Hochschule Anhalt (FH)
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- Elvira Roth
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1 Hochschule Anhalt (FH) EINSATZ VON VETIVERIA-GRAS ZUR BIOGASERZEUGUNG Nutzung von Problemstandorten Professur für Bioprozesstechnik - Köthen Prof. Dr. Reinhard Pätz Dipl.-Wirtsch.-Ing. Jan-Henryk Listewnik Biogas Schwerpunkt veränderte Rahmenbedingungen Bernburg-Strenzfeld,
2 Hochschule Anhalt (FH) Fahrplan 1. Projektidee 2. Was ist Vetiveria-Gras? 3. Anbau und Wachstum Biogas Schwerpunkt veränderte Rahmenbedingungen 4. Biogasproduktion
3 1. Projektidee Suche nach neuem Co-Substrat für Biogasanlagen Einbindung ungenutzter Flächen Rekultivierungsflächen Halden Hanglagen Dünen Wegbegrenzungen, etc.
4 1. Projektidee Projektpartner Biogasanlagenbetreiber ZEAG GmbH Landwirt AGRICOLA GmbH Industrie GALA-MIBRAG-Service GmbH Wissenschaft Hochschule Anhalt, IfN Projektbearbeitung Untersuchungen zur Anpflanzung Untersuchungen zur Biogasproduktion
5 2. Was ist Vetiveria? Vetiveria zizanioides, Vetiveria-Gras, Vetiver-Gras Herkunft tropische Zone Anbaugebiete in Indien, China, Brasilien, Japan, Haiti, Java Pflanzengröße Höhe bis 1,5 m Wurzeltiefe 2-4 m Netzwerke
6 2. Was ist Vetiveria? Photo: Internetportal für Pflegeprodukte Photo: Wurzelballen auf Markt - David Monniaux Anwendung Kosmetikprodukte (Öle, Hautpflegeprodukte, Parfüm) Weltweit als Errosionsbremse Stabilisierung von Terrassen, Wegesrändern und Reisplantagen (Verbesserung der Bodenscherstabilität um 30-40%) Verbesserung der Wasserspeicherkapazität von Böden Jahresproduktion: 250 t/a Abnehmer: USA, Europa, Indien, Japan
7 3. Anbau und Wachstum Untersuchungsbedingungen 3 Klone aus Japan, Australien, Texas Verschiedene Wachstumsbedingungen Standorte: Optimalstandort: Lößboden L3 mit Ackerzahl 77, gute Wasserversorgung, Pflege Untersuchungsstandorte: Halden-Böschung mit dünner Lößdecke (ph 7,7) Halden-Böschung mit sauren ph-wert (2,9-3,6) Halden-Böschung mit toniger Erde Photo: Versuchsfeld Optimalstandort AGRICOLA GmbH
8 3. Anbau und Wachstum Untersuchungsmerkmale Überlebensraten (Winter) Pflanz- und Erntezeitpunkte Blattlängen, Blattmassen, Anzahl Triebe Wurzellängen Auswirkungen der Standorte Beobachtungen, z.b. Errosionsbeständigkeit Photo: IfN (Quelle) - Versuchsfeld Hanglage mit Ausspülung
9 3. Anbau und Wachstum Photos: GALA-MIBRAG GmbH (Quelle) - Pflanzung Versuchsfelder
10 3. Anbau und Wachstum Photos: GALA-MIBRAG GmbH (Quelle) - Pflanzung Versuchsfelder
11 3. Anbau und Wachstum Photos: GALA-MIBRAG GmbH (Quelle) - Pflanzung Versuchsfelder
12 3. Anbau und Wachstum Photos: IfN (Quelle) - Pflanzung Versuchsfeld AGRICOLA GmbH Hochschule Anhalt (FH) - Einsatz von Vetiveria-Gras zur Biogaserzeugung
13 3. Anbau und Wachstum Fazit der Pflanzversuche Überlebensrate: 3 78 % Auswertung der ersten Pflanzung von 2006 Parameter AUS JP TX Normal Maximale Wurzellänge cm 40,00 35,00 23,00 25/>50 fein Maximale Blattlänge cm 60,00 62,00 95,00 83,00 Masse Wurzel (nicht gewaschen) g 644, , ,00 281,00 Blattmasse g Frisch 313,00 558,00 479,00 297,00 g TS 109,21 180,79 165,49 100,50 4 Pflanzen je m² g Frisch 1252, , , ,00 ha t Frisch 12,52 22,32 19,16 11,88 Quelle: IfN Datenstand August 2007
14 4. Biogasproduktion Stufen der Untersuchungen Untersuchungen zur Silierung Batch-Gärversuche in Anlehnung an VDI 4630 Gärversuche in 100-Liter Gärreaktor Photo: Aufgearbeitetes Material zur TS-Bestimmung Photos: oben Silage, unten Gärreaktoren Hochschule Anhalt (FH)
