Selen in der Biogasanlage: Der unscheinbare Superheld für mehr Biogas

Warum ein winziges Spurenelement den großen Unterschied macht

Stellen Sie sich vor, Sie hätten einen Hochleistungsmotor – aber kein Öl. Genau so geht es den Mikroben in einer Biogasanlage ohne Selen. Dieses Spurenelement ist wie der geheime Treibstoff, der den gesamten Prozess am Laufen hält. Doch was macht Selen so besonders? Und warum sollten Betreiber von Biogasanlagen es nie unterschätzen?


1. Selen: Der Turbo für die Mikroben-Crew

Selen (chemisch Se) ist kein Hauptdarsteller, aber ein unverzichtbarer Nebendarsteller im Biogas-Prozess. Es wirkt im Verborgenen, indem es zwei Schlüsselrollen übernimmt:

a) Enzyme aktivieren – wie ein Schlüssel im Schloss

Bestimmte Enzyme, vor allem Hydrogenasen, benötigen Selen als Co-Faktor. Diese Enzyme sind dafür verantwortlich, Wasserstoff (H₂) in Methan (CH₄) umzuwandeln – den energiereichen Hauptbestandteil von Biogas.

  • Ohne Selen stottert dieser Schritt: Die Mikroben können den Wasserstoff nicht effizient verarbeiten, die Methanproduktion bricht ein.

b) Giftstoffe neutralisieren – der Schutzschild der Bakterien

Bei der Zersetzung organischer Materialien entstehen oft schädliche Substanzen wie Schwefelwasserstoff (H₂S). Selen hilft, diese Giftstoffe zu binden und unschädlich zu machen.

  • Effekt: Die Mikroben überleben länger, der Fermenter bleibt stabil.

2. Selenmangel: Wenn die Biogas-Produktion ins Stocken gerät

Fehlt Selen, wird es kritisch. Die Folgen sind oft deutlich messbar:

  • Weniger Methan: Die Gasausbeute sinkt – manchmal um bis zu 20 %.
  • Säurechaos: Organische Säuren (z. B. Propionsäure) häufen sich an, der pH-Wert im Fermenter sinkt.
  • Mikroben-Streik: Die Bakterien arbeiten langsamer oder sterben ab – die Anlage „kippt“.

Praxis-Tipp: Viele Betreiber merken erst spät, dass Selen fehlt. Ein regelmäßiges Monitoring des Selenspiegels kann teure Ausfälle verhindern!


3. Die richtige Dosis: Wie wird Selen in der Anlage eingesetzt?

Selen kommt natürlicherweise in einigen Substraten vor (z. B. in Zuckerrübe), aber meist nicht in ausreichender Menge. Daher wird es gezielt zugegeben:

a) Anorganisches Selen (z. B. Natriumselenit)

  • Vorteil: Günstig und einfach zu handhaben.
  • Nachteil: Wird von Mikroben schlechter aufgenommen.

b) Organisches Selen (z. B. Selenhefe oder Selenomethionin)

  • Vorteil: Höhere Bioverfügbarkeit – die Mikroben können es direkt nutzen.
  • Nachteil: Deutlich teurer.

Goldene Regel: Die Dosierung muss passen!

  • Zu wenig: Der gewünschte Effekt bleibt aus.
  • Zu viel: Selen wird toxisch und schadet den Mikroben.
  • Empfehlung: 0,1–0,5 mg Selen pro Kilogramm Trockenmasse im Substrat.

4. Erfolgsstory: So steigerte Selen eine Anlage um 15 %

Ein Landwirt in Niedersachsen fütterte seine Biogasanlage mit Gülle und Maissilage. Trotz optimaler Bedingungen blieb die Methanausbeute hinter den Erwartungen zurück. Nach einer Analyse stellte sich heraus: Selenmangel!

  • Maßnahme: Zugabe von organischem Selen (Selenhefe).
  • Ergebnis: Innerhalb von 4 Wochen stieg die Gasproduktion um 15 % – bei gleichem Substrateinsatz!

5. Selen – klein, aber oho!

In der Welt der Biogasanlagen zählt jedes Detail. Selen mag unscheinbar sein, doch sein Fehlen kann den Unterschied zwischen einer hochprofitablen Anlage und einem Energiefresser ausmachen. Wer versteht, wie Selen die Mikroben unterstützt, neutralisiert und antreibt, kann seine Biogasproduktion nachhaltig optimieren – ganz ohne teure Technik-Updates.

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Nickel in der Biogasanlage: Der heimliche Game-Changer für maximale Methanausbeute

Einleitung: Wenn der Motor nicht zündet – warum Nickel unverzichtbar ist

Stellen Sie sich einen Hochleistungsmotor ohne Zündkerzen vor – er läuft nicht. Genauso geht es den Mikroorganismen in einer Biogasanlage ohne Nickel. Dieses Metall ist kein Hauptakteur, aber ein kritischer Mitspieler im Hintergrund. Es sorgt dafür, dass am Ende aus organischem Abfall energiereiches Methan entsteht. Doch wie genau funktioniert das? Und warum sollten Betreiber Nickel nie ignorieren?


Nickel: Der Schlüssel zur Methan-Formel

Nickel (chemisch Ni) ist ein Spurenelement, das vor allem für methanogene Archaeen – die „Methan-Bakterien“ – essenziell ist. Seine Hauptaufgaben:

Enzyme aktivieren – der Turbo für die Methanbildung

Das Schlüsselenzym Methyl-Coenzym M Reduktase (MCR) enthält Nickel in seinem aktiven Zentrum. Dieses Enzym ist verantwortlich für den letzten Schritt der Methanbildung: Es wandelt Acetat und Wasserstoff in Methan um.

  • Ohne Nickel funktioniert MCR nicht – die Gasproduktion bricht ein.

Stoffwechsel beschleunigen – weniger Stau, mehr Gas

Nickel unterstützt auch andere Enzyme, die organische Säuren (wie Propionsäure) abbauen. So wird verhindert, dass sich giftige Zwischenprodukte ansammeln.


Nickel-Mangel: Wenn die Biogas-Produktion ins Leere läuft

Fehlt Nickel, gerät der Fermenter aus dem Takt. Typische Folgen:

  • Sinkende Methanausbeute: Die Gasproduktion kann um bis zu 30 % einbrechen.
  • Anstau von Acetat und Propionat: Der Fermenter „verstopft“, der pH-Wert sinkt.
  • Instabilität: Die Anlage reagiert empfindlich auf Substratwechsel oder Störungen.

Praxis-Tipp: Viele Betreiber übersehen Nickel, weil Mangelerscheinungen oft schleichend auftreten. Ein regelmäßiger Check des Nickelgehalts im Substrat