Ganzheitliche stoffliche und energetische Modellierung des Biogasbildungsprozesses
|
|
- Franka Wagner
- vor 8 Jahren
- Abrufe
Transkript
1 Ganzheitliche stoffliche und energetische Modellierung des Biogasbildungsprozesses Dissertation zur Erlangung des Grades Doktor-Ingenieurin der Fakultät für Maschinenbau der Ruhr-Universität Bochum von Mandy Gerber aus Schlema Bochum 2009
2 Dissertation eingereicht am: 24. August 2009 Tag der mündlichen Prüfung: 1. Oktober 2009 Erster Referent: Zweiter Referent: Prof. Dr.-Ing. Roland Span Prof. Dr.-Ing. Markus Grünewald
3 Danksagung Die vorliegende Arbeit begann unter der Leitung von Herrn Prof. Dr.-Ing. Roland Span am Lehrstuhl für Thermodynamik und Energietechnik der Universität Paderborn und wurde nach dessen Wechsel zum Lehrstuhl für Thermodynamik der Ruhr-Universität Bochum vollendet. Mein größter Dank gilt meinem Betreuer und Mentor Roland Span, der sich auf das Wagnis Biogas einließ, von dem ich unglaublich viel gelernt habe, der immer wieder durch seine fachliche Unterstützung meinen Blickwinkel erweiterte und stets an mich geglaubt hat. Vielen Dank auch an Herrn Grünewald für die Übernahme als Zweitgutachter und die Kollegen von E.ON Ruhrgas, vor allem an Herrn Claus Bonsen und an Herrn Jens Schiffers für die Zusammenarbeit und die Finanzierung dieses überaus interessanten Projektes. Mein besonderer Dank gilt auch Herrn Thorsten Blanke von RWE für die Bereitstellung von Messdaten der Biogasanlage Neurath und von typischen Substraten für experimentelle Untersuchungen, sowie Herrn Peter-Josef Köpp, der tausende Fragen ertragen und Besuche an der Biogasanlage jederzeit tatkräftig unterstützt hat. Für die wunderbare Unterstützung möchte ich auch meinem Biogas-Team am Lehrstuhl ganz herzlich danken, das immer mit höchstem Engagement und Interesse dabei war und so manche späte Arbeitsstunde oder Wochenenden geopfert hat, um zum Gelingen der Arbeit beizutragen, und Herrn Christian Grahmann und sein Werkstatt-Team für die kompetente und umfangreiche Unterstützung beim Aufbau des Biogaslabors. Frau Brigitte Weidner, Frau Sabine Kareth und Herrn Christian Vogt seien gedankt für die sehr wertvolle fachliche und persönliche Unterstützung. Ein großes Dankeschön geht an mein Korrekturteam, das viel Zeit geopfert hat und mich mit einigen Anmerkungen zum Verzweifeln, aber auch zum herzhaften Lachen gebracht hat. Mein besonderer Dank geht an die Mitarbeiter der Lehrstühle in Paderborn und in Bochum für die vielen hilfreichen Ratschläge und die angenehme und freundschaftliche Atmosphäre. Insbesondere seien die akademischen Oberräte erwähnt: Gerhard Herres in Paderborn, der zu jedem Problem umfangreiche Antworten geben konnte und Reiner Kleinrahm, der sich auch bei engstem Zeitplan immer als interessierter und hilfsbereiter Diskussionspartner erwies. Sehr herzlich bedanken möchte ich mich bei Herrn Frank Sander, mit dem ich fünf Jahre lang ein Büro geteilt habe, mit dem Leidensstrecken erträglicher wurden und Erfolge erfreulicher, der mir in der Zeit ein sehr guter Freund wurde, und bei Frau Judith Möller, die Herrn Sander zwar nicht ersetzen kann, ihn aber wunderbar vertritt. Abschließend möchte ich meiner Familie, Christian und meinen Freunden aus tiefstem Herzen danken, die in den letzten Jahren viele Entbehrungen hinnehmen mussten, mich dennoch moralisch immer sehr gestärkt haben.
4
5 Inhaltsverzeichnis Danksagung...III Inhaltsverzeichnis... V Abkürzungsverzeichnis... VIII Formelzeichen und Symbole... X 1 Einleitung Grundlagen des Biogasbildungsprozesses Abbauprozess Wachstumskinetik Einflussparameter Einfluss von Nährstoffen Einfluss von Inhibitoren Einfluss von Dissoziationsgleichgewicht, Ionengleichgewicht, ph- Wert und Alkalinität Einfluss des Phasengleichgewichts Einfluss der Temperatur Bilanzierung eines Fermenters Stoffliche Modellierung des Prozesses Überblick über existierende Modelle Auswahl geeigneter Modelle Beschreibung der ausgewählten Modelle Modell von Boyle Modell von Baserga Modell von Keymer & Schilcher Modell von Andrews & Graef Modell von Hill & Barth Anaerobic Digestion Model ADM Vergleich der ausgewählten Modelle Energetische Modellierung des Prozesses Aufbau einer Biogasanlage Produktion von Strom und Wärme Strombedarf Rührwerk Pumpe Feststoffeinbringung Wärmebedarf...51
6 VI Inhaltsverzeichnis Enthalpiebilanz Wärmeverlust Fermenterwand Wärmeverlust Fermenterdach Wärmeverlust Fermenterboden Dissipation Rührwerk Berechnung von Stoffdaten Molmasse Thermophysikalische Stoffdaten der Gasphase Thermophysikalische Zustandsgrößen der Flüssigphase Thermophysikalische Zustandsgrößen der Umgebungsluft Verdampfungsenthalpie von Wasser Dampfdruck Heizwert und Brennwert Datengrundlage zur Bewertung der Modelle Experimentelle Daten aus der Literatur Experimentelle Daten aus einem eigenen Biogaslabor Beschreibung der Batch-Versuche Beschreibung der kontinuierlichen Laborfermenter Beschreibung der kontinuierlichen Technikumsanlage Daten von großtechnischen Biogasanlagen Substratanalysen Verwendete Substrate Bewertung und Anwendung der Modelle Umsetzung der Modelle in Aspen Bewertung der stofflichen Bilanzierung Statische Modelle Kinetische Modelle Bewertung der energetischen Bilanzierung Vergleich mit einer großtechnischen Biogasanlage Einfluss von Stoffdaten auf die energetische Modellierung Durchführung von Parameterstudien Einfluss der Umgebungstemperatur Einfluss der Substrattemperatur Einfluss der Biogastemperatur Einfluss der Wandstärke der Wärmedämmung Einfluss der Beschickungsmenge Einfluss der Substratmischung Vergleich verschiedener Fermentertypen Zusammenfassung und Ausblick
7 Inhaltsverzeichnis VII Literaturverzeichnis Anhang...167
8 Abkürzungsverzeichnis AA AC ACM ADM1 ADP ATP BHKW BU BVS CCM CH CH 4 CO 2 COD Comp DGF DLG GC-MS GPS H 2 H 2 S HAC HBU HPR HS IAPWS IC IN IWA KTBL Amino Acids (Aminosäuren) Acetic Acid (Essigsäure) Aspen Custom Modeller Anaerobic Digestion Model No.1 Adenosindiphosphat Adenosintriphosphat Blockheizkraftwerk Butyric Acid (Buttersäure) Biological Volatile Solids (biologisch verfügbare Organik) Corn Cob Mix Carbohydrates (Kohlenhydrate) Methan Kohlendioxid Chemical Oxygen Demand (Chemischer Sauerstoffbedarf) Composite (Komposite) Deutsche Gesellschaft für Fettwissenschaft e.v. Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft Gaschromatograph kombiniert mit Massenspektrometer Ganzpflanzensilage Wasserstoff Schwefelwasserstoff Nicht-dissoziierte Essigsäure Nicht-dissoziierte Buttersäure Nicht-dissoziierte Propionsäure Nicht-dissoziiertes Substrat The International Association for the Properties of Water and Steam Inorganic Carbon (Anorganischer Kohlenstoff) Inorganic Nitrogen (Anorganischer Stickstoff) International Water Association Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.v.
