Mechanische Zerkleinerung als Substratvorbehandlung zur Biogaserzeugung

Transkript

1 Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft Mechanische Zerkleinerung als Substratvorbehandlung zur Biogaserzeugung Diana Andrade Johanna Barth Fabian Lichti Optimierung und Alternatives beim Substratinput und output 08. Februar 2019, Chur

2 Hintergrund Verbesserte Ausnutzung des energetischen Potenzials von Biomasse Mögliche Vorteile der mechanischen Aufbereitung von Biogassubstraten: Steigerung des Methanpotenzials Schnellerer Abbau der Biomasse Verbesserung der Rührbarkeit im Fermenter Reduzierung der Schaumbildung Verbesserung der Pumpfähigkeit LfL BGA in Grub Andrade ILT2a

3 Hintergrund Fehlende, ausführliche wissenschaftliche Untersuchungen Unabhängiger Vergleich der Marktlösungen Prüfung der Effekte einer mechanischen Substratzerkleinerung auf den Biogasprozess Andrade ILT2a

4 Ziele Wissenschaftliche und technische Evaluation von marktverfügbaren Technologien zu mechanischer Zerkleinerung von pflanzlichen Biogassubstraten Systematische Evaluation der mechanischen Zerkleinerung als Substratvorbehandlung in der Biogaserzeugung BioShred Andrade ILT2a

5 Ziele Nachstellung der Zerkleinerungsprozesse im Batch- und semikontinuierlichen Durchflussversuch Untersuchung der Wirkung der mechanischen Substrataufbereitung auf den Biogasprozess Bestimmung des möglichen Einflusses von der Substratbehandlung auf den anaeroben Abbau und dessen Kinetik Andrade ILT2a

6 Versuche Batch Versuche Substrate: Maissilage, Grassilage, Szarvasi Silage, Rindermist Zerkleinerungstechnologien Parameter TECH A TECH B TECH C TECH D TECH E Hammermühle Kinetische Schlagwirkung Zerkleinerungstechnologie Thermomechanischer Aufschluss Vermahlung des Substrats Physikalische und mechanische Konditonierung Fräsende Walze Zerkleinerungsgrad 8-10 mm < 1 mm < 20 mm < 1 mm < 1 mm Motor kw kw kw kw 37 kw Durchsatz t/h 2-4 t/h 1-6 t/h 2-3 t/h Bis zu 50 t/h Herrstellerangaben Andrade ILT2a

7 Versuche Batch Versuche Substratbereitstellung Zerkleinerung Verpackung und Lagerung Batch Versuchsanlage ILT - Batchanlagen Andrade ILT2a

8 Durchfluss Versuche Versuche Substrat: Rindermist, Maissilage Zerkleinerungstechnologien Parameter TECH A TECH D Zerkleinerungstechnologie Hammermühle Kinetische Schlagwirkung Physikalische und mechanische Konditonierung Zerkleinerungsgrad 8-10 mm < 1 mm Motor kw kw Durchsatz t/h 2-3 t/h Herrstellerangaben Durchfluss Versuchsanlage Prozessüberwachung Spezifischer Biogas- und Methanertrag, Methanproduktivität, Abbaugrad, ots, FFS und NH + 4 -N bzw. NH 3 -N Andrade ILT2a

9 Versuche Durchfluss Versuche Versuchsvarianten Testsubstrat Maissilage Rindermist Mischung % der täglich zugeführten ots* Maissilage 71 Grassilage 19 Rindergülle 10 Rindermist 30 Maissilage 55 Rindergülle 15 *ots: organische Trockenmasse Andrade ILT2a

10 Batch Versuche Parameter Zerkleinerungstechnologie TECH A Hammermühle Kinetische Schlagwirkung m Zerkleinerungsgrad 8-10 mm Motor kw Durchsatz t/h Herrstellerangaben Steigerung des Biogaspotenzials Abbaukinetik positiv beeinflusst Andrade ILT2a

