Biogas und elektrischer Strom aus Reisstroh oder Getreidestroh durch den neuentwickelten Fermentationsprozess unseres Herbst-Schlaufenreaktor®
Herzstück des neu entwickelten Fermentationsverfahrens bildet unser Herbst-Schlaufenreaktor®, der im Wesentlichen aus einer Koppelung zwischen einem mesophilen und einem thermophilen Fermenter besteht. Und so funktioniert’s:
- Innerhalb dieses Herbst-Schlaufenreaktors wird im ersten Verfahrensschritt die Struktur des zerkleinerten Reisstrohs bakteriell aufgebrochen.
- Im Folgeschritt erfolgt die Umwandlung der Cellulose und Polysaccharide in Essigsäure.
- Im dritten Verfahrensschritt wird die Essigsäure durch methanogene Bakterien in Biogas umgewandelt.
Der Fermentationsprozess verläuft kontinuierlich, wobei die Strohsuspension innerhalb der beiden Fermenter eine deutlich unterschiedliche Verweilzeit aufweist. Der Fermentationsprozess verläuft bei atmosphärischem Druck und bei Temperaturen von < 70 °C. Abhängig von der Anlagenkonfiguration und der gewählten Prozessführung lassen sich unterschiedliche Co-Substrate wie z. B. Schweine- oder Rindergülle oder andere flüssige organische Reststoffe in Verbindung mit dem Reis- bzw. Sojastroh verwerten.
Kommt z. B. Rindergülle anstelle von Prozesswasser für die Herstellung der Strohsuspension zum Einsatz, so erhöht sich der Biogasertrag bei gleichem Fermentervolumen um ca. 20 %. Bezogen auf die Frischmasse (FM) liegt im Schnitt die spezifische Biogasausbeute bei > 350 Nm³ pro Tonne Reis- bzw. Sojastroh. Die Methankonzentration im Biogas erreicht Werte von > 60 %.
Entwässerung: Die ausgeschleusten Gärreste lassen sich mit herkömmlichen Schneckenpressen einfach entwässern. Nach der Entwässerung liegt der Trockenrückstand (TR) im Filterkuchen bei ca. 20 %. Die Struktur des Filterkuchens lässt sich mit der von Stallmist vergleichen. Die entwässerten Gärreste lassen sich u. a. als hochwertigen organischen Dünger einsetzen. Das Filtratwasser wird als Rezyklat im Fermentationsprozess zur Herstellung der Strohsuspension genutzt. Flüssige Gärreste oder sonstige Reststoffe fallen bei dem neuentwickelten Fermentationsprozess nicht an.
Bestehende Biogasanlagen lassen sich relativ leicht nachrüsten, sodass eine Prozessführung wie bei dem Herbst-Schlaufenreaktor® möglich ist. Durch diese Anlagenerweiterung wird eine signifikante Leistungssteigerung erreicht. Außerdem hat diese Prozessführung den Vorteil, dass keine flüssigen Gärreste mehr anfallen bzw. aufbereitet oder entsorgt werden müssen.
Weiterführende Gärrestaufbereitung
Sofern aus dem Filtratwasser das Ammonium abgeschieden und das Phosphat zurückgewonnen werden soll, kommt eine prozessergänzende MAP-Fällung zum Einsatz. Hierbei wird in einem Rührreaktor der pH-Wert des Filtratwassers schrittweise verändert und gleichzeitig Magnesiumoxid (MgO) hinzugefügt. Innerhalb eines Sedimentationsreaktors lassen sich die ausgefällten MAP-Kristalle (MgNH₄PO₄) von der Wasserphase trennen. Mit Hilfe unseres neuentwickelten Herbst-Schlaufenreaktors® lässt sich u. a. Reisstroh fermentieren und so in Biogas umwandeln, vgl. Technische Beschreibung „Fermentation von Reisstroh zu Biogas“.
Die wichtigsten Vorteile des Herbst-Fermentationsverfahrens im Überblick
- Ressourcennutzung und Abfallvermeidung: Ungenutztes Stroh, welches ein Abfallstoff ist, wird fermentiert und so in Biogas umgewandelt. Gleichzeitig entstehen keine flüssigen Gärreste oder andere Abfallstoffe nach dem Fermentationsprozess. Dadurch wird Abfall vermieden und ein Reststoff effizient verwertet.
- Effiziente und hochwertige Biogasproduktion: Es wird eine hohe spezifische Biogasausbeute von über 350 Nm³ Biogas pro Tonne Stroh bezogen auf die Frischmasse erreicht. Zudem beträgt die Methankonzentration im Biogas über 60 %, was auf eine hohe Energiequalität hinweist.
- Energieeffizienz und Sektorkopplung: Der Prozess ist kohlendioxidneutral und dient zur Gewinnung von elektrischer und thermischer Energie. Zusätzlich kann durch den Einsatz einer Absorptionskälteanlage ungenutzte Abwärme in Prozesskälte umgewandelt werden, wodurch die Energieausnutzung weiter verbessert wird.
- Nährstoffrückgewinnung und Düngernutzung: Ammonium wird abgeschieden und Phosphor aus dem Filtratwasser bzw. Rezyklat zurückgewonnen. Die entwässerten Gärreste lassen sich zudem als organische Dünger nutzen, und optional ist auch die Rückgewinnung von mineralischem Dünger möglich.
- Prozessbedingungen und technische Umsetzbarkeit: Die Fermentation verläuft bei atmosphärischem Druck und Temperaturen unter 70 °C, was technisch vergleichsweise einfach umsetzbar ist. Bestehende Biogasanlagen lassen sich zudem im Hinblick auf Leistungssteigerung und Abfallvermeidung entsprechend nachrüsten.
