Die Studie »Aufarbeitung landwirtschaftlicher Biomasse für den Vergärungsprozess« zeigt, dass eine dem Vergärungsprozess vorgeschaltete Aufarbeitung landwirtschaftlicher Biomasse mittels Doppelschneckenextruder, Multischroter oder Enzymen die Energieproduktion um bis zu 26,6 % steigern kann. Die beispielhafte Darstellung von Aufarbeitungsmöglichkeiten anhand einer Biogasanlage mit 500 kWel beweist, dass sich die Biogaserzeugung beim Einsatz von Maissilage lohnen kann. Eine Rentabilitätserhöhung ist dabei kaum ersichtlich, es kann jedoch mit frei werdender Anbaufläche für die Nahrungsmittelproduktion gerechnet werden. Eine wirtschaftliche Biogaserzeugung auf der Basis vorzerkleinerter Grassilagen konnte nicht nachgewiesen werden, lediglich eine deutliche Effizienzsteigerung. Wie sich die Gewinnerwartung bei zunehmendem Gülleanteil bei Grassilage verhält sowie ausführliche Betrachtungen der Versuche und deren Wertung lesen Sie im kompletten Ergebnisbericht.

An 15 Biogas-BHKW mit und ohne Abgasreinigung (Katalysator bzw. thermische Nachverbrennung) wurden Emissionsmessungen durchgeführt, davon an drei Anlagen über einen Zeitraum von 21 Tagen. Neben der Ermittlung der Formaldehyd- und Geruchsemissionen sollten dabei auch Erkenntnisse über die Standzeit von Abgasreinigungsanlagen gewonnen werden. Die wesentlichen Ergebnisse waren: 1. Der zulässige Grenzwert für Formaldehyd (Altanlagen: 60 mg/m³, Neuanlagen: 40 mg/m³) wurde von den meisten untersuchten Anlagen eingehalten, bei einem Teil der Anlagen wurde allerdings der NOx-Grenzwert von 500 mg/m³ überschritten. 2. Mittels Katalysatoren lassen sich Formaldehydemissionen deutlich reduzieren, Methanemissionen (Schlupf) dagegen nicht. 3. Aussagen über Standzeiten von Katalysatoren sind derzeit nicht möglich. 4. Mittels thermischer Nachverbrennung sind sowohl bei Formaldehyd als auch Methan sehr niedrige Reingaswerte erreichbar, die dazu auch noch hohe Standzeiten aufweisen. 5. Ein negativer Einfluss der Abgasreinigungsanlagen auf die Geruchsemissionen war nicht festzustellen.

Im Ergebnis der in den Jahren 2006 und 2007 an der TU Freiberg durchgeführten Gärversuche stand die Forderung nach weiteren Untersuchungen der in der Praxis vorherrschenden Mischsubstrate auf ihre grundsätzliche Vergärbarkeit, Gasproduktion und Gaszusammensetzung. So wurden Ganzpflanzensilage (GPS) Triticale, Kleegras-, Luzernegrassilage, Maissilage, Zuckerrübe, Gehaltsrübe, kaltgepresster Rapskuchen oder fusarienbelasteter Triticaleschrot als Cofermente zu Rindergülle oder Hühnerkot eingesetzt. GPS Triticale und Zuckerrüben lieferten als Monosubstrate keine stabile Vergärung und damit keine auswertbaren Ergebnisse. Spitzenwerte in der Methangasproduktion erzielten Rindergülle in Kombination mit GPS Triticale oder Zuckerrüben. Ebenfalls hohe Methangasausbeuten erzielte die Kombination von Maissilage und Hühnertrockenkot mit Rindergülle. Bei der Cofermentation von mykotoxinbelastetem Getreide ergab sich kein negativer Einfluss auf die Prozessstabilität. Die Zugabe von Enzymen als Betriebshilfsstoff bewirkte eine geringfügige Steigerung der Methangasproduktion. Für die Prozessoptimierung und damit optimale Auslastung der Biogasanlage sollten sprunghafte Veränderungen der Inputzusammensetzung vermieden werden.