9 Abkürzungsverzeichnis IX LCFA Lip MS MSR N 2 NADH Long Chain Fatty Acids (langkettige Fettsäuren) Lipide (Fette) Monosaccharide (Einfachzucker) Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik Stickstoff Nicotinsäureamid-Adenin-Dinukleotid NAWARO Nachwachsende Rohstoffe NfE NH 3 NH 4 -N O 2 ots PR Prot SO TOC TS UASB VA VDLUFA VFA VOA VS WLD Stickstofffreie Extraktstoffe Ammoniak Ammonium-Stickstoff Sauerstoff Organische Trockensubstanz Propionic Acid (Propionsäure) Protein Soluble Organics (lösliche Organik) Total Organic Carbon (gesamter organischer Kohlenstoff) Trockensubstanz Upflow Anaerobic Sludge Blanket Valeric Acid (Valeriansäure) Verband Deutscher landwirtschaftlicher Untersuchungs- und Forschungsanstalten Volatile Fatty Acids (flüchtige Fettsäuren) Volatile Organic Acids (flüchtige organische Säuren) Volatile Solids (organische Trockensubstanz) Wärmeleitfähigkeitsdetektor
10 Formelzeichen und Symbole Formelzeichen A [m²] Fläche A [-] Mischungskoeffizient b [m] Überströmlänge b R [m] Breite Rührerblatt c [kg/m³] Konzentration c m [kmol/m³] Molare Konzentration c p [kj/(kg K)] Spezifische Wärmekapazität C [divers] Koeffizient CF [divers] Conversion Factor (Umrechnungsfaktor) d [1/d] Durchmesser D [1/d] Verdünnungsrate E A [kj/kmol] Aktivierungsenergie f [-] Korrekturfaktor g [m/s²] Fallbeschleunigung Gr [-] Grashoff-Zahl h [m] Höhe h [kj/kg] Spezifische Enthalpie h geo [m] Geodätische Höhe h mo, [MJ/kmol] Molarer Brennwert h mu, [MJ/kmol] Molarer Heizwert h o [MJ/kg] Spezifischer Brennwert h R [m] Höhe Rührerblatt über Boden h u [MJ/kg] Spezifischer Heizwert h vu, [kwh/m³] Volumetrischer Heizwert H [J] Enthalpie H [W] Enthalpiestrom I [kg/m³] Inhibitorkonzentration k [W/(m² K)] Wärmedurchgangskoeffizienten k [1/d] Reaktionsrate
11 Formelzeichen und Symbole XI k b [kg/m³] Konzentrationsbeiwert k P [m] Rohrrauhigkeit K [Pa s] Konsistenzkoeffizient K [divers] Wachstumskonstante K a [-] Säurekonstante K D [1/d] Sterberate K H [mol/(l atm)] Henry-Konstante K I [1/d] Inhibitionskonstante K LA [1/d] Gastransferrate K S [kg/m³] Sättigungskonstante K P [kg/m³] Sättigungskonstante Produkt l ch [m] Charakteristische Länge L [m] Länge L [kg/m³] Kinetischer Parameter m [kg] Masse m [-] Kinetischer Parameter m [kg/s] Massenstrom M [kg/kmol] Molmasse n [1/s] Drehzahl n [-] Fließexponent n [-] Kinetischer Parameter n R [-] Anzahl Rührorgane Ne [-] Newton-Zahl NfE [Gew.-%] Anteil an N-freien Extraktstoffen Nu [-] Nusselt-Zahl ots [%TS] Organischer Trockensubstanzgehalt OLR [kg ots /(m³ d)] Organic Loading Rate (organische Faulraumbelastung) p [bar] Druck p char [kwh/t] Energetische Kenngröße ph [-] ph-wert pk a [-] pk a -Wert P [W] Leistung
12 XII Formelzeichen und Symbole P [kg/m³] Produktkonzentration * P [kg/m³] Kritische Produktkonzentration Pr [-] Prandtl-Zahl q [L/kg] Spezifische Gasausbeute Q [W] Wärmestrom Q Heat [W] Wärmebedarf r [m] Radius R [kj/(kmol K)] Individuelle Gaskonstante R [kmol/(m³ d)] Produktionsrate R m [kj/(kmol K)] Allgemeine Gaskonstante Re [-] Reynolds-Zahl S [kg/m³] Substratkonzentration * S [kg/m³] Kritische Substratkonzentration t [ C] Temperatur t [d] Zeit t L [d] Verzögerungszeit (Lag-Time) T [K] Temperatur T G [kmol/(m³ d)] Gasübergangsrate TS [%] Trockensubstanzgehalt u [m] Umfang v [m/s] Geschwindigkeit v m [m³/kmol] Molares Volumen V [m³] Volumen V [m³/h] Volumenstrom VQ [-] Abbaugrad x [-] Massenanteil X [kg/m³] Bakterienkonzentration Y [-] Umsatzrate y [-] Molanteil Z [-] Anzahl Rührblätter Δh V [kj/kg] Verdampfungsenthalpie Δ R h [kj/kg] Reaktionsenthalpie
13 Formelzeichen und Symbole XIII Symbole α [W/(m² K)] Wärmeübertragungskoeffizient α [rad] Winkel γ [rad] Anstellwinkel γ [1/s] Scherrate δ [m] Wandstärke η [-] Wirkungsgrad η [Pa s] Dynamische Viskosität η DEG [-] Abbaugrad η eff [Pa s] Effektive / Scheinbare dynamische Viskosität η el [-] Elektrischer Wirkungsgrad η th [-] Thermischer Wirkungsgrad θ [d] Verweilzeit λ [-] Druckverlustbeiwert λ [W/(m K)] Wärmeleitfähigkeit μ [1/d] Wachstumsrate ρ [kg/m³] Dichte σ [m] Kollisionsdurchmesser ψ [m³/m³] Volumenanteil Ω [-] Potentialparameter Indizes 0 Anfang / Eintritt 1 Ende / Austritt a A - Ac - AF b B BG c Umgebung Anionen Acetat-Ionen Acid-Former (Säurebildner) biologisch Bezugszustand Biogas Kohlenstoff
14 XIV Formelzeichen und Symbole c C C + CH CH4 CO2 d DEG DIG Diss eq ex G Ground h hyd H + H2S HAc HCO3 HPr i in IC Inert KoS L L / Loss Lateral Level Lip m chemisch Conversion (Umwandlung) Cations (Kationen) Kohlenhydrate Methan Kohlendioxid Dissolved (gelöst) Degradation (Abbau) Digestate (Gärrest) Dissipation Äquivalent Exhaust Gas (Abgas) Gas Boden Wasserstoff hydraulisch Wasserstoff-Ionen Schwefelwasserstoff Nicht dissoziierte Essigsäure Hydrogencarbonat Nicht dissoziierte Propionsäure Komponente innen Inorganic Carbon (Anorganischer Kohlenstoff) Inertstoffe Kosubstrate Liquid (flüssig) Verlust Mantel / Seite Füllstand Lipide Mittelwert
15 Formelzeichen und Symbole XV max M MF Mix n N NH3 NH4 o opt out ots OH - P Pipe Prot R R Ref Roof s s S SO SUB Surface T TC TOC VM w Wall Maximum Maintenance (Lebenserhaltung) Methane-Former (Methanbildner) Mischung Stickstoff Normzustand Ammoniak Ammonium Sauerstoff Optimal Außen Organische Trockensubstanz Hydroxid-Ionen Production (Produktion) Rohr Proteine Rührer Reduction (Reduzierung) Referenz Dach Schwefel Saturation (Sättigung) Substrat Soluble Organics Ausgangssubstrat Oberfläche Total (gesamt) Total Carbon (Gesamtkohlenstoff) Total Organic Carbon (Gesamter organischer Kohlenstoff) Volatile Matter Wasser Wand
16 XVI Formelzeichen und Symbole Wind X Z Wind Zellmasse Netto-Kationen
17 1 Einleitung In den letzten Jahrzehnten war die Biogas-Branche einem großen Wandel ausgesetzt. Nicht nur die Anzahl der in Deutschland errichteten Biogasanlagen stieg sprunghaft an, auch die Anlagengröße und damit die installierte Leistung entwickelten sich deutlich (siehe Abbildung 1-1). Während zu Beginn meist Bastler und ökologisch Versierte Haus- und Hofanlagen errichteten, wurden in den letzten Jahren großtechnische Biogasanlagen in den Vordergrund gestellt, bei denen der Druck auf ökonomische Gewinnmaximierung stetig zugenommen hat. Damit stieg auch das Interesse an einem grundlegenden Verständnis des Prozesses, da es für die Optimierung der Biogasbildung unabdingbar ist. Anlagenzahl EEG Anlagenzahl inst. Leistung Novelle EEG Novelle EEG installierte elektrische Leistung in MW * 2009* 0 Abbildung 1-1: Entwicklung der Anlagenzahl und der installierten elektrischen Leistung von Biogasanlagen in Deutschland (Prognose für die Jahre 2008 und 2009) [FNR 08] Die Untersuchung des Biogasbildungsprozesses erfolgt meist in Laboren, da Betreiber von großtechnischen Biogasanlagen das Risiko einer Verschlechterung der Gasproduktion aufgrund durchgeführter Parameterstudien in der Regel nicht eingehen möchten. Doch auch im Labor kann die Prozessstabilität unter bestimmten Versuchsbedingungen leiden. Parametervariationen können sogar zum Umkippen des Prozesses führen. Die Regeneration des Prozesses ist sehr langwierig. Prinzipiell ist die Dauer eines Versuches zur Untersuchung von Biogasbildungsprozessen sehr lang. Batch-Versuche zur Ermittlung der spezifischen Biogasausbeute eines Substrates oder Substratgemisches dauern etwa einen Monat. Bei Versuchen mit kontinuierlichen Biogasfermentern wird ein stationärer Zustand je
18 2 1 Einleitung nach hydraulischer Verweilzeit der Substrate im Fermenter erst nach mehreren Monaten erreicht, sodass eine umfangreiche Parameterstudie auch für nur einen Parameter Jahre in Anspruch nehmen kann. Um diese enormen Wartezeiten durch besser planbare Parameterstudien zu verkürzen und um das Risiko von Anlagenbetreibern zu reduzieren, soll der Biogasprozess modelliert werden. So können am Rechner beispielsweise optimale Substratgemische ausgewählt oder Auswirkungen von Schwankungen der Betriebsparameter untersucht werden. Eine Vielfalt an Modellen für die Berechnung des Biogasbildungsprozesses ist in der Literatur bereits vorhanden. Aus diesem Grund werden im Rahmen dieser Arbeit vielversprechende Modelle ausgewählt, überprüft und miteinander verglichen. Ohne Versuche aus Laboren und ohne Daten aus großtechnischen Biogasanlagen ist eine Überprüfung und Anpassung der Modelle natürlich nicht möglich. Dennoch wird sich der Aufwand bei zukünftigen Parameterstudien und Aufgabenstellungen zur Optimierung gegenüber reinen Untersuchungen im Labor reduzieren. Die Modelle können außerdem der Überwachung und Steuerung des Prozesses in großtechnischen Biogasfermentern dienen. Zwar wird durch die Produktion von Biogas und dessen Verwertung Energie produziert (meist Produktion von Strom und Wärme in einem BHKW), allerdings ist zum Aufrechterhalten des Prozesses Energie in Form von Wärme und Strom notwendig. Auch hier wird ein energetisches, ökologisches und ökonomisches Optimum angestrebt. Aus diesem Grund wird die stoffliche Bilanzierung mit den ausgewählten Modellen zusätzlich um eine energetische Bilanzierung erweitert. Die Modellierung wichtiger Bestandteile einer Biogasanlage, wie Pumpen, Wärmeübertrager oder Feststoffeinbringung, ermöglicht Studien zum optimalen Aufbau eines Biogasprozesses. Da die notwendige Wärme für den Fermenter meist mit der Abwärme aus dem BHKW gedeckt wird, die im Überschuss vorhanden ist, gerät die Wärmebilanz des Fermenters oft in den Hintergrund. Interessant wird die Wärmebilanz allerdings, wenn eine Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität mit anschließender Einspeisung in das Erdgasnetz angedacht ist. Dann stehen Wärme und Strom für den Gesamtprozess nicht mehr aus dem biogasbetriebenen BHKW zur Verfügung und müssen auf einem anderen Weg bereitgestellt werden, was zusätzliche Betriebs- und Investitionskosten verursacht. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit auch die Wärmebilanz des Fermenters ausführlich betrachtet.
