiller seg fra væske til fast substrat og kan for eksempel brukes i et termisk kraftstasjonstype for å generere elektrisitet og varme. Hovedkomponentene i biogassen, metan (CH 4 ) og karbondioksid (CO 2 ), er på den ene siden metabolsk avfall fra mikroorganismene, på den annen side er høyenergimetan hovedproduktet fra et biogassanlegg. Den flytende til faste delen som er igjen etter gjæring, blir referert til som fordøyelsesmiddel og kan brukes som næringsrik organisk gjødsel, forutsatt at det ikke er økt eksponering for forurensende stoffer eller bakterier.

I tillegg til et hovedsubstrat , brukes ofte andre råvarer som er cofermentert som kosubstrat . Spesielt i biogassanlegg som hovedsakelig drives med flytende gjødsel , kan kosubstrater som fettutskillingsrester gi en stor andel av metanutbyttet .

Underlag for produksjon av biogass

Sammenligning av biogassråvarer
materiale Biogassutbytte
i m 3 per tonn
fersk masse
metaninnhold
Maisensilasje 202 52%
Gressensilasje 172 54%
Rug GPS 163 52%
Pressed sukkerroemasse
pulp
ensilert		 125 52%
Foderroer 111 51%
Bioavfall 100 61%
Kylling søppel 80 60%
Grisegjødsel 60 60%
Storfe gjødsel 45 60%
Korn kjøtt 40 61%
Grisegjødsel 28 65%
Storfe gjødsel 25 60%
For å kunne utføre fakturering for biogassråvarer riktig mellom den dyrkende bonden og det forbrukende biogassanlegget, bestemmes tørrstoffet for råvarene (her: maisavl)

I biogassanlegg brukes fornybare råvarer (Nawaro) samt rester fra dyrehold og biogen avfall som underlag.

I prinsippet er nesten alle stoffer av organisk opprinnelse egnet for gjæring i biogassanlegg. Jo mindre vann og uorganisk stoff og de lettere nedbrytbare stoffene som fett, proteiner og karbohydrater det er i substratet, jo mer metan kan potensielt bli resultatet av det. Fiberholdige underlag med dårlig nedbrytbare karbonforbindelser som lignocelluloser (tre) er uegnet da de nesten utelukkende og veldig sakte nedbrytes av aerobe sopp. For å estimere gassdannelsespotensialet er metanutbyttet relatert til den organiske delen av den tørkede inngangsmassen.

Fornybare råvarer

Når det gjelder biogassanlegg som gjærer fornybare råvarer, gir lov om fornybare energikilder en fast innmatingstariff (EEG-tariff) og en bonus for fornybar energi for strømmen som tilføres. Dette gjør dyrking av energiavlinger attraktiv for bruk som underlag. Mais, helplantsilasje, sukkerroer og gressilasje er blant de mest brukte underlagene. Noen energiavlinger (f.eks. Solsikke ) brukes sporadisk eller regionalt. Egnetheten til mange andre energiavlinger som substrat testes for tiden.

Korn

Mais er det viktigste fornybare råmaterialet i biogassproduksjon. Årsakene er de høye avlingene per hektar, som bør forbedres ytterligere ved å dyrke såkalt energimais , effektiv innhøsting med fôrhøstere og god lagring som maisensilasje . I tillegg kan den lett innføres i biogassanlegget, lett nedbrytbar på grunn av sitt høye stivelsesinnhold og inneholder ikke lange fibre som kan forstyrre anleggsteknologien. Den brukes hele året som maisensilasje.

Hele plantensilasje

Helevekstensilasje (GPS), hovedsakelig laget av rug og triticale, er et underlag som blir stadig viktigere . De tørrstoff utbytter per hektar er rundt 20% lavere enn med mais. Ved å dyrke en påfølgende avling, som hirse , kan avlingene per hektar og år økes betydelig. Med tidlig høst av vinterrug som såkalt grønn rug , er det også mulig med en senere dyrking av mais.

sukkerroer

Høye avlinger per hektar kan oppnås med sukkerroer . I tillegg er nedbrytbarheten i biogassanlegg god. Jordoppbygging på rødbeten, som kan forstyrre driften av biogassanlegget, er problematisk. Oppbevaring av sukkerroer er bare mulig til våren, da konservering ved ensilering ikke er mulig.

Gressensilasje

En liten mengde gressilasje brukes ofte i biogassanlegg . De lange fibrene inneholdt krever en passende omrøringsteknikk . I tillegg til gress fra jordbruksområder er det også tilgjengelige grønne stiklinger fra landskapsforvaltning. Spesielt for viehlos-forvaltede gårder med økologisk landbruk , er bruken av kløvergressilasje attraktiv, siden den støtter grønn gjødsel brukes direkte til innløsning og oppnås samtidig med gjæringsresten, en fleksibel gjødsel.