In kontinuierlichen Gärversuchen für unterschiedliche nachwachsende Rohstoffe in Mono- und Cofermentation wurden die Grenzen der Prozessstabilität ermittelt. Als Kennwert für die Optimierung und den direkten Vergleich der Gärversuche ist nur die Methangasproduktion in m3 Methan/(m3 Fermentervolumen* d) geeignet. In der Cofermentation der nachwachsenden Rohstoffe mit Rindergülle konnten Synergieeffekte nachgewiesen werden, die zu einem verbesserten anaeroben Abbau der Biomasse führten. Die Anwendung des zweistufigen Verfahrens auf die Vergärung von Gerstenkörnern führte zu keiner Verbesserung der Prozessstabilität und der Methangasproduktion. Die Vorausberechnung der Methangasausbeute mit Hilfe des Futterwertes führte nur zu einer qualitativen Vergleichbarkeit unterschiedlicher Substratklassen und gab nicht die tatsächliche Methangasausbeute im Vergärungsversuch wieder.

Im Bericht wurden Sortenprüfungen (Energiemais, Sorghumhirse) auf verschiedenen diluvialen Standorten (AZ 30-48) hinsichtlich Trockenmasseertrag und Qualität der Biomasse vorgenommen. Die Sortenversuche bildeten auch die Grundlage für die standort- und sortenspezifischen Nährstoffbilanzen (Stickstoff). Weitere Ergebnisse beziehen sich auf den Einfluss der Saatstärke und des Einsatzes von Herbiziden im Zuckerhirse- und Sudangrasanbau. Für die Sorten wurden ebenfalls die theoretischen Biogas- und Methanausbeuten berechnet.

Substrate wie Rindermist, Hybrid Sorghum/Sudangras, Mais-, Grünroggen- und Grassilage wurden mit Häcksler, Hammermühle, Querstromzerspaner aufgeschlossen und auf ihren Methanertrag im Labor untersucht. Batch-Gärversuche zeigten, dass die Zerkleinerung des Hybrids Sudangras/Sorghum während der Ernte nicht zu einer wesentlichen Effizienzsteigerung führt. Die mechanische Aufbereitung von sehr inhomogenem Material wie strohhaltigem Rindermist vor der Dosierung in die Biogasanlage ermöglicht eine Steigerung der Biogasausbeute von über 60 Prozent. Mit der mechanischen Aufbereitung der Maissilage in der Hammermühle und der Aufbereitung von Grünroggen- und Grassilage im Querstromzerspaner wurde vor dem Eintrag in die Biogasanlage zwar eine bessere Dosier- und Rieselfähigkeit des Substrates erreicht, allerdings blieb die Erhöhung der Biogasausbeute unter 10 Prozent. Effizienzsteigerungen können sich ergeben, wenn die Einstellungen der Zerkleinerungsaggregate jeweils auf das zu dosierende Substrat abgestimmt werden.

Im Rahmen des BioPara Netzwerkes: „Gesamterfassung von biochemischen und metagenomischen Parametern in Biogasanlagen und deren Korrelation zur Produkteffizienz“ erfolgte die in dieser Arbeit durchgeführte Isolierung und Charakterisierung von prozessrelevanten methanogenen Archaeen aus frischen Schlammproben einer kommerziellen Biogasanlage. Insgesamt wurden sechs verschiedene Arten der Gattungen Methanobacterium, Methanoculleus sowie Methanosarcina isoliert und als Reinkultur kultiviert. Darunter wurden mit Methanobacterium aggregans und Methanosarcina flavescens bis dahin unbekannte Spezies identifiziert und umfassend charakterisiert. Außerdem erfolgte mit Methanoculleus bourgensis und M. flavescens die Anreicherung der beiden abundantesten methanoarchaealen Mikroorganismen des beprobten Biogasreaktors. Weiterführend wurde ein anaerobes Testsystem etabliert, um die Methanproduktivität der analysierten Biogasanlagen im Labormaßstab abzubilden. Mit diesem Testsystem wurden die hydrogenotrophen und methylotrophen Wege der Methanogenese als potentiell raten-limitierende Schritte des Biogasprozesses in NawaRo-Anlagen analysiert. Die hydrogenotrophe Methanogenese verlief in allen beprobten Biogasreaktoren nicht an der maximalen Kapazitätsgrenze und stellte daher keinen raten-limitierenden Schritt dar. Weiterführend wurde die methylotrophe Methanogenese bei hohen Methanosarcina-Abundanzen als nicht-ratenlimitierender Prozess identifiziert und durch die Zugabe von Isolat E03.2 zu inaktivierten Schlammproben der untersuchten Biogasanlagen, ergaben sich Hinweise auf die Anwesenheit von Methoxygruppen. Aufgrund der fundamentalen Bedeutung des Wasserstoff-Stoffwechsels in NawaRo-Biogasanlagen, wurden u.a. Wasserstoff-abhängige Gesamt- sowie methanoarchaeale Enzymreaktionen aus frischen Schlammproben quantifiziert und als mögliche Parameter zur Prozessüberwachung analysiert. Dabei konnte eine positive Korrelation der Gesamt-Hydrogenaseaktivität mit der Methanproduktivität in den untersuchten Biogasanlagen gezeigt werden. Die Gesamt-Hydrogenaseaktivität ist somit einen aussagekräftiger Parameter zur Prozesskontrolle.

The increase of petroleum cost as well as global warming and climate change result in investigation to discover new renewable energy resources. Bioenergy is one of the most important sources that is concerning the scientists and industrial sector. Although bioethanol had to be known as one of the most important renewable energy sources in order to reduce greenhouse gases and global warming, there is a limited number of publications reporting on them. In this review, a brief overview is offered about bioethanol production from algae. It can be given a deeper insight in dificulties and promising potential of bioethanol from algae. / Sự gia tăng giá nhiên liệu hóa thạch cùng với cảnh báo toàn cầu về biến đổi khí hậu hướng đến việc nghiên cứu tìm ra những nguồn năng lượng có thể tái tạo. Năng lượng sinh học là một trong những nguồn quan trọng được các nhà khoa học và doanh nghiệp quan tâm. Mặc dù ethanol sinh học đã được biết đến như là một trong những dạng năng lượng tái tạo quan trọng nhất để giảm thiểu các khí nhà kính và cảnh báo toàn cầu, nhưng chỉ có một số ít bài báo về nó. Trong bài tổng quan này, chúng tôi giới thiệu vắn tắt việc sản xuất ethanol sinh học từ tảo. Nó đưa ra cái nhìn sâu hơn về những khó khăn và tiềm năng hứa hẹn của sản xuất ethanol sinh học từ tảo.

Das Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie untersuchte auf einem D-Südstandort in der Dübener Heide acht verschiedene Fruchtfolgen mit Energiepflanzen zur Biogasproduktion. Untersucht wurde die Ertrags- und Biogasleistung. Für die Region wird empfohlen, den Anbau in fünfgliedrigen Fruchtfolgen vorzunehmen. Als ertragsstarke und ertragsstabile Energiepflanzen haben sich dabei Energiemais, Sudangras, Zuckerhirse und Kartoffeln bewährt. Sie sollten zu 30 bis maximal 60 % in der Fruchtfolge berücksichtigt werden. Von ökologischem (Humushaushalt) und ökonomischem Vorteil ist dabei der Aufbau von Fruchtfolgesystemen, die sowohl leistungsstarke Energiepflanzen als auch Nahrungspflanzen enthalten. Die leistungsfähigsten Fruchtfolgevarianten erreichen kumulative Trockenmasseerträge von 370 bis zu 430 dt TM/ha. Theoretische Methanleistungen von insgesamt 12.000 m³ Methan/ha sind möglich.

Erarbeitung methodischer Grundlagen für die wirtschaftliche Gestaltung von Wärmeabnahmestellen und Wärmetransportsystemen zur Nutzung der Kraft-Wärme-Kopplung bei Biogasanlagen in der Landwirtschaft Mit der zu erwartenden Änderung der Einspeisevergütung für Anlagen ab 2007, die stärker an die Wärmenutzung gekoppelt werden soll, wird die Nutzung der Wärme sicher noch attraktiver. Neben Möglichkeiten der Nutzung im eigenen Landwirtschaftsbetrieb gewinnt die Wärmelieferung an fremde Abnehmer mittels Nahwärmenetzen oder mobilen Speichern zunehmend an Bedeutung. Die komplette Nutzung von Kraft und Wärme bedeutet nicht zuletzt auch eine Steigerung der Energieeffizienz und dadurch Verbesserungen beim Klimaschutz durch Reduzierung von Schadstoffemissionen. Mit dem Betrieb einer Biogasanlage wird der Landwirt nicht nur zum Energieerzeuger, sondern er profitiert zusätzlich von Vorteilen wie z. B. - der Gewinnung hochwertiger Energie aus Gülle und Nachwachsenden Rohstoffen, - der Verringerung der Geruchsintensität von Gülle, - der Verringerung der Ätzwirkung von Gülle, - der Verminderung der Methan- und Ammoniakbelastung in der Luft, - der Verbesserung der Pflanzenverträglichkeit und - der Homogenisierung der Gülle. Der erste Teil des Projektes befasst sich mit der Ermittlung des vorhandenen Wärmebedarfspotenzials am Fallbeispiel MIKU Oberseifersdorf. Darauf aufbauend werden Gestaltungsmöglichkeiten für eine optimale Wärmeversorgungskonzeption aufgezeigt.