19 2 Grundlagen des Biogasbildungsprozesses 2.1 Abbauprozess Der Biogasbildungsprozess ist ein anaerober mikrobiologischer Abbau von komplexer Organik zu einem Gas, welches hauptsächlich aus Methan (CH 4 ) und Kohlendioxid (CO 2 ) und geringen Anteilen an Spurenstoffen besteht (siehe Tabelle 2-1). Tabelle 2-1: Biogaszusammensetzung [IE 05] Gasbestandteil Schwankungsbreite Durchschnitt CH % 60% CO % 35% N 2 0,01-5 % 1% O 2 0,01-2 % 0,03% H 2 S mg/m³ 500 mg/m³ NH 3 0,01 2,5 mg/m³ 0,7 mg/m³ BTX < 0,1-5 mg/m³ < 0,1 mg/m³ Siloxane < 0,1-5 mg/m³ < 0,1 mg/m³ H 2 O 100 % relative Feuchte 100 % relative Feuchte Prinzipiell kann aus jeder organischen Substanz Biogas gebildet werden. In Biogasanlagen eingesetzt werden in erster Linie Wirtschaftsdünger (Gülle, Mist), nachwachsende Rohstoffe (NAWARO) und Abfälle aus der Lebensmittelindustrie, Landschaftspflege oder Agrarindustrie. Diese Ausgangssubstrate bestehen u. a. aus den komplexen organischen Bestandteilen Kohlenhydraten, Fetten und Eiweißen. Der Abbauprozess dieser Biopolymere kann in vier Stufen eingeteilt werden (siehe Abbildung 2-1): 1) Hydrolyse Da Mikroorganismen nicht fähig sind, komplexe Biopolymere zu spalten, müssen diese zunächst durch Enzyme in lösliche Polymere oder Monomere zersetzt werden [GuZe 83]. Die Geschwindigkeit, mit der dieser Abbau erfolgt (Hydrolyserate), ist abhängig von der Partikelgröße des Ausgangssubstrates und des Bio-
20 4 2 Grundlagen des Biogasbildungsprozesses polymers selbst. Lignin 1 wird beispielsweise sehr langsam bis gar nicht abgebaut, Glukose hingegen sehr schnell. Komplexe Organik 100% Bioverfügbare Organik Eiweiße Kohlenhydrate Fette 21% 40% 5% 34% Hydrolyse (Hydrolytische Enzyme) Aminosäuren, Zucker Fettsäuren 46% 20% 34% Propionat, Butyrat, etc 35% 12% 23% 11% 8% 11% Acidogenese (Säurebildende Bakterien) Acetogenese (Acetogene Bakterien) Acetat H 2, CO 2 70% 30% Methanogenese (Methanogene Bakterien) CH 4, CO 2 Abbildung 2-1: Abbaustufen des Biogasbildungsprozess mit prozentualem Substratstrom basierend auf COD 2 oder CH 4 -Equivalent; nur Netto Substratstrom (Differenz aus gesamtem Substratabbau und Bakterienmasse) [GuZe 83] 2) Acidogenese Die Acidogenese ist die Fermentation von Aminosäuren und Einfachzuckern sowie die anaerobe Oxidation der langkettigen Fettsäuren (LCFA) und Alkohole durch Versäuerungsbakterien (Säurebildner). Versäuerungsbakterien sind schnell 1 Lignin zählt zu den makromolekularen Kohlenhydraten. Es lagert sich als Feststoff in die pflanzliche Zellwand ein, was zur Stabilisierung und Verholzung führt. Insbesondere die Stengel einer Pflanze bzw. die Stämme bei Bäumen verfügen über einen hohen Anteil an Lignin. 2 COD: Chemical Oxygen Demand (Chemischer Sauerstoff Bedarf)
21 2 Grundlagen des Biogasbildungsprozesses 5 wachsende Bakterien mit einer minimalen Generationszeit 1 von ca. 30 min [Mos 83]. Die Generationszeit der Bakterien ist abhängig vom verwerteten Substrat, wie Abbildung 2-2 für die verschiedene Bakteriengruppen und deren Nährstoffe zeigt Minimum Maximum 120 Generationszeit in h Kohlenhydrate Proteine Lipide Buttersäure Propionsäure H2- Mischkultur 6 20 Acetat- Mischkultur Säurebildner Acetogene Bakterien Methanbildner Abbildung 2-2: Generationszeiten von Säurebildnern, Acetogenen Bakterien und Methanbildnern bei verschiedenen Substraten [Saa 88], [Zoe 82], [oro 68], [ZIM 82], [Kas 77], [CNM 83] Neben Kohlendioxid, Wasser und Wasserstoff werden in erster Linie Essigsäure, Propionsäure und Buttersäure gebildet. Buttersäure und Valeriansäure sind besonders bei proteinreichen Substraten von Bedeutung, da eine Reihe von Aminosäuren zu diesen Fettsäuren abgebaut wird [BPA 03]. Da die Bakterien durch den Abbau zu Essigsäure den größten Energiegewinn erzielen, ist dies auch die von den Mikroorganismen bevorzugte Reaktion [Mos 83]. 3) Acetogenese Während der Acetogenese erfolgt die anaerobe Oxidation der Zwischenprodukte aus der Acidogenese, in erster Linie der Abbau von Propionsäure und Buttersäure (außer Essigsäure). Buttersäure wird wahrscheinlich wie andere LCFA abgebaut. Propionsäure wird zu Essigsäure, Kohlendioxid und Wasserstoff abgebaut. Acetogene Bakterien vermehren sich relativ langsam mit einer minimalen Generationszeit von 1,5 bis 4,0 Tagen [Mos 83]. 1 Die Generationszeit von Bakterien ist die Zeit, in der sich die Bakterien durch Zellteilung verdoppeln. Bei einer geringen Generationszeit wachsen die Bakterien schneller und können so beispielsweise auf erhöhte oder wechselnde Nährstoffzufuhr schneller reagieren.