Rester fra dyrehold

I de tidlige landbruksbiogassanleggene ble gjødsel brukt som hovedsubstrat. Det forekommer i husdyrbruk og er vanligvis tilgjengelig gratis. Vanskelig å fordøye deler av storfeet gir fremdeles gjødselen et visst gasspotensial. Et annet argument for gjæring av flytende gjødsel er reduksjonen i luktutslipp fra flytende gjødsel gjennom gjæring. Det er også et viktig kosubstrat i plantegjæringsanlegg, da det stabiliserer gjæringsprosessene på grunn av sin høye bufferkapasitet og leverer nitrogenforbindelser (ammonium: NH 4 + ) og sporstoffer som optimaliserer aktiviteten og veksten av mikroorganismer. Det skal bemerkes at forurensning av gjødsel med antibiotika og desinfeksjonsmidler fra husdyrhold kan hemme den mikrobiologiske aktiviteten i gjæreren . For gjødsel gjelder det samme som for gjødsel. Den fastere konsistensen krever en annen omrøringsteknikk i gjæreren; på den annen side er gjæring med tørr gjæring også mulig. Halmen det inneholder gir ikke noe vesentlig bidrag til gassutbyttet, da det hovedsakelig består av cellulose, som knapt brytes ned i konvensjonelle biogassanlegg.

Riktig gjæring av gjødsel og flytende gjødsel kan redusere utslipp av den svært klimaskadelige metanen fra husdyrhold. I tillegg, i motsetning til inngangsmaterialer fra fornybare råvarer, påvirker ikke substratet konkurransen om jord i jordbruket. Derfor er det i versjonen av loven om fornybare energikilder (EEG), som har vært i kraft siden 2009, spesifisert en bonusutbetaling (“slurry bonus”). Dette betales for strøm fra mindre biogassanlegg som drives med flytende gjødsel som underlag. I tillegg regnes flytende gjødsel blant de fornybare råstoffene i betydningen EEG, slik at også " Nawaro-bonusen " betales for strøm fra gjødseldrevne biogassanlegg . I 2008 forventet Biogas Association en utvidelse av slike anlegg på grunn av bonusreguleringen .

Gassutbyttet per tonn flytende gjødsel er mye lavere enn utbyttet av de fleste andre underlag, delvis på grunn av det høye vanninnholdet. Med en gitt systemytelse må det derfor brukes mer gjæringsplass enn z. B. bli gitt som et substrat for mais, og flytende gjødsel som et gjæringssubstrat er ikke veldig transportabelt . Ved ubehandlet gjødsel er transport som underlag vanligvis bare økonomisk over noen få kilometer. De første prosjektene om gjødselseparasjon, der bare den delen av gjødsel som er relevant for gjæring blir brukt som underlag, blir utført.

Organiske rester

Rester fra landbruksindustrien

Ved bearbeiding av landbruksprodukter produseres rester som er egnet for produksjon av biogass. Dette er for eksempel

Gassutbyttet per tonn fersk stoff er veldig forskjellig for de forskjellige restene, men korrelerer sterkt med tørrstoffinnholdet . Restene betraktes ikke som fornybare råvarer i betydningen EEG. Imidlertid kan de brukes i biogassanlegg som gjærer fornybare råvarer for å produsere elektrisitet uten å skade den fornybare energibonusen for hele anlegget.

Avfall

Ulike typer biogent avfall som

og andre kan brukes i biogassanlegg. De forekommer ofte uregelmessig og brukes derfor som kosubstrat. Visse hygieniseringstrinn er lovpålagt. På grunn av det høye tørrstoffinnholdet blir bioavfall for det meste resirkulert i tørre gjæringsanlegg. Gjæringsegenskapene til bioavfall svinger ofte sterkt, slik at prosessledelsen er relativt krevende. Ingen avfall kan brukes i planter som mottar Nawaro-bonusen. Som regel mottar anleggsoperatøren vederlag fra underlagsleverandøren for gjenvinning av avfallet.

Andre underlag

Mange andre underlag undersøkes for tiden for deres egnethet for produksjon av biogass, for eksempel for å unngå monokulturer eller for å oppnå høyere avlinger gjennom visse vekstrotasjoner . Rester fra industriell prosessering av biomasse, for eksempel fra papirindustrien, blir også undersøkt for deres egnethet som substrat. Teknologien og den juridiske klassifiseringen av biogassanlegget kan være begrensende. Siden mikrobiologien til et biogassanlegg tar lang tid å tilpasse seg et substrat, kan kort- og kortsiktig bruk av et nytt substrat være problematisk.

litteratur

Individuelle bevis

  1. ↑ Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR): Biogas grunnleggende data Tyskland. (PDF; per oktober 2008). Kilde for all informasjon unntatt presset masse.
  2. ↑ Biogassutbytter av forskjellige underlag, delingspoteter / rødbeter lfl.bayern.de, se presset masse innfiltert .
  3. ↑ Selskapsråd for Fachverband Biogas e. V. forventer et nytt oppsving i biogassindustrien ( Memento 13. desember 2010 i Internet Archive ). Fachverband Biogas, pressemelding 08/2008, 14. juli 2008; Hentet 15. april 2010.
  4. ↑ Informasjon om prosjektutvikling og sammenligning av optimaliserte dyrkingssystemer for jordbruksproduksjon av energiavlinger under de forskjellige forholdene i Tyskland (EVA) ( Memento fra 31. august 2012 i Internet Archive ) av Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR).