Wir bringen neue Energien voran. Können Enzyme die Biogasausbeute erhöhen?

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Nora Brinkerhoff
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1 Wir bringen neue Energien voran. Können Enzyme die Biogasausbeute erhöhen?

2 Fachtagung: Effizienzsteigerung von Biogasanlagen im Landwirtschaftszentrum Haus Düsse Können Enzyme die Biogasausbeute erhöhen?

3 Grundlagen - Biogasprozess NawaRo s, Gülle, Abfallstoffe... Wasser Trockenmasse Anorganische Substanz Rohasche (Mineralstoffe, Spurenelemente) Organische Substanz (Pflanzenfasern, Samen, etc.) Protein Rohprotein Aminosäuren, Säureamide, einfache Peptide, Schwer abbaub. Kohlenhydrate Rohfaser Cellulose, Hemicellulose; Lignin, Cutin Leicht abbaubare Kohlenhydrate N-Freie Extraktstoffe Zucker, Stärke, Glykogen, Pektin, Chlorophyll Lösliche Anteile von Cellulose, etc. Fette Triglyceride, organische Säuren; Steroide, Wachse,

4 Grundlagen - Biogasprozess Polymere Substanzen (langkettige Substanzen) Proteine, Kohlenhydrate, Fette Hydrolysephase Aminosäuren Zucker Langkettige Fettsäuren Enzyme, fermentative Bakterien (20 min 24 h) Paralleler Ablauf! Versäuerung Essigbildung Essigsäure Kurzkettige Fettsäuren, Alkohole, NH 4 ; H 2 S Wasserstoff, CO 2 fermentative Bakterien (1 5 d) Acetogene Bakterien (2 10 d) Ein Schritt begrenzt den nächsten durch Verfügbarkeit und Hemmung! Methanbildung Methan methanogene Bakterien (5 20 d)

5 Enzyme Dr. Annette Sander

6 Enzyme

7 Enzyme Lignin Cellulose

8 Enzyme Enzyme

9 Enzyme ermöglichen den Abbau von Polymeren über Oligomeren zu Monomeren sollten Enzyme ausgewählt werden, die komplexe Polymere Cellulosen, Xylasen, Hemicellulosen spalten können Cellulase Enzymkomplex - Endocellulase: bricht Verbindungen innerhalb der Cellulose auf - Exocellulase: spaltet vom Ende der Kette -β-glucosidase: Spaltung von Disacchariden

10 Enzymeinsatz notwendig bei Verweilzeiten < 60 Tagen bei hohen Faulraumbelastungen (Br > 4 kg ots / m³ d) bei TS-Gehalten > 10 % nur Cellulase haltige Enzyme einsetzen Einsatz bei Sink- und Schwimmschichten Einsatz bei strukturreichem Material

11 Enzyme auf den Einsatz richtiger Enzyme achten beim Einsatz auf die richtige Menge achten

12 Enzymeinsatz Polymere Substanzen (langkettige Substanzen) Proteine, Kohlenhydrate, Fette Enzyme Hydrolysephase Aminosäuren Zucker Langkettige Fettsäuren Enzyme, fermentative Bakterien (20 min 24 h) Versäuerung Kurzkettige Fettsäuren, Alkohole, NH 4 ; H 2 S fermentative Bakterien (1 5 d) Enzyme Essigbildung Essigsäure Wasserstoff, CO 2 Acetogene Bakterien (2 10 d) Methanbildung Methan methanogene Bakterien (5 20 d)

13 Enzyme Vorteile: Verkürzung der Verweilzeit optimale Ausnutzung der eingesetzten Substrate Schonung der Pumpen und Rührwerke Nachteile: bei unsachgemäßem Einsatz droht eine Übersäuerung Kosten

14 Silierhilfsmittel Silierung Milchsäurebakterien (Pflanzenoberfläche) Senkung des ph-wertes, dadurch Verringerung der Gärschädlinge desto schneller die Gärung einsetzt, desto geringer der Silierverlust homofermentativ Lactat (Milchsäure) heterofermentativ Lactat, Acetat, CO 2 und Mannit

15 Silierhilfsmittel Silierhilfsmittel nicht notwendig: qualitätsreifes Futter (richtiger Erntezeitpunkt) TS- Gehalt: % (Richtwert) erdige Verschmutzungen minimieren (ausreichende Schnitthöhe) hohe Verdichtung des Siliergutes realisieren Luftzufuhr minimieren (gute Abdichtung) Silierdauer > 6 Wochen ausreichender Vorschub

16 Silierhilfsmittel Silierhilfsmittel sinnvoll: TS-Gehalt > 38 % (Material zu trocken) Häcksellänge nicht optimal keine ausreichende Verdichtung möglich schlechte Abdeckung (Luftzufuhr) geringer Vorschub (vor allem im Sommer) Hinweise: Silierdauer des Herstellers beachten Dosiermenge nicht unterschreiten auf genaue Verteilung des Siliermittels achten

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! PlanET Biogastechnik GmbH Dr. Annette Sander Biologischer Service Fon: +49 (0) Fax: +49 (0) Up de Hacke 26 D Vreden www. planet-biogas.com

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