22 6 2 Grundlagen des Biogasbildungsprozesses 4) Methanogenese Erst während der Methanogenese wird Methan durch Methanbildner (Archaea) produziert, entweder durch die Umwandlung von Essigsäure oder durch die Umwandlung von Wasserstoff und Kohlendioxid. Obwohl die meisten Methanbildner Wasserstoff verwerten, spielt Essigsäure eine entscheidende Rolle, da ca. 70% der Methanproduktion über die Methylgruppe von Acetat produziert wird [McC 64]. Den Nachweis hierfür erbrachten beispielsweise Smith & Mah [SmMa 66] durch ihre Studie mit C 14 -dotierter Essigsäure. In ihren Versuchen stammten 73% des Methans aus Essigsäure. Methanbildner, die sich auf die Verwertung von Wasserstoff und Kohlendioxid spezialisiert haben, besitzen eine minimale Generationszeit von 6 Stunden. Da Methanbildner durch die Umwandlung von Essigsäure zu Methan deutlich weniger Energie gewinnen, liegt die minimale Generationszeit für essigsäureverzehrende Methanbildner bei 2 bis 3 Tagen. [Mos 83] Wie eng die Mikroorganismen der einzelnen Abbaustufen zusammenarbeiten und wie stark die Prozessschritte untereinander verzahnt sind, zeigt sich sehr deutlich am Beispiel der Wasserstoffbildung während der Acetogenese. Wasserstoff hat nach Kaspar eine sehr geringe durchschnittliche Verweilzeit im Fermenter von 0,4 s. Mit Hilfe des Diffusionskoeffzienten lässt sich damit der durchschnittlich zurückgelegte Weg des Wasserstoffs berechnen (bei 33 C: 76 µm). Der Wasserstoffverbrauch muss also in unmittelbarer Nachbarschaft der acetogenen Bakterien erfolgen. Unterschiedliche Bakterienarten bilden demnach im Fermenter Agglomerate. [Kas 77] Der schnelle Verbrauch von Wasserstoff ist wichtig, da dieser den Abbau von Fettsäuren zu Essigsäure und Wasserstoff während der Acetogenese hemmt. Die Anreicherung von Fettsäuren hemmt wiederum den gesamten Abbauprozess. Aus diesem Grund werden wasserstoffverbrauchende Methanbildner auch als der Autopilot der anaeroben Vergärung bezeichnet, da sie den gesamten Prozess regulieren können [Mos 83]. Für die Analyse des Abbauprozesses ist der langsamste Schritt besonders interessant, da er die Geschwindigkeit des gesamten Abbauprozesses bestimmt. Welche Abbaustufe der geschwindigkeitsbestimmende Schritt ist, hängt von der Konzentration der Ausgangssubstrate jeder einzelnen Stufe ab. Bei Ausgangssubstraten mit einem hohen Anteil an komplexen Biopolymeren stellt die Hydrolyse den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt dar, da die komplexen Verbindungen zunächst enzymatisch aufgespalten werden müssen [VeHa 99]. Leicht abbaubare Ausgangssubstrate werden schnell zu Essigsäure und Wasserstoff abgebaut, was zu einer Versäuerung und vor allem zur Hemmung der Methanbildner führt. Der geschwindigkeitsbestimmende Schritt ist in diesem Fall die Methanogenese.
23 2 Grundlagen des Biogasbildungsprozesses Wachstumskinetik Für die Modellierung von zeitabhängigen Gasproduktionsraten ist die Betrachtung der Wachstumskinetik von Mikroorganismen notwendig. Die Kinetik des Bakterienwachstums ist stark abhängig von den Wachstumsbedingungen und dem Medium, in dem sich die Mikroorganismen befinden. Nach der Art der Substratbereitstellung kann in diskontinuierliche und kontinuierliche Verfahren unterschieden werden. Bei einem diskontinuierlichen Verfahren (Batch-Verfahren) wird ein Behälter einmal befüllt. Der Substratabbau und die Gasproduktion ändern sich über die Laufzeit, wodurch sich die Wachstumsbedingungen der Mikroorganismen ständig ändern. Bei kontinuierlich arbeitenden Anlagen strömt permanent ein Substratstrom in ein offenes System ein und aus. Bei stationären Prozessen stellt sich ein Fließgleichgewicht ein, sodass der Substratstrom sowie die Gasproduktion konstant sind. Für die Mikroorganismen herrschen dann immer die gleichen Wachstumsbedingungen. Phasen des Bakterienwachstums Wie bei jedem lebenden Wesen ist auch der Lebenszyklus von Bakterienzellen durch verschiedene Wachstumsphasen gekennzeichnet, wie Abbildung 2-3 zeigt. Insbesondere bei diskontinuierlichen Batch-Verfahren oder bei dynamischer Fahrweise kontinuierlicher Verfahren können ein deutlich aktives Zellwachstum oder ein Absterben von Zellen beobachtet werden. Da die Organismen ständig variierenden Konzentrationen an Nährstoffen und Inhibitoren 1 ausgesetzt sind, kommt es zu einer fortlaufenden Adaption der Bakterienkulturen und häufig zu kleinen Verzögerungen, wodurch sich messbare Abweichungen bei den kinetischen Parametern ergeben [Wol 91]. Die kinetischen Parameter zur Beschreibung des Bakterienwachstums eines diskontinuierlichen Prozesses sind aus diesem Grund nicht ohne weiteres auf stationäre Verfahren übertragbar. Der exakte Kurvenverlauf der Bakterienkonzentration und des Wachstums in Abbildung 2-3 ist abhängig von einer Reihe von Faktoren, wie Umgebungsbedingungen, Substratart und -konzentration, Bakterienart, Anfangskonzentration der Bakterien, den physiologischen Bedingungen des Inoculums 2 oder eine eventuelle Beschädigung der Zelle durch Hitze, Strahlung oder toxische Chemikalien. Wird eine Bakterienkultur mit einem frischen Medium in Kontakt gebracht, tritt je nach Lebensgeschichte der Kultur und den Wachstumsbedingungen eine längere oder kürzere Verzögerung des Wachstums ein. Sind die Zellen trotz einer Beschädigung noch lebensfähig, benötigen sie Zeit für die 1 Inhibitoren sind Hemmstoffe, die in gewissen Konzentrationen den Abbauprozess einschränken oder unterbinden. 2 Inoculum ist ein Material, welches Bakterien enthält und zum Animpfen von Ausgangssubstraten verwendet wird.
24 8 2 Grundlagen des Biogasbildungsprozesses Reparatur des Schadens. Auch unbeschädigte Zellen können in fremden Medien das Zellwachstum nicht sofort wieder aufnehmen, wenn ihnen lebenswichtige Bestandteile fehlen, die sie erst synthetisieren müssen. Diese Ruhephase wird Lag-Phase genannt und ist in Abbildung 2-3 als Phase 1 eingezeichnet. Bei ähnlicher Zusammensetzung von Ausgangssubstrat und Inoculum und bei annähernd gleichen Wachstumsbedingungen kann diese Phase häufig vernachlässigt werden. Abbildung 2-3: Wachstumsphasen einer Bakterienkultur [Mon 49] Das Wachstum der Mikroorganismen findet hauptsächlich in der exponentiellen Phase statt (Phase 3 in Abbildung 2-3). Während der exponentiellen Phase ist die Geschwindigkeit des Bakterienwachstums konstant. Der Übergang zwischen Lag- Phase und exponentieller Phase wird Beschleunigungsphase genannt (Phase 2 in Abbildung 2-3). Hier steigt die Wachstumsgeschwindigkeit an. Auch die Beschleunigungsphase wird wie die Lag-Phase in Berechnungen häufig vernachlässigt. Das Wachstum der exponentiellen Phase nimmt erst wieder ab, wenn: 1) die Nährstoffe verbraucht sind, 2) sich toxische Produkte anreichern, 3) sich aufgrund des Substratabbaus das Ionengleichgewicht und dadurch der ph-wert ändert, oder 4) veränderte Umgebungsbedingungen dies verursachen. Durch diese Effekte wird die Verzögerungsphase eingeleitet (Phase 4 in Abbildung 2-3). Sie zieht sich solange hin, bis das Wachstum den Wert Null annimmt. Dann schließt sich die stationäre Phase an (Phase 5 in Abbildung 2-3). In der stationären Phase bleibt die Anzahl an Mikroorganismen konstant. Viele Zellfunktionen, wie der Energiemetabolismus oder biosynthetische Prozesse, finden aber weiterhin statt. Verzögerungsphase und stationäre Phase sind häufig nur sehr kurz und aus diesem Grund oft kaum spürbar.
