Prof. Dr. rer. nat. Sven Steinigeweg
Tel: +49 4921 807 1513
E-Mail schreiben

31.08.2023

Zu Beginn wurden verschiedene Substrate der Region identifiziert, darunter Maissilage, Grassilage, Schweinegülle sowie Abfallstoffe wie Blasentang, Bäckereiabfälle und Altspeiseöl. Anhand dieser Substrate wurden im Labor Batchversuche durchgeführt, sowohl in verschiedenen Kombinationen als Mono- als auch als Co-Fermentationen. Dabei konnten synergistische Effekte nachgewiesen werden, aber auch teilweise antagonistische Effekte. Dies unterstreicht die entscheidende Bedeutung der sorgfältigen Auswahl von abgestimmten Substraten, um einen optimalen Biogasertrag zu gewährleisten. Parallel dazu wurde ein Simulationsmodell unter Verwendung des Anaerobic Digestion Model No. 1 (ADM1) entwickelt. Durch Sensitivitätsanalysen und einer Literaturrecherche konnten kritische Parameter für die Darstellung von synergistischen Effekten identifiziert werden, darunter beispielsweise die Reaktionskonstante für die Hydrolyse. Die Ergebnisse der Batch-Versuche konnten erfolgreich in das entwickelte Modell integriert werden. Anschließend wurden die vielversprechenden Substratkombinationen genauer nachgeprüft. Verschiedene Mischungsverhältnisse wurden in weiteren Batch-Versuchen untersucht und erfolgreich in das Simulationsmodell integriert. Um die gefundenen synergistischen Effekte sowie das Simulationsmodell zu verifizieren, wurden abschließend semi-kontinuierliche Versuche durchgeführt. Leider konnten großtechnische Versuche aufgrund rechtlicher Beschränkungen nicht wie ursprünglich geplant umgesetzt werden.

Gesamtziel des Projektes ist es, zu untersuchen, inwieweit die Synergieeffekte, die bei der Co-Fermentation von Substraten auftreten, für die Flexibilisierung von Biogasanlagen genutzt werden können. Hierfür wird die Wirkung von Substratmischungen mit verschiedenen Substraten und Mischverhältnissen auf die Biogasproduktion, den Methananteil und die Reaktionskinetik untersucht. Die Ergebnisse werden für die Validierung der im Prozessmodell einer Biogasanlage dargestellten Synergieeffekte angewandt. Das Prozessmodell dient daraufhin zur Optimierung der Co-Substratmischungen, wobei die Synergieeffekte maximiert werden sollen. Des Weiteren wird über die Simulation verschiedener Betriebskonzepte geprüft, inwieweit die optimierten Co-Substratmischungen die Flexibilität einer Biogasanlage erhöhen können. Ein wesentlicher Schwerpunkt liegt darin, die beobachteten Synergieeffekte der Substratmischungen mit dem Prozessmodell zuverlässig vorhersagen zu können, um damit die flexible, bedarfsorientierte Fütterung von Biogasanlagen zu optimieren. Das Projekt soll damit zum einen zur nachhaltigen Produktion von Biogas beitragen. Zum anderen soll die zukünftige Integration der Biogasproduktion als regelbare erneuerbare Energiequelle zur Abdeckung der Residuallast gefördert werden.