Inhalt. Biogas und Biomethanerzeugung Eine kurze Einführung. Richard Dinsdale Universität Glamorgan

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1 Biogas und Biomethanerzeugung Eine kurze Einführung Dies ist eine Zusammenfassung der Training the Trainers Präsentationen Die im Rahmen des Projektes Biomethane Regions gehalten wurden Teil 1 Treforest, Süd Wales in Mai 2011 Teil 2 Kopenhagen, Dänemark in November 2011 Folgende Ausführungen sind Zusammenfassungen der Inhalte & Präsentationen die im Rahmen des Trainings Durchgeführt wurden. Die Präsentationen sind unter methaneregions.euund zentrum.com verfügbar. Inhalt Der anaerobe Abbau Anlagen Monitoring und Überwachung Komponenten einer Biogasanlage Biogasaufbereitung Substratvorbehandlung Gärrestcharkteristika und Behandlung Der anaerobe Abbau Richard Dinsdale Universität Glamorgan

Rahmen des Trainings Durchgeführt wurden. Die Präsentationen sind unter www.bio methaneregions.euund www.energie zentrum.com verfügbar.

2 Die anaerobe Faulung Organisches Material Proteine, Kohlenhydrate Phasen des anaeroben Abbaus Hydrolyse Die anaerobe Faulung ist die Umwandlung von organischen Material/Stoffen durch Mikroorganismen zu Methan und Kohlendioxyd unter Ausschluß von Sauerstoff. C X H Y O Z CO 2 +CH 4 + anaerobe Restbiomasse Acidogene Phase Acetogene Phase Methanogene Phase Guwy, (1996), Adaptiert von Mosey, (1983) Zusammenfassend Kontinuierliches Monitoring und Analyse der Substrate und der Fermenterleistung führen zu einer erhöhten Ausbeute/Effizienz und somit zu einer höheren Anlagenrentabilität. Monitoring und Überwachung Sandra Esteves Universität Glamorgan

C X H Y O Z CO 2 +CH 4 + anaerobe Restbiomasse Acidogene Phase Acetogene Phase Methanogene Phase Guwy, (1996), Adaptiert von Mosey, (1983) Zusammenfassend

3 Wie können wir kontrollieren / die Anlage optimieren? Prozesskontrolle basierend auf Substrateingenschaften und Fermenterleistung Regulierung der Temperatur Grundeinstellung Änderung der Beschickungsrate/ Verweilzeit im Fermenter Wahl der Substrate. Das perfekte Rezept finden. Beimengung von Wasser / Rezirkulieren von Flüssiggärresten Alkalinität und ph Regelung Beimengung von Mikro und Makronährstoffe: z.b... Eisen, Kobald, Nickel, Molybdän, Selen, Kalzium, Magnesium, und Vitamin B Durchführung von Vor und Nachbehandlungen Komponenten einer Biogasanlage Karl Puchas Lokale Energie Agentur different dry matter content Substrate Substrat Vorbehandlu ng Fermenter - Technologi e Gas Behandlung Gas Nutzung Gärrückstand Nutzung / Entsorgung Naßfermentation < 25% TS kontinuierlicher Prozess pumpen automatisch Lieferung Lagerung Zerkleinern Sortierung Pasteurisation Sterilisation Naßfermentat ion Trockenferme ntation mesophil thermophil Entschwefelung Trocknung CO 2 - Absonderung Gas- Lagerung Abwärme KWK (Strom + Wärme) Gaseinspeisung Brennstoffzelle Kfz- Treibstoff Lagerung Aufbringung / Entsorgung Trocken - fermentation 25% TS keine Pumpen Batch-Verfahren (Semi-automatisch)

Das perfekte Rezept finden. Beimengung von Wasser / Rezirkulieren von Flüssiggärresten Alkalinität und ph Regelung Beimengung von Mikro und Makronährstoffe: z.b.

4 Substrate Gülle (lflüssig) flüssig pumpen gratis Geruch geringer Energiegehalt NAWARO fest pumpen nicht möglich Beschaffungskosten rel. hoher Energiegehalt Abfall Flüssig und fest Vorbehandlung notwendig Geruch Eventuell Hygienisierung notwendig Typische landwirtschaftliche Biogasanlage Typische Biogasanlage für Abfälle (mit Kompostierung) Typische industrielle Biogasanlage

hoher Energiegehalt Abfall Flüssig und fest Vorbehandlung notwendig Geruch Eventuell

5 Biogas Reinigung Ein Separationsproblem Biogas Bio Methan (CH 4 ) Biogas Reinigung Michael Harasek Technische Universität Wien Wassedampf (H 2 O) Schwefelwasserstoff (H 2 S) Ammoniak (NH 3 ) Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) Weitere Verunreinigungen (Partikel, Tropfen, Siloxane, Kohlenwasserstoffe, Merkaptane) Biogas Reinigungsschritte Biogas Reinigung Eine Vielzahl an Verfahren/ Technologien Druckwechseladsorption Wasser Wäscher Selexolabsorption Aminwäsche Membranseparation Kryogene Gasreinigung Hybridsysteme Die Entscheidung welche Technologie/Verfahren sollte nicht nur auf wirtschaftlichen Kriterien beruhen Billig kann auch Teuer werden!! Technologie/Verfahren nach folgenden Kriterien auswählen: Reinigungskapazität turn down ratio Leistung bei Hochfahr und Runterfahren der Anlage und Bedienbarkeit Die benötigte Gasqualität Chemikalien und Energieverbrauch