15 4. Biogasproduktion Untersuchungen zur Silierung Vergleich unterschiedlicher Materialien (Sommer/Winterschnitt) Vergleich unterschiedlicher Silierhilfsmittel (Fa. Lactosan Energy / G) Vergleich unterschiedlicher Schnittlängen Vetiveria- Silage Mais-Silage Klee-Gras- Silage Rohprotein 9,4 % 7,4 % 16,4 % Rohasche 11 % 3,7 % 11,6 % ots 88 % 96,3 % 90,3 % Tabelle: Ausgewählte Silageparameter
16 4. Biogasproduktion Batch-Gärversuche in Anlehnung an VDI 4630 Ansatz der hergestellten Silagen in 500ml Gärgefäßen Inokulum (Faulschlamm) aus Klärwerk Köthen Auswertung der entstandenen Biogasmenge Photos: Batch-Gärstände
17 4. Biogasproduktion Batch-Gärversuche in Anlehnung an VDI 4630 Abbildung: typischer Verlauf der Biogasbildung
18 4. Biogasproduktion Batch-Gärversuche in Anlehnung an VDI 4630 Biogasbildung in drei Phasen Durchschnittliche Biogasbildungsrate in Abhängigkeit der Silierdauer (ml/h) Wochen Phase 1: 0-24h 6,34 8,37 10,10 6,96 6,53 6,14 5,33 1,94 Phase 2: h Phase 3: h 3,98 6,84 8,18 5,17 5,50 4,36 4,88 6,66 0,79 1,28 3,21 1,85 1,23 1,45 1,90 2,46 ml % t Phase 1: 0-24h 132,21 12,27 24 Phase 2: h Phase 3: h 667,13 61, ,47 26, Tabellen: Biogasbildungsraten in drei Phasen
19 4. Biogasproduktion Batch-Gärversuche in Anlehnung an VDI 4630 Biogasbildung [ml/gts] 400,00 350,00 300,00 250,00 200,00 150,00 100,00 50,00 0,00 Netto- Norm- Biogasbildung pro Gramm TS Vetiveria mit Frostschaden E 0,2g / 100ml E 0,2g / 200ml 0 Wochen 1 Woche 2 Wochen 3 Wochen 4 Wochen 5 Wochen 6 Wochen 7 Wochen 8 Wochen Silierdauer in Wochen
20 4. Biogasproduktion Batch-Gärversuche in Anlehnung an VDI 4630 Fazit Wintermaterial: Vergärung möglich Unterschiedliches Gärverhalten Abnahme der Gärausbeute bei zunehmender Silierdauer und gleicher Menge Silierhilfsmittel Zugabe höherer Konzentrationen des Silierhilfsmittels verbessert die Gärausbeute wieder. Die Zugabe höherer Feuchtigkeit ist sinnvoll Woche: 150 ml/gts Woche: 225 ml/gts Photos: IfN (Quelle) Winterfeld AGRICOLA GmbH
21 4. Biogasproduktion Batch-Gärversuche in Anlehnung an VDI 4630 Fazit Schnittgröße: Verkleinerung des Schnittmaterials vor Silierung führt zu Verbesserung der Bioverfügbarkeit und Gärausbeute 3-5 cm Material: ca. 150 ml/gots 132 ml/gts Feingehäckselt: ca. 225 ml/gots 198 ml/gts Photo: Vetiveria 3-5 cm Photo: Vetiveria fein
22 4. Biogasproduktion Batch-Gärversuche in Anlehnung an VDI 4630 Fazit Silierhilfsmittel: Einsatz lediglich bei geschädigten Material (z.b. sehr hoher TS-Gehalt) sinnvoll Variation der eingesetzten Konzentration und Art hat keinen Einfluss Stoffgruppe Biogasertrag [l/kg ots] Kohlenhydrate Proteine Fette Bioabfall Nachwachsende Rohstoffe Vetiveria (Batch!) 225 Tabelle: Vergleich von Biogaserträgen unterschiedlicher Substrate
23 4. Biogasproduktion Gärversuche in 100-Liter Gärreaktor Zur Zeit Anfahrbetrieb: Kontinuierlicher Betrieb Täglicher Fütterung mit 2 Liter Maische Silierte Vetiveria ohne Silierhilfsmittel Raumbelastung (Anfahrt): 2g ots/liter 520 g Feuchtmasse pro Tag Photo: 100-Liter Gärreaktoren Hochschule Anhalt (FH)
24 4. Biogasproduktion Gärversuche in 100-Liter Gärreaktor Diagramm: kumulierte Biogasbildung
25 4. Biogasproduktion Gärversuche in 100-Liter Gärreaktor
26 Fazit Vetiveria zizanioides zur Rekultivierung einsetzbar Mittelfristig steht durch Anwendung auf Problemflächen eine neue Pflanze für Biogasanlagen zur Verfügung. Monovergärung problematisch aufgrund von Mangelerscheinungen.
27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. KONTAKT: Hochschule Anhalt (FH) Professur für Bioprozesstechnik Bernburger Str Köthen
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