Aus­gangs­punkt

Ver­schie­de­ne inter­na­tio­na­le Studien belegen einen erhöh­ten Gas­er­trag durch die Zugabe von Pflan­zen­koh­le zum Bio­gas­pro­zess. Gerade Deutsch­land bietet mit ca. 9.200 Bio­gas­an­la­gen ein großes Opti­mie­rungs-Poten­ti­al. In einer Studie sind die Autoren Rödger, Ganagin, Krieg, Roth & Löwen („Stei­ge­rung des Bio­ga­ser­tra­ges durch die Zugabe von Pflan­zen­koh­le, Müll & Abfall 2013) der Frage nach­ge­gan­gen, welcher Ein­satz­ort (Haupt­fer­men­ter oder Nach­gä­rer) im Fer­men­ta­ti­ons­pro­zess am sinn­volls­ten für einen ver­bes­ser­ten Gas­er­trag ist.

Opti­ma­le Pflan­zen­koh­le­men­ge

Um die optimal ein­zu­brin­gen­de Pflan­zen­koh­le­men­ge zu ermit­teln, wurden 3 Vari­an­ten mit 1%, 2,5 % und 5% Bei­mi­schungs­quo­te in Bezug auf die ver­wen­de­te Was­ser­men­ge ange­setzt. Dabei stellte sich die 2,5%-Mischung als optimal heraus (bei der 1%-Mischung setzten sich fast alle Par­ti­kel am Boden ab, bei der 5%-Mischung schwamm ein großer Teil des Kar­bo­ni­sats an der Ober­flä­che).

Einsatz im Haupt­fer­men­ter

Um eine Aussage über die Wirkung von Pflan­zen­koh­le im Haupt­fer­men­ter zu machen, wurden hier zwei Vari­an­ten unter­sucht. Eine Vari­an­te mit Gärrest und fri­scher Mais­si­la­ge (2) und eine Vari­an­te mit Gärrest, fri­scher Mais­si­la­ge und Pflan­zen­koh­le (3). Der Ver­gleich beider Vari­an­ten nach der gesam­ten Ver­suchs­zeit (91 Tage) erbrach­te einen Mehr­ertrag der Pflan­zen­koh­le-Vari­an­te von knapp 9 %. Durch die Zugabe von Pflan­zen­koh­le wurden über die Zeit fol­gen­de Werte erreicht:

  • Nach 18 Tagen ein Mehr­ertrag von knapp 18,9 %
  • Nach 40 Tagen ein Mehr­ertrag von 21,7 %
  • Nach 91 Tagen ein Mehr­ertrag von 8,9 %

Einsatz im Nach­gä­rer

Hier wurden eben­falls zwei Vari­an­ten unter­sucht. Zum einen eine Vari­an­te mit Gärrest und Pflan­zen­koh­le (4), in der zweiten Vari­an­te (5) wurde die Pflan­zen­koh­le gesiebt und nur große Koh­le­par­ti­kel (>13mm) in den Fer­men­ter ein­ge­bracht.

  • Bis zum 40. Ver­suchs­tag wurde für Vari­an­te (4) ein Mehr­ertrag von 17,3 % gemes­sen, für Vari­an­te (5) nicht ganz so viel, ca. 3% weniger.
  • Ab dem 40. Ver­suchs­tag bis zum Ende des Ver­suchs erreich­te Vari­an­te (4) einem Mehr­ertrag von 14 %, Vari­an­te (5) sogar von 24 %.

Die Vari­an­te 5 erzeug­te im Ver­gleich zur Vari­an­te 4 bis zum 40. Ver­suchs­tag rund 3% weniger Methan.

Erklä­rungs­mo­del­le

Durch die Zugabe von Pflan­zen­koh­le kommt es laut den Autoren sowohl zu einer bes­se­ren Sub­strat­aus­nut­zung im Haupt­fer­men­ter als auch zu einer deut­lich höheren Aus­schöp­fung des Gär­rest­po­ten­ti­als. Mög­li­che Gründe dafür sind:

  • Die Pflan­zen­koh­le kann auf­grund ihrer großen Ober­flä­che Stör- und Hemm­sub­stan­zen an sich binden und sta­bi­li­siert dadurch den Bio­gas­pro­zess.
  • Der relativ hohe Anteil an mine­ra­li­schen Bestand­tei­len der Pflan­zen­koh­le sichert durch den Einsatz im Fer­men­ter die Ver­sor­gung der Mikro­or­ga­nis­men mit essen­ti­el­len Mikro­nähr­stof­fen.
  • Die Poröse Struk­tur der Pflan­zen­koh­le führt zu einem bes­se­ren Aus­tausch sowie effek­ti­ve­ren und schnel­le­rem Abbau der Sub­stra­te und Stoff­wech­sel­pro­duk­te, da die Mikro­or­ga­nis­men in der Pflan­zen­koh­le­ma­trix besser geschützt sind.

Ori­gi­nal­ar­ti­kel: Studie: Stei­ge­rung des Bio­ga­ser­tra­ges durch die Zugabe von Pflan­zen­koh­le

Autor: Jan-Markus Rödger, Wal­de­mar Ganagin, Andreas Krieg, Chris­ti­an Roth, Achim Loewen

Erschie­nen in: Müll & Abfall 9/13, p. 476–481