25 2 Grundlagen des Biogasbildungsprozesses 9 Werden der Zustand des Mediums oder die Wachstumsbedingungen nach der stationären Phase nicht von außen geändert, sterben die Mikroorganismen ab (Phase 6 in Abbildung 2-3). Auch die Absterbephase besitzt einen exponentiellen Verlauf, wobei die Geschwindigkeit des Absterbens normalerweise bedeutend langsamer ist als die beim exponentiellen Wachstum. In Tabelle 2-2 sind die einzelnen Wachstumsphasen zusammengefasst. Tabelle 2-2: Phasen des Bakterienwachstums bei diskontinuierlichen Verfahren Phase Wachstum 1 Lag-Phase Null 2 Beschleunigungsphase Ansteigend 3 Exponentielle Phase Konstant 4 Verzögerungsphase Sinkend 5 Stationäre Phase Null 6 Absterbephase Negativ Wachstumsrate Die Konzentration an Mikroorganismen in einem bestimmten Volumen kann als Zellkonzentration oder als Bakteriendichte angegeben werden. Die Zellkonzentration ist die Anzahl an Bakterienzellen in einem bestimmten Volumen. Die Bakteriendichte kennzeichnet die Trockenmasse an Bakterien in einem bestimmten Volumen. Wird von einer konstanten durchschnittlichen Bakteriengröße ausgegangen, ist die Wachstumsrate der Zellkonzentration und der Bakteriendichte äquivalent. Je nach Wachstumsbedingungen können Zellen aber unterschiedliche Größen aufweisen. Bei sehr guten Wachstumsbedingungen steigen die Bakteriengröße und damit auch die Masse und die Bakteriendichte stärker an als die Zellkonzentration. Die Wachstumsrate ist dann für Bakteriendichte und Zellkonzentration nicht mehr gleich. Zur vereinfachten Nutzung von Umsatzraten, wo beispielsweise die aus einer bestimmten Substratmasse gebildete Bakterienmasse ermittelt werden kann, wird hier die Bakteriendichte X genutzt. Die Änderung der Bakteriendichte in einem Medium in Abhängigkeit von der Zeit dx/dt stellt die Wachstumsgeschwindigkeit dar. Die Wachstumsrate µ ist eine spezifische Wachstumsgeschwindigkeit, da sie auf die Ausgangskonzentration an Bakterien bezogen ist:
Biologie der Biogaserzeugung
Biologie der Biogaserzeugung Peter Institut für Technologie and Biosystemtechnik Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft (FAL) ZNR Biogastagung, Bad Sassendorf-Ostinghausen, 02.04. 2003 Biologie der
MehrParameter zur Bewertung von Betriebsproblemen bei Faulbehältern. Karl Svardal
Parameter zur Bewertung von Betriebsproblemen bei Faulbehältern Karl Svardal Institut für Wassergüte, Ressourcenmanagement und Abfallwirtschaft Technische Universität Wien Einleitung mesophile Schlammfaulung
MehrChem. Grundlagen. ure-base Begriff. Das Protonen-Donator-Akzeptor-Konzept. Wasserstoff, Proton und Säure-Basen. Basen-Definition nach Brønsted
Der SäureS ure-base Begriff Chem. Grundlagen Das Protonen-Donator-Akzeptor-Konzept Wasserstoff, Proton und Säure-Basen Basen-Definition nach Brønsted Wasserstoff (H 2 ) Proton H + Anion (-) H + = Säure
MehrDissoziation, ph-wert und Puffer
Dissoziation, ph-wert und Puffer Die Stoffmengenkonzentration (molare Konzentration) c einer Substanz wird in diesem Text in eckigen Klammern dargestellt, z. B. [CH 3 COOH] anstelle von c CH3COOH oder
MehrNachwachsenden Rohstoffen im Energiepark BürstadtB
Vergärung rung von Abfällen und Nachwachsenden Rohstoffen im Energiepark BürstadtB Prof. Dr. Thomas HügleH Demetrion AG Folie1 Bioabfallanlage nach Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) Nr. 8.6 Sp.2 lit.
Mehr3. Säure-Base-Beziehungen
3.1 Das Ionenprodukt des Wassers In reinen Wasser sind nicht nur Wassermoleküle vorhanden. Ein kleiner Teil liegt als Ionenform H 3 O + und OH - vor. Bei 25 C sind in einem Liter Wasser 10-7 mol H 3 O
MehrFermenterbiologie. Biogas Betreiberschulung 2008 Südtirol. Vortragender: Dr. Richard Moosbrugger
Fermenterbiologie Biogas Betreiberschulung 2008 Südtirol Vortragender: Dr. Richard Moosbrugger Übersicht 1. Grundlagen Abbau organischer Substanzen 2. Prozessfaktoren Temperatur, ph, Versäuerung, Gasproduktion
MehrÜbungen zur VL Chemie für Biologen und Humanbiologen 05.12.2011 Lösung Übung 6
Übungen zur VL Chemie für Biologen und Humanbiologen 05.12.2011 Lösung Übung 6 Thermodynamik und Gleichgewichte 1. a) Was sagt die Enthalpie aus? Die Enthalpie H beschreibt den Energiegehalt von Materie
Mehr6. Reaktionsgleichungen 6.1 Chemisches Reaktionsschema Wortschema Reaktionsschema Beispiel 1: Kupfer und Schwefel Vorzahlen
6. Reaktionsgleichungen 6.1 Chemisches Reaktionsschema Das Wortschema benennt die Ausgangsstoffe und die Reaktionsprodukte einer chemischen Reaktion. Das Reaktionsschema sagt zusätzlich etwas über das
Mehrgeben. Die Wahrscheinlichkeit von 100% ist hier demnach nur der Gehen wir einmal davon aus, dass die von uns angenommenen
geben. Die Wahrscheinlichkeit von 100% ist hier demnach nur der Vollständigkeit halber aufgeführt. Gehen wir einmal davon aus, dass die von uns angenommenen 70% im Beispiel exakt berechnet sind. Was würde
MehrBand 2, Thema 3 Perpetual Preservation System Karbonathärte, Kraft des Wasserstoffs und Kohlendioxid Das KH, ph und CO2 Verhältnis.
Band 2, Thema 3 Nachdem wir uns in den vorherigen Artikeln dem Nitrat, Phosphat, Calcium, Magnesium und der Gesamthärte zugewendet haben, wollen wir nun die Karbonathärte (KH), Kohlendioxid (CO2) und die
Mehr6. Tag: Chemisches Gleichgewicht und Reaktionskinetik
6. Tag: Chemisches Gleichgewicht und Reaktionskinetik 1 6. Tag: Chemisches Gleichgewicht und Reaktionskinetik 1. Das chemische Gleichgewicht Eine chemische Reaktion läuft in beiden Richtungen ab. Wenn
Mehrc C 2 K = c A 2 c B 2mol /l 2 0,5mol /l 2 4 mol /l K =4l /mol
Berechnungen zum Massenwirkungsgesetz 1/13 Jakob 2010 Fall 1a: Gegeben: Gleichgewichtskonzentrationen aller Stoffe; Gesucht: Gleichgewichtskonstante Die Reaktion 2A + B 2C befindet sich im Gleichgewicht.
MehrÜbungen zur VL Chemie für Biologen und Humanbiologen 04.11.2011 Lösung Übung 2
Übungen zur VL Chemie für Biologen und Humanbiologen 04.11.2011 Lösung Übung 2 1. Wie viel mol Eisen sind in 12 x 10 23 Molekülen enthalten? ca. 2 Mol 2. Welches Volumen Litern ergibt sich wenn ich 3 mol
MehrFlüchtige organische Säuren. Skript Kapitel 5.5.2, Seite 108
Flüchtige organische Säuren Skript Kapitel 5.5.2, Seite 108 201409_V1_#1 Schlammfaulung allgemein Die Schlammfaulung dient der Stabilisierung von Klärschlämmen Dazu wird eine anaerobe (sauerstofffreie)
MehrUnterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form. Auszug aus: Übungsbuch für den Grundkurs mit Tipps und Lösungen: Analysis
Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form Auszug aus: Übungsbuch für den Grundkurs mit Tipps und Lösungen: Analysis Das komplette Material finden Sie hier: Download bei School-Scout.de
MehrLineargleichungssysteme: Additions-/ Subtraktionsverfahren
Lineargleichungssysteme: Additions-/ Subtraktionsverfahren W. Kippels 22. Februar 2014 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 2 2 Lineargleichungssysteme zweiten Grades 2 3 Lineargleichungssysteme höheren als
MehrÜbung 5 : G = Wärmeflussdichte [Watt/m 2 ] c = spezifische Wärmekapazität k = Wärmeleitfähigkeit = *p*c = Wärmediffusität
Übung 5 : Theorie : In einem Boden finden immer Temperaturausgleichsprozesse statt. Der Wärmestrom läßt sich in eine vertikale und horizontale Komponente einteilen. Wir betrachten hier den Wärmestrom in
Mehr8.2 Thermodynamische Gleichgewichte, insbesondere Gleichgewichte in Mehrkomponentensystemen Mechanisches und thermisches Gleichgewicht
8.2 Thermodynamische Gleichgewichte, insbesondere Gleichgewichte in Mehrkomponentensystemen Mechanisches und thermisches Gleichgewicht 8.2-1 Stoffliches Gleichgewicht Beispiel Stickstoff Sauerstoff: Desweiteren
MehrChemie Zusammenfassung KA 2
Chemie Zusammenfassung KA 2 Wärmemenge Q bei einer Reaktion Chemische Reaktionen haben eine Gemeinsamkeit: Bei der Reaktion wird entweder Energie/Wärme frei (exotherm). Oder es wird Wärme/Energie aufgenommen
Mehr8.2 Thermodynamische Gleichgewichte, insbesondere Gleichgewichte in Mehrkomponentensystemen Mechanisches und thermisches Gleichgewicht
8.2 Thermodynamische Gleichgewichte, insbesondere Gleichgewichte in Mehrkomponentensystemen Mechanisches und thermisches Gleichgewicht 8.2-1 Stoffliches Gleichgewicht Beispiel Stickstoff Sauerstoff: Desweiteren
MehrCrashkurs Säure-Base
Crashkurs Säure-Base Was sind Säuren und Basen? Welche Eigenschaften haben sie?` Wie reagieren sie mit Wasser? Wie reagieren sie miteinander? Wie sind die Unterschiede in der Stärke definiert? Was ist
Mehr1/6. Welche Antwort ist richtig: Wie entsteht aus organischen Kohlenstoffverbindungen das gasförmige Kohlendioxid?
1/6 Der Kohlenstoffkreislauf Arbeitsblatt B Material: Inhalte des Factsheets Grundlagen zum Klimawandel Der Wasserkreislauf (siehe Arbeitsblatt A) ist leicht erklärt: Wasser verdunstet, in höheren Schichten
MehrDie Biogasanlage. GFS von Franziska Marx
Die Biogasanlage GFS von Franziska Marx Inhalt Geschichte Die Biomasse Das Biogas Funktion der Biogasanlage Der Gärprozess Die Aufbereitung Biogasanlagen in der Umgebung Wirtschaftlichkeit Bedeutung der
MehrThermodynamik. Basics. Dietmar Pflumm: KSR/MSE. April 2008
Thermodynamik Basics Dietmar Pflumm: KSR/MSE Thermodynamik Definition Die Thermodynamik... ist eine allgemeine Energielehre als Teilgebiet der Chemie befasst sie sich mit den Gesetzmässigkeiten der Umwandlungsvorgänge
MehrMusterprüfung Chemie Klassen: MPL 09 Datum: 14. 16. April 2010
1 Musterprüfung Chemie Klassen: MPL 09 Datum: 14. 16. April 2010 Themen: Metallische Bindungen (Skript S. 51 53, inkl. Arbeitsblatt) Reaktionsverlauf (Skript S. 54 59, inkl. Arbeitsblatt, Merke, Fig. 7.2.1
MehrB Chemisch Wissenwertes. Arrhénius gab 1887 Definitionen für Säuren und Laugen an, die seither öfter erneuert wurden.
-I B.1- B C H E M I S C H W ISSENWERTES 1 Säuren, Laugen und Salze 1.1 Definitionen von Arrhénius Arrhénius gab 1887 Definitionen für Säuren und Laugen an, die seither öfter erneuert wurden. Eine Säure
MehrSoja-Lebensmittel - Quelle von hochwertigem Eiweiß
Soja-Lebensmittel - Quelle von hochwertigem Eiweiß Thesenpapier des wissenschaftlichen Beirats der ENSA Einleitung Eiweiß ist ein wichtiger Grundnährstoff, der für das Wachstum und die Reparatur aller
MehrBruttoreaktionen sagen nichts darüber aus, wie der Umsatz tatsächlich abläuft.
7. Chemische Stoffumwandlungen 7.1 Massenbilanz bei chemischen Stoffumwandlungen Bruttoreaktionen, z. B. die Knallgasreaktion H 2 + ½ O 2 = H 2 O, beschreiben die Mengenverhätnisse beim Umsatz H 2 zu O
MehrUnterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form. Auszug aus: Lernwerkstatt: Chemie um uns herum. Das komplette Material finden Sie hier:
Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form Auszug aus: : Chemie um uns herum Das komplette Material finden Sie hier: Download bei School-Scout.de Inhaltsverzeichnis: Dieter Schütz / pixelio.de
MehrSäure-Base Titrationen. (Seminar zu den Übungen zur quantitativen Bestimmung von Arznei-, Hilfs- und Schadstoffen)
Säure-Base Titrationen (Seminar zu den Übungen zur quantitativen Bestimmung von Arznei-, Hilfs- und Schadstoffen) 1. Gehaltsbestimmung von Salzsäure HCl ist eine starke Säure (fast zu 100% dissoziiert)
MehrMonod-Kinetik. Peter Bützer
Monod-Kinetik Peter Bützer Inhalt 1 Einleitung... 1 1.1 Modell... 1 1.2 Modellannahmen... 2 1. Gleichung... 2 1.4 Drei Fälle... 2 Simulation, Systemdynamik... 2.1 Simulationsdiagramm (Typ 1)... 2.2 Dokumentation
MehrSimulationstechnik I Einführung in die Simulationstechnik
Simulationstechnik I Einführung in die Simulationstechnik Modellierung und Simulation in der Verfahrenstechnik Teil 1: Praktische Übung Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Marquardt Jürgen Hahn, Ph.D. Lehrstuhl für
MehrElektrolyte. (aus: Goldenberg, SOL)
Elektrolyte Elektrolyte leiten in wässriger Lösung Strom. Zu den Elektrolyten zählen Säuren, Basen und Salze, denn diese alle liegen in wässriger Lösung zumindest teilweise in Ionenform vor. Das Ostwaldsche
MehrBiogas Wie geht denn das?
Biogas Wie geht denn das? Natürliche Energiegewinnung Arthur Wellinger Co-Geschäftsleiter Verastaltung KoFo 4. November 2011 Wer sind wir? B-CH ging im März 2011 aus dem Biogas Forum, BiomassEnergie und
MehrKleines Wasserlexikon
Kleines Wasserlexikon Lösung von Kohlenstoffdioxid. Kohlenstoffdioxid CO 2 ist leicht wasserlöslich und geht mit manchen Inhaltsstoffen des Wassers auch chemische Reaktionen ein. In einem ersten Schritt
MehrÜbungsblatt zu Säuren und Basen
1 Übungsblatt zu Säuren und Basen 1. In einer wässrigen Lösung misst die Konzentration der Oxoniumionen (H 3 O + ) 10 5 M. a) Wie gross ist der ph Wert? b) Ist die Konzentration der OH Ionen grösser oder
MehrBetriebsfeld und Energiebilanz eines Ottomotors
Fachbereich Maschinenbau Fachgebiet Kraft- u. Arbeitsmaschinen Fachgebietsleiter Prof. Dr.-Ing. B. Spessert März 2013 Praktikum Kraft- und Arbeitsmaschinen Versuch 1 Betriebsfeld und Energiebilanz eines
MehrProfessionelle Seminare im Bereich MS-Office
Der Name BEREICH.VERSCHIEBEN() ist etwas unglücklich gewählt. Man kann mit der Funktion Bereiche zwar verschieben, man kann Bereiche aber auch verkleinern oder vergrößern. Besser wäre es, die Funktion
MehrFachtagung: Effizienzsteigerung von Biogasanlagen
NaRoTec e.v. & Landwirtschaftskammer NRW mit dem Zentrum für nachwachsende Rohstoffe NRW Fachtagung: Effizienzsteigerung von Biogasanlagen 10. November 2011 im Landwirtschaftszentrum Haus Düsse 1 LUFA
MehrOECD Programme for International Student Assessment PISA 2000. Lösungen der Beispielaufgaben aus dem Mathematiktest. Deutschland
OECD Programme for International Student Assessment Deutschland PISA 2000 Lösungen der Beispielaufgaben aus dem Mathematiktest Beispielaufgaben PISA-Hauptstudie 2000 Seite 3 UNIT ÄPFEL Beispielaufgaben
MehrKapiteltest 1.1. Kapiteltest 1.2
Kapiteltest 1.1 a) Perchlorsäure hat die Formel HClO 4. Was geschieht bei der Reaktion von Perchlorsäure mit Wasser? Geben Sie zuerst die Antwort in einem Satz. Dann notieren Sie die Reaktionsgleichung.
MehrSommerstagnation (Ökosystem See)
Thema: Sommerstagnation (Ökosystem See) Klasse: 09/10 Umfang: < 1 Stunde Differenzierungsform (Wonach?) ZIEL methodische Kompetenzen Lerntempo soziale Kompetenz Leistungsfähigkeit Interesse Fähigkeit z.
MehrProtokoll des Versuches 7: Umwandlung von elektrischer Energie in Wärmeenergie
Name: Matrikelnummer: Bachelor Biowissenschaften E-Mail: Physikalisches Anfängerpraktikum II Dozenten: Assistenten: Protokoll des Versuches 7: Umwandlung von elektrischer Energie in ärmeenergie Verantwortlicher
MehrLösungen zu den Übungsaufgaben zur Thematik Säure/Base (Zwei allgemeine Hinweise: aus Zeitgründen habe ich auf das Kursivsetzen bestimmter Zeichen
Lösungen zu den Übungsaufgaben zur Thematik Säure/Base (Zwei allgemeine Hinweise: aus Zeitgründen habe ich auf das Kursivsetzen bestimmter Zeichen verzichtet; Reaktionsgleichungen sollten den üblichen
MehrKatalysatoren - Chemische Partnervermittlung im virtuellen Labor
Seite 1 von 6 Katalysatoren - Chemische Partnervermittlung im virtuellen Labor Katalysatoren Der Katalysator in der Großindustrie Was passiert im Inneren? Das virtuelle Labor. Katalysatoren Katalysatoren
Mehr2. Chemische Reaktionen und chemisches Gleichgewicht
2. Chemische Reaktionen und chemisches Gleichgewicht 2.1 Enthalpie (ΔH) Bei chemischen Reaktionen reagieren die Edukte zu Produkten. Diese unterscheiden sich in der inneren Energie. Es gibt dabei zwei
MehrIT-Governance und Social, Mobile und Cloud Computing: Ein Management Framework... Bachelorarbeit
IT-Governance und Social, Mobile und Cloud Computing: Ein Management Framework... Bachelorarbeit zur Erlangung des akademischen Grades Bachelor of Science (B.Sc.) im Studiengang Wirtschaftswissenschaft
MehrEinfache Varianzanalyse für abhängige
Einfache Varianzanalyse für abhängige Stichproben Wie beim t-test gibt es auch bei der VA eine Alternative für abhängige Stichproben. Anmerkung: Was man unter abhängigen Stichproben versteht und wie diese
MehrWie oft soll ich essen?
Wie oft soll ich essen? Wie sollen Sie sich als Diabetiker am besten ernähren? Gesunde Ernährung für Menschen mit Diabetes unterscheidet sich nicht von gesunder Ernährung für andere Menschen. Es gibt nichts,
MehrÜbungsaufgaben Physikalische Chemie
Übungsaufgaben Physikalische Chemie A1. Welchen Druck übt gasförmiger Stickstoff mit einer Masse von 2,045 g bei 21 C in einem Gefäß mit einem Volumen von 2,00 l aus? A2. In Haushaltgeräten zur Erzeugung
Mehr5.1. Kinetische Gastheorie. Ziel: Der Gasdruck: Kolben ohne Reibung, Gasatome im Volumen V Wie groß ist F auf den Kolben?
5.1. Kinetische Gastheorie z.b: He-Gas : 3 10 Atome/cm diese wechselwirken über die elektrische Kraft: Materie besteht aus sehr vielen Atomen: gehorchen den Gesetzen der Mechanik Ziel: Verständnis der
MehrBericht Nr. H.0906.S.633.EMCP-k
Beheizung von Industriehallen - Rechnerischer Vergleich der Wärmeströme ins Erdreich bei Beheizung mit Deckenstrahlplatten oder Industrieflächenheizungen Auftragnehmer: HLK Stuttgart GmbH Pfaffenwaldring
MehrUNIVERSITÄT HOHENHEIM Landesanstalt für Agrartechnik & Simon Zielonka Untersuchungen zur Entwicklung eines optimalen Verfahrens der Vergärung von Grassilage durch zweiphasige Prozessführung mit Bioleaching
MehrBerechnung der Erhöhung der Durchschnittsprämien
Wolfram Fischer Berechnung der Erhöhung der Durchschnittsprämien Oktober 2004 1 Zusammenfassung Zur Berechnung der Durchschnittsprämien wird das gesamte gemeldete Prämienvolumen Zusammenfassung durch die
MehrBehandlung von Biogas-Gärsubstraten und Gärresten im Rahmen der Feld-Stall-Bilanz gemäß Düngeverordnung 5 mit dem Programm Düngebilanz
8.9.2005 Behandlung von Biogas-Gärsubstraten und Gärresten im Rahmen der Feld-Stall-Bilanz gemäß Düngeverordnung 5 mit dem Programm Düngebilanz Bei in Biogasanlagen eingebrachten Substraten und den daraus
MehrGase, Flüssigkeiten, Feststoffe
Gase, Flüssigkeiten, Feststoffe Charakteristische Eigenschaften der Aggregatzustände Gas: Flüssigkeit: Feststoff: Nimmt das Volumen und die Form seines Behälters an. Ist komprimierbar. Fliesst leicht.
MehrDer Leverage-Effekt wirkt sich unter verschiedenen Umständen auf die Eigenkapitalrendite aus.
Anhang Leverage-Effekt Leverage-Effekt Bezeichnungs- Herkunft Das englische Wort Leverage heisst Hebelwirkung oder Hebelkraft. Zweck Der Leverage-Effekt wirkt sich unter verschiedenen Umständen auf die
MehrEin Puffer ist eine Mischung aus einer schwachen Säure/Base und ihrer Korrespondierenden Base/Säure.
2.8 Chemische Stoßdämpfer Puffersysteme V: ph- Messung eines Gemisches aus HAc - /AC - nach Säure- bzw Basen Zugabe; n(naac) = n(hac) > Acetat-Puffer. H2O Acetat- Puffer H2O Acetat- Puffer Die ersten beiden
MehrMean Time Between Failures (MTBF)
Mean Time Between Failures (MTBF) Hintergrundinformation zur MTBF Was steht hier? Die Mean Time Between Failure (MTBF) ist ein statistischer Mittelwert für den störungsfreien Betrieb eines elektronischen
MehrLehrabschlussprüfungs Vorbereitungskurs Rauchfangkehrer. Brennstoffe. Wir Unterscheiden grundsätzlich Brennstoffe in:
Lehrabschlussprüfungs Vorbereitungskurs Rauchfangkehrer Wir Unterscheiden grundsätzlich in: Feste Flüssige Gasförmige Biomasse Feste Torf Holz Kohle Brikett Koks Anthrazit Holz: Anwendung: Kachelofen,
MehrTechnische Thermodynamik
Kalorimetrie 1 Technische Thermodynamik 2. Semester Versuch 1 Kalorimetrische Messverfahren zur Charakterisierung fester Stoffe Namen : Datum : Abgabe : Fachhochschule Trier Studiengang Lebensmitteltechnik
MehrInhaltsverzeichnis. Seite 2
Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung... 1 2 Konstruktionsbeschreibung...1 3 Berechnungsgrundlagen...2 4 Randbedingungen für die Berechnung... 4 5 Berechnungsergebnisse...4 6 Ergebnisinterpretation... 5 7 Zusammenfassung...
MehrFunktion einer Biogasanlage. Ein Vortrag von Christian Melang & Alexander Pledl
Funktion einer Biogasanlage Ein Vortrag von Christian Melang & Alexander Pledl Energiehaushalt der Erde - hoher Verbrauch auf der ganzen Welt - größtenteils mit fossilen Brennstoffen erzeugte Energie (Problem)
MehrOrientierungstest für angehende Industriemeister. Vorbereitungskurs Physik
Orientierungstest für angehende Industriemeister Vorbereitungskurs Physik Production Technologies Erlaubte Hilfsmittel: Formelsammlung Taschenrechner Maximale Bearbeitungszeit: 1 Stunde Provadis Partner
MehrPädagogik. Melanie Schewtschenko. Eingewöhnung und Übergang in die Kinderkrippe. Warum ist die Beteiligung der Eltern so wichtig?
Pädagogik Melanie Schewtschenko Eingewöhnung und Übergang in die Kinderkrippe Warum ist die Beteiligung der Eltern so wichtig? Studienarbeit Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung.2 2. Warum ist Eingewöhnung
MehrWürfelt man dabei je genau 10 - mal eine 1, 2, 3, 4, 5 und 6, so beträgt die Anzahl. der verschiedenen Reihenfolgen, in denen man dies tun kann, 60!.
040304 Übung 9a Analysis, Abschnitt 4, Folie 8 Die Wahrscheinlichkeit, dass bei n - maliger Durchführung eines Zufallexperiments ein Ereignis A ( mit Wahrscheinlichkeit p p ( A ) ) für eine beliebige Anzahl
Mehr14. Minimale Schichtdicken von PEEK und PPS im Schlauchreckprozeß und im Rheotensversuch
14. Minimale Schichtdicken von PEEK und PPS im Schlauchreckprozeß und im Rheotensversuch Analog zu den Untersuchungen an LDPE in Kap. 6 war zu untersuchen, ob auch für die Hochtemperatur-Thermoplaste aus
MehrDas große ElterngeldPlus 1x1. Alles über das ElterngeldPlus. Wer kann ElterngeldPlus beantragen? ElterngeldPlus verstehen ein paar einleitende Fakten
Das große x -4 Alles über das Wer kann beantragen? Generell kann jeder beantragen! Eltern (Mütter UND Väter), die schon während ihrer Elternzeit wieder in Teilzeit arbeiten möchten. Eltern, die während
Mehr4. Wässrige Lösungen schwacher Säuren und Basen
4. Wässrige Lösungen schwacher Säuren und Basen Ziel dieses Kapitels ist es, das Vorgehenskonzept zur Berechnung von ph-werten weiter zu entwickeln und ph-werte von wässrigen Lösungen einprotoniger, schwacher
Mehrinfach Geld FBV Ihr Weg zum finanzellen Erfolg Florian Mock
infach Ihr Weg zum finanzellen Erfolg Geld Florian Mock FBV Die Grundlagen für finanziellen Erfolg Denn Sie müssten anschließend wieder vom Gehaltskonto Rückzahlungen in Höhe der Entnahmen vornehmen, um
MehrProtokoll des Versuches 5: Messungen der Thermospannung nach der Kompensationsmethode
Name: Matrikelnummer: Bachelor Biowissenschaften E-Mail: Physikalisches Anfängerpraktikum II Dozenten: Assistenten: Protokoll des Versuches 5: Messungen der Thermospannung nach der Kompensationsmethode
MehrEntladen und Aufladen eines Kondensators über einen ohmschen Widerstand
Entladen und Aufladen eines Kondensators über einen ohmschen Widerstand Vorüberlegung In einem seriellen Stromkreis addieren sich die Teilspannungen zur Gesamtspannung Bei einer Gesamtspannung U ges, der
MehrZeichen bei Zahlen entschlüsseln
Zeichen bei Zahlen entschlüsseln In diesem Kapitel... Verwendung des Zahlenstrahls Absolut richtige Bestimmung von absoluten Werten Operationen bei Zahlen mit Vorzeichen: Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren
MehrProjektmanagement. Einleitung. Beginn. Was ist Projektmanagement? In dieser Dokumentation erfahren Sie Folgendes:
Projektmanagement Link http://promana.edulearning.at/projektleitung.html Einleitung Was ist Projektmanagement? In dieser Dokumentation erfahren Sie Folgendes: Definition des Begriffs Projekt" Kriterien
MehrBehörde für Bildung und Sport Abitur 2008 Lehrermaterialien zum Leistungskurs Mathematik
Abitur 8 II. Insektenpopulation LA/AG In den Tropen legen die Weibchen einer in Deutschland unbekannten Insektenpopulation jedes Jahr kurz vor Beginn der Regenzeit jeweils 9 Eier und sterben bald darauf.
MehrBiogas: Gestalten Sie die Energiezukunft mit.
Biogas: Gestalten Sie die Energiezukunft mit. 3 Über klimaverträgliche Energien kann man reden, oder man kann sie nutzen. Wir haben uns für Letzteres entschieden. Darum bieten die Sankt Galler Stadtwerke
MehrWelche Unterschiede gibt es zwischen einem CAPAund einem Audiometrie- Test?
Welche Unterschiede gibt es zwischen einem CAPAund einem Audiometrie- Test? Auch wenn die Messungsmethoden ähnlich sind, ist das Ziel beider Systeme jedoch ein anderes. Gwenolé NEXER g.nexer@hearin gp
MehrSenkung des technischen Zinssatzes und des Umwandlungssatzes
Senkung des technischen Zinssatzes und des Umwandlungssatzes Was ist ein Umwandlungssatz? Die PKE führt für jede versicherte Person ein individuelles Konto. Diesem werden die Beiträge, allfällige Einlagen
MehrOrganische Chemie I Chemie am 16.11.2012. Inhaltsverzeichnis Lewisformeln von Kohlenstoffverbindungen korrekt zeichnen!... 2
Organische Chemie I Inhaltsverzeichnis Lewisformeln von Kohlenstoffverbindungen korrekt zeichnen!... 2 Verstehen was Organische Chemie heisst und die Entstehung von Kohlenstoffverbindungen kennen!... 2
MehrAdobe Photoshop. Lightroom 5 für Einsteiger Bilder verwalten und entwickeln. Sam Jost
Adobe Photoshop Lightroom 5 für Einsteiger Bilder verwalten und entwickeln Sam Jost Kapitel 2 Der erste Start 2.1 Mitmachen beim Lesen....................... 22 2.2 Für Apple-Anwender.........................
MehrVersuch: Siedediagramm eines binären Gemisches
Versuch: Siedediagramm eines binären Gemisches Aufgaben - Kalibriermessungen Bestimmen Sie experimentell den Brechungsindex einer gegebenen Mischung bei unterschiedlicher Zusammensetzung. - Theoretische
MehrKapitel 4: Chemische. Woher stammen die chemischen Symbole?
Kapitel 4: Chemische Symbole Woher stammen die chemischen Symbole? Das sind die Anfangsbuchstaben (manchmal auch die ersten beiden Anfangsbuchstaben) der lateinischen oder griechischen Namen der Elemente.
MehrBROTTEIG. Um Brotteig zu machen, mischt ein Bäcker Mehl, Wasser, Salz und Hefe. Nach dem
UNIT BROTTEIG BROTTEIG Um Brotteig zu machen, mischt ein Bäcker Mehl, Wasser, Salz und Hefe. Nach dem Mischen wird der Teig für mehrere Stunden in einen Behälter gegeben, um den Gärungsprozess zu ermöglichen.
MehrKreativ visualisieren
Kreativ visualisieren Haben Sie schon einmal etwas von sogenannten»sich selbst erfüllenden Prophezeiungen«gehört? Damit ist gemeint, dass ein Ereignis mit hoher Wahrscheinlichkeit eintritt, wenn wir uns
Mehr2 Physikalische Eigenschaften von Fettsäuren: Löslichkeit, Dissoziationsverhalten, Phasenzustände
2 Physikalische Eigenschaften von Fettsäuren: Löslichkeit, Dissoziationsverhalten, Phasenzustände Als Fettsäuren wird die Gruppe aliphatischer Monocarbonsäuren bezeichnet. Der Name Fettsäuren geht darauf
MehrKapitel 13: Laugen und Neutralisation
Kapitel 13: Laugen und Neutralisation Alkalimetalle sind Natrium, Kalium, Lithium (und Rubidium, Caesium und Francium). - Welche besonderen Eigenschaften haben die Elemente Natrium, Kalium und Lithium?
MehrSUPERABSORBER. Eine Präsentation von Johannes Schlüter und Thomas Luckert
SUPERABSORBER Eine Präsentation von Johannes Schlüter und Thomas Luckert Inhalt: Die Windel Die Technik des Superabsorbers Anwendungsgebiete des Superabsorbers Ein kurzer Abriss aus der Geschichte der
Mehr4. Woche: Mehrdimensionale Modelle
Systemanalyse I: 4. Woche: Mehrdimensionale Modelle Nicolas Gruber Umweltphysik Institut für Biogeochemie und Schadstoffdynamik ETH Zürich nicolas.gruber@env.ethz.ch 1 Inhalt INHALT 1. Zusammenfassung
MehrA Lösungen zu Einführungsaufgaben zu QueueTraffic
A Lösungen zu Einführungsaufgaben zu QueueTraffic 1. Selber Phasen einstellen a) Wo im Alltag: Baustelle, vor einem Zebrastreifen, Unfall... 2. Ankunftsrate und Verteilungen a) poissonverteilt: b) konstant:
MehrComputeria Rorschach Mit Excel Diagramme erstellen
Mit Excel Diagramme erstellen 25.12.2010 Roland Liebing Mit Excel Diagramme erstellen Diagramme können Zahlenwerte veranschaulichen, das heisst, mit Hilfe eines Diagramms können Zahlen besser miteinander
Mehr2 Gleichstrom-Schaltungen
für Maschinenbau und Mechatronik Carl Hanser Verlag München 2 Gleichstrom-Schaltungen Aufgabe 2.1 Berechnen Sie die Kenngrößen der Ersatzquellen. Aufgabe 2.5 Welchen Wirkungsgrad hätte die in den Aufgaben
MehrInstitut für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe. Übungen Regelungstechnik 2
Institut für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe Prof. Dr.-Ing. J. Roth-Stielow Übungen Regelungstechnik 2 Inhalt der Übungen: 1. Grundlagen (Wiederholung RT1) 2. Störgrößenaufschaltung 3. Störgrößennachbildung
MehrOxidation und Reduktion Redoxreaktionen Blatt 1/5
Oxidation und Reduktion Redoxreaktionen Blatt 1/5 1 Elektronenübertragung, Oxidation und Reduktion Gibt Natrium sein einziges Außenelektron an ein Chloratom (7 Außenelektronen) ab, so entsteht durch diese
MehrBiochemisches Grundpraktikum
Biochemisches Grundpraktikum Versuch Nummer G-01 01: Potentiometrische und spektrophotometrische Bestim- mung von Ionisationskonstanten Gliederung: I. Titrationskurve von Histidin und Bestimmung der pk-werte...
MehrStadt Ingolstadt Statistik und Stadtforschung. Pflege in Ingolstadt. Strukturen, Entwicklung 1999 bis 2013 und Prognose 2014 bis 2034
Pflege in Ingolstadt Strukturen, Entwicklung 1999 bis 2013 und Prognose 2014 bis 2034 Pflegeprognose 2014-2034 Im Jahr 2013 wurde die letzte Pflegeprognose bis 2032 im Rahmen des Sozialberichts 2014 berechnet.
MehrAuswertung des Fragebogens zum CO2-Fußabdruck
Auswertung des Fragebogens zum CO2-Fußabdruck Um Ähnlichkeiten und Unterschiede im CO2-Verbrauch zwischen unseren Ländern zu untersuchen, haben wir eine Online-Umfrage zum CO2- Fußabdruck durchgeführt.
MehrWärmeleitung und thermoelektrische Effekte Versuch P2-32
Vorbereitung Wärmeleitung und thermoelektrische Effekte Versuch P2-32 Iris Conradi und Melanie Hauck Gruppe Mo-02 3. Juni 2011 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Wärmeleitfähigkeit 3 2 Peltier-Kühlblock
MehrLernaufgabe: Richtigstellen von Reaktionsgleichungen
Lernaufgabe: Richtigstellen von Reaktionsgleichungen Hilfreiche Angaben: Unterrichtsfach: Chemie Schultyp: Maturitätsschulen Jahrgangsstufe, Kurs: Grundlagenfach Bearbeitungsdauer: 20 Minuten Bearbeitung,
MehrChemische Reaktionen
Ein paar Worte zuvor 7 Stoffe und ihre Eigenschaften 1 Reine Stoffe und Gemische 10 2 Aggregatzustände, Dichte, Löslichkeit, Brennbarkeit und Leitfähigkeit 12 3 Trennverfahren 19 Auf einen Blick: Stoffe
Mehr