11 Batch Versuche Parameter TECH A TECH B TECH C TECH D Hammermühle Kinetische Schlagwirkung Zerkleinerungstechnologie Thermomechanischer Aufschluss Vermahlung des Substrats Physikalische und mechanische Konditonierung Zerkleinerungsgrad 8-10 mm < 1 mm < 20 mm < 1 mm Motor kw kw kw kw Durchsatz t/h 2-4 t/h 1-6 t/h 2-3 t/h Herrstellerangaben TECH D TECH D Steigerung des Biogaspotenzials Abbaukinetik positiv beeinflusst Andrade ILT2a

12 Batch Versuche TECH A TECH B TECH C TECH D TECH E Substrate Maissilage Grasssilage Szarvasi Rindermist Andrade ILT2a

13 Batch Versuche Parameter TECH A TECH B TECH C TECH D TECH E Hammermühle Kinetische Schlagwirkung Zerkleinerungstechnologie Thermomechanischer Aufschluss Vermahlung des Substrats Physikalische und mechanische Konditonierung Fräsende Walze Zerkleinerungsgrad 8-10 mm < 1 mm < 20 mm < 1 mm < 1 mm Motor kw kw kw kw 37 kw Durchsatz t/h 2-4 t/h 1-6 t/h 2-3 t/h Bis zu 50 t/h Herrstellerangaben Keine Steigerung des Biogaspotenzials Abbaukinetik positiv beeinflusst Andrade ILT2a

14 Batch Versuche Substrate Maissilage Grasssilage Szarvasi Rindermist Andrade ILT2a

15 Durchfluss Versuche - Rindermist Andrade ILT2a

16 Durchfluss Versuche - Rindermist Andrade ILT2a

17 Durchfluss Versuche - Rindermist Andrade ILT2a

18 Durchfluss Versuche - Rindermist RB: Raumbelastung in kg ots /(m³ d) Andrade ILT2a

19 Durchfluss Versuche - Rindermist Andrade ILT2a

20 Durchfluss Versuche - Maissilage Andrade ILT2a

21 Durchfluss Versuche - Maissilage Andrade ILT2a

22 Durchfluss Versuche - Maissilage TECH D (1) TECH D (2) Andrade ILT2a

23 Durchfluss Versuche - Maissilage RB: Raumbelastung in kg ots /(m³ d) Andrade ILT2a

24 Durchfluss Versuche - Maissilage Andrade ILT2a

25 Fazit Batchversuch Die mechanische Zerkleinerung hat substratabhängig einen positiven Einfluss auf die Biogasproduktion im Batchversuch gezeigt. Eine schnellere Umsetzung der Biomasse konnte durch die mechanische Aufbereitung im Batchtest festgestellt werden. Andrade ILT2a

26 Durchflussversuch Fazit Durch die mechanische Zerkleinerung der Varianten konnte bei beiden Technologien eine bessere Prozessstabilität mittels durchgängig niedriger flüchtige Fettsäuregehalte nachgewiesen werden. Zusätzlich konnte durch die mechanische Substratvorbereitung eine Erhöhung der Methanproduktivität (Maissilage bis zu 8 % und Rindermist bis zu 22 %) gemessen werden. Weiterhin wurde ein positiver Effekt auf die Abbaukinetik der Substrate gezeigt, insbesondere bei dem Substrat Rindermist. Andrade ILT2a

27 Danksagung Gefördert von: SYSTEMATISCHE EVALUATION DER MECHANISCHEN ZERKLEINERUNG ALS SUBSTRATVORBEHANDLUNG IN DER BIOGASERZEUGUNG PROJECTACRONYM BioShred FÖRDERKENNZEICHEN Andrade ILT2a

28 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! M. Sc. Dipl.-Ing. Diana Andrade Wirtschaftsdüngermanagement und Biogastechnologie (ILT 2a) Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) Am Staudengarten 3 D Freising Tel.: 08161/ diana.andrade@lfl.bayern.de Internet: Andrade ILT2a