Optimised Digestion of Energy Crops and Agricultural Residues in Rural Biogas Plants

Ziel der vorliegenden Dissertation ist es, den Stand der Technik in der Biogasgewinnung aus Energiepflanzen und landwirtschaftlichen Reststoffen zu verbessern. Dafür erfolgte die Begleitung und Überwachung des Betriebes einer charakteristischen landwirtschaftlichen Biogasanlage in Österreich über den Zeitraum von drei Jahren. Über diesen Zeitraum wurden neben der Erfassung chemischer Daten auch Effizienzparameter sowie Massen- und Energiebilanzen für unterschiedliche Betriebsphasen berechnet.

Optimised Digestion of Energy Crops and Agricultural Residues in Rural Biogas Plants

Im Rahmen der Arbeit wurden mehrere Fragestellungen vertiefend behandelt. Dies waren zum Beispiel die zuvor unbekannte Selbsterwärmung von Biogasfermentern und der Einfluss der damit verbundenen Temperaturschwankungen auf die Fermenterbiologie. Als Hauptquelle der Selbsterwärmung konnte die Wärmeenthalpie des mikrobiellen Abbaus von Kohlenhydraten identifiziert werden. In Labor- und Pilotversuchen wurde gezeigt, dass es entgegen der verbreiteten Annahme keine spezifischen Temperaturoptima bezüglich der Biogasausbeuten gibt. Zwei unterschiedliche Reaktionen auf die Erhöhung der Prozesstemperatur von mesophilen auf thermophile Bedingungen wurden beobachtet: Erstens der Einbruch der Biogasproduktion als Folge eines Populationswechsels und zweitens eine langsame aber kontinuierliche Anreicherung von Propionsäure im Fermenter.

In der überwachten Anlage konnte unter bestimmten Bedingungen eine Verdoppelung der elektrischen Leistung bei gleich bleibendem Fermentervolumen und ähnlichen Abbaugraden erreicht werden. Letztendlich wurde die Anwendbarkeit eines auf Nahinfrarot basierenden Online-Messsystems zur Prozessüberwachung überprüft. Erste Modellberechnungen zeigen hervorragende Ergebnisse.


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Dernière modification 16/09/15