Druckwechseladsorption Wasser Wäscher Selexolabsorption Aminwäsche Membranseparation Kryogene Gasreinigung Hybridsysteme Die Entscheidung welche Technologie/Verfahren sollte nicht nur auf

6 Zusammenfassung Substratvorbehandlung Gregg Williams und Des Devlin Universität Glamorgan Es gibt eine Vielzahl von Materialien die sich als Substrat für Biogasanlagen eignen. Zu berücksichtigen sind, Verfügbarkeit, Kosten, Handhabung und Lagerung Zusammensetzung und biologische Abbaubarkeit Monitoring und Analysen sind für einen effizieten Anlagenbetrieb notwendig Die Buswell Formel liefert den theoretischen Energieertrag Fermentationstest um das Biogaspotenziel zu erheben. Vorbehandlung kann den Prozess unterstützen und die Gasproduktion fördern Substrat Charakterisierung Chemische Analyse AL Seadi (2001) Substrat Organischer C:N TS% VS% Biogas Ungewollte Stoffe Andere Ungewollte Stoffe Inhalt von TS m3 /kg org.ts Schweinemist Kohlenhydrate, ,25 0,5 Holz, Späne, Wasser, SandStroh, Antibiotika, Desinfektionsmittel Proteine, Fette Perlonborsten, Schlieren Kuhmist Kohlenhydrate, ,2 0,3 PerloTransportverunreinigungen Antibiotika, Desinfektionsmittel, NH4+ Proteine, Fette nborsten, Erde, Wasser, Stroh, Holz Geflügelmist Kohlenhydrate, ,35 0,6 Kies, Sand, Federn Antibiotika, Desinfektionsmittel, NH4+ Proteine, Fette Magen/Gedärmeinhalt Kohlenhydrate, ,4 0,68 Tierreste Antibiotika, Desinfektionsmittel e Proteine, Fette Substrat Charakterisation Andere Schätzungen Literaturwerte VGG1 Molke Molkekonzentrat Klärschlamm schwimmend 75 80% Laktose 20 25% Proteine 75 80% Laktose 20 25% Proteine 65 70% Proteine 30 35% Fette ,35 0,8 Transportverunreinigungen ,8 0,95 Transportverunreinigungen Tierreste Schwermetalle, Desinfektionsmittel, Organische Schadstoffe Küchenabfälle Kohlenhydrate ,35 0,78 Nicht abbaubare Fruchtreste Stroh Kohlenhydrate, Fette ,15 0,35 Sand, Kies Grünschnitt ,2 0,5 Erde, Zellulosehaltiges Material Pestizide Gras ,55 Kies Pestizide Grassilage ,56 Kies Frucht Abfall ,25 0,5 Fischöl 30 50% Fette Sojaöl/Margarine 90% Gemüse Öl Alkohol 40% Alkohol Essensreste ,5 0,6 Knochen, Kunststoffe Desinfektionsmittel AL Seadi (2001) Organ. Komm. Abfall Kunststoff, Metall, Steine, Holz, Glas Schwermetalle, Organische Schadstoffe Klärschlamm Schwermetalle, Organische Schadstoffe Big East Handbook (2008)

Buswell Formel liefert den theoretischen Energieertrag Fermentationstest um das Biogaspotenziel zu erheben.

7 Folie 24 VGG1 Stolen from Sandra's talk, perhaps find another source. I have a table of various substrates Varian Gas GC;

8 Anaerobe Abbauprozess Hydrolyse Acidogenese Acetgenese Methanogenese Gärrestcharakteristika und Behandlung Sandra Esteves Universität Glamorgan Komplexe Substrate Inorganisch Kohlenhydrate Proteine Fette Lignin Wasser Leicht und Schwermetalle (P, K, Na, Ca usw.) In der Lösung: Kurz kettriger zucker Aminosäuren Fettsäuren Kurzkettrige Säuren, Alkohol CO2 and H2 Essigsäure und Alkohole Homoacetigenesis CO2 und H2 Sulphat Reduktion Abbauprodukte der Proteine CH4, CO2 und H2O H2S NH4, NH3 Lignin Water Light and heavy metals (P, K, Na, Ca etc.) Biogas Gärrest rrest Nährstoffgehalt Des Gärrests Kernaussagen Man sollte Optionen für Gärreste abwägen. Gibteseinen geigneten Markt dafür? Gärreste beinhalten wichtige Nährstoffe und können als gute Alternative zum chemischen Düngemittel eingesetzt werden. Separationstechnologie kann verwendet werden um den Gärrest zu entwässern. Die Auswahl der Separationstechnologie sollte in Abhängigkeit der weiteren Verwendung des Gärrestes getroffen werden.

) In der Lösung: Kurz kettriger zucker Aminosäuren Fettsäuren Kurzkettrige Säuren, Alkohol CO2 and H2 Essigsäure und Alkohole Homoacetigenesis CO2 und H2 Sulphat Reduktion Abbauprodukte der Proteine

9 Foto: Ich BIOGAS " The sole responsibility for the content of this document lies with the authors. It does not necessarily reflect the opinion of the European Union. Neither the EACI nor the European Commission are responsible for any use that may be made of the information contained therein."

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