Der Wiederkäuer - die Kombination von Mechanik und Biologie. FH Flensburg

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1 Der Wiederkäuer - die Kombination von Mechanik und Biologie FH Flensburg

2 Aufschlussverfahren IMPRASYN Worum geht es in Biogasanlagen? Welche Möglichkeiten hat der Betreiber? Was ist IMPRASYN? Was kann IMPRASYN? Was kostet IMPRASYN? Woher kommt IMPRASYN? Beispiele aus der Praxis

3 Worum geht es in Biogasanlagen? Effizienzsteigerung, d.h. bessere Rohstoffausbeute Leistungssteigerung der Biogasanlage, d.h. mehr el. Leistung bei V const. Prozessoptimierung, d.h. stabiler Betrieb mit vielen Rohstoffen Verringerter Einsatz von Anbaubiomasse

4 Worum geht es in Biogasanlagen? Relevant für den Gasertrag ist Massenbilanz Klassifizierung der Substrate Massenbilanz Gesamtmasse des Substrates Zusammensetzung des Substrates (Rezeptur) Klassifizierung der Substrate Leicht verfügbare Nährstoffe (Kohlenstoff) aus dem Zellinhalt (Rohprotein, Rohfett, Zucker, Stärke, Pektine) und organischer Rest aus der Zellwand, d.h. schwer verfügbarer Kohlenstoff (Hemizellulosen, Zellulose, Lignin - Abbau des Zellwandmaterials)

5 Worum geht es in Biogasanlagen? Zielsetzung Zusätzlicher Abbau zum Zellinhalt durch Ab-und Umbau des Zellwandmaterials Ziel Minimierung des Aufwandes Abbau von 95 % der Zellulose Ab-und Umbau von 65 % der Hemizellulose Ab- und Umbau von mindestens 20 % des Ligningehaltes Zielumsetzung physikalische, chemische und biologische Verfahrensschritte extrem zeitnah kombinieren physikalisch Starten der Reaktion chemisch katalytischer Crackprozess biologisch steuernd, regulierend und schützend

6 Welche Möglichkeiten hat der Betreiber? Großzügige Bemessung der Faulraumvolumina Dynamischer Rohstoffaufschluss zur Erschließung von Zellinhaltsstoffen Biologischer u. Chemischer Rohstoffaufschluss zur Erschließung von Zellinhaltsstoffen

7 Was ist IMPRASYN? Fermenter Der Wiederkäuer Nachgärer Gärproduktelager

8 Was ist IMPRASYN? IMPRASYN ist ein Verfahren, das einen dynamischen und einen biochemischen Rohstoffaufschluss miteinander vereint. IM IMPFEN + PRALLEN = SYN SYNCHRONISIERT In einem Arbeitsgang wird flüssiges Substrat aus einem Fermenter in einer speziellen Nassmühle zerkleinert und die Fasern mit Mikroorganismen geimpft.

9 Was kann IMPRASYN? Effizienzsteigerung Mehr Biogas bei gleichem Rohstoffeinsatz Angriff holzartiger Fasern Freisetzung schwer verfügbarer Nährstoffe Beschleunigung biologischer Prozesse Absolute Gasausbeute wird bis zu 25% gesteigert Methangehalt steigt Trockensubstanz im GPL nimmt ab

10 Was kann IMPRASYN? Gleichzeitige Wirkung von Mechanik und Biologie: kurzfristige, punktuelle Erhöhung der Reaktorflüssigkeit auf > 120 C Einsatz von spez. Tiefseebakterien mit dem hubl-protein Einsatz von Knallgasbakterien Einsatz von Gärprozess notwendigen Spurenelementen Einsatz von stark positiv geladene zellpenetrierende Peptide Einsatz von Pilzen und Bakterien aus dem Darm der Termiten weitgehender Abbau des Lignins

11 Was kann IMPRASYN? Beispiel: Methan in Nm³/toTS Theoretisch mögliche Ausbeute (100%) [Nm³] 315 Bisherige Ausbeute [Nm³] 210 Künftige Ausbeute [Nm³] Ausbeutegrad bisher [%] Differenz [Nm³] Steigerungsgrad [%] Durchschnittlich erhöhter Gasertrag von >14% Ein Abbaugrad von 90% ist möglich Werte basieren auf Mais mit 33% ots

12 Was kann IMPRASYN? Leistungssteigerung Erhöhung der Gasmenge pro Zeiteinheit Reduzierte Verweilzeit Dadurch ist mehr Gas bei gleichem Faulraum möglich. Keine weiteren Behälter nötig

13 Was kann IMPRASYN? Prozessoptimierung Höherer ots Abbau erheblich reduzierte Faserverzopfung und Absenkung der Viskosität führen zu weiteren positive Effekte:

14 Was kann IMPRASYN? Prozessoptimierung Höherer ots Abbau erheblich reduzierte Faserverzopfung und Absenkung der Viskosität führen zu weiteren positiven Effekten: Reduzierung der Lager- und Ausbringkosten Abbau von Schwimmschichten durch stark gesenkte Viskosität Reduzierung der Betriebszeiten von Rührwerken bei gleicher Durchmischung Niedrigere Pumpendrücke damit Energieeinsparung Verminderter Verschleiß an Rührwerken, Pumpen und Rohrleitungen

15 Was kann IMPRASYN? Prozessoptimierung Höherer ots Abbau erheblich reduzierte Faserverzopfung und Absenkung der Viskosität führen zu weiteren positiven Effekten: Einsatzmöglichkeit von günstigen Rohstoffen, d.h. in der Regel Frischmassen mit hohem Holzanteil Besonders stabile Prozessführung durch ausgeglichene, hydraulische und mikrobiologische Eigenschaften in den Fermentern Einsatz von hoch reaktiven Rohstoffen zur schnellen Regelung von Gaserträgen, z.b. Rüben, Getreide Einfache Technik : im Schadensfall kann sich der Betreiber selbst helfen und ist nicht auf Spezialisten angewiesen.

16 Was kann IMPRASYN? Prozessoptimierung Höherer ots Abbau erheblich reduzierte Faserverzopfung und Absenkung der Viskosität führen zu weiteren positiven Effekten: Es werden Störstoffe ausgelesen und die Fermentation besonders unterstützt. Die Biogasanlage läuft wesentlich stabiler. Der natürliche Gasaufstieg (ausperlen) ist auch bei hohen Faulraumbelastungen durch Veränderung der Grenzflächenspannung gegeben. Längere Pausenzeiten, so dass die Biologie die notwendige Entwicklungszeit bekommt.

17 Was kostet IMPRASYN? Die Leistung eines IMPRASYN-Systems Systems wird der Leistung einer Biogasanlage angepasst. Durchsatzleistung bis 40 m³/h (960 m3/d). Die Leistungskraft von IMPRASYN erlaubt ein punktgenaues Zu-Abschalten während des Tages. Betriebskosten: ca. 1,35 bis 1,55 /m³ für biologische Additive ca. 0,05 bis 0,10 / m³ für Verschleißteile ca. 3,0 bis 3,5 kwh/ m³ Energieverbrauch Je nach BGA-Voraussetzung ist ein IMPRASYN schon nach wenigen Jahren bezahlt

18 Woher kommt IMPRASYN? IMPRASYN ist ein biodynamisches Verfahren, das im Zeitraum 2005bis 2011 entwickelt und im Maßstab 1:1 in der Praxis getestet wurde

19 Woher kommt IMPRASYN? IMPRASYN ist ein biodynamisches Verfahren, das im Zeitraum 2005bis 2011 entwickelt und im Maßstab 1:1 in der Praxis getestet wurde Hochschulen und unabhängige Gutachter haben die Forschung und Entwicklung von Anfang an unterstützt. Im Jahr 2011 wurde IMPRASYN patentiert.

20 IMPRASYN in der Praxis Beispiel 1: 365kW el., 1x Fermenter 950m³, 1x Nachgärer 950m³, Verweilzeit: 90 d Raumbelastung F1: 6,0 kg ots/m³ d Fotos Anlage Meilner

21 IMPRASYN in der Praxis Beispiel 1: 365kW el., 1x Fermenter 950m³, 1x Nachgärer 950m³, Verweilzeit: 90 d Raumbelastung F1: 6,0 kg ots/m³ d Übersicht nach Monaten Maissilage Grassilage GPS Hirse Zuckerr. organik pro Monat Strom pro Organik Tausende Einsparung > 15% kg/monat kwh/ t ots Juli August September Oktober November Dezember Januar Februar März April 100

22 IMPRASYN in der Praxis kw el., 1x Fermenter m³, 1x GPL 6.800m³ m³, Verweilzeit: ca. 45 d Raumbelastung F1: 4,5 kg ots/m³ d Fotos Anlage Stricker

23 IMPRASYN in der Praxis 1650 kw el., 1x Fermenter m³, 1x GPL 6.800m³ m³, Verweilzeit: ca. 45 d Raumbelastung F1: 4,5 kg ots/m³ d Gülle (kg) Silomais (kg) Grünroggen (kg) CCM (kg) Geflügelmist (kg) Strom pro Organik Tausende Mittelwert vor IMPRASYN kwh/t ots Mittelwert nach IMPRASYN kwh/t ots Sonder 1 Neues GPL Auffülen kwh/tots Mittelwert nach IMPRASYN kwh/t ots Einsparung ca. 10% kg/d kwh / t ots Tage

24 Vielen Dank! TIETJEN Verfahrenstechnik GmbH Vor der Horst Hemdingen Tel.: 04106/ Fax.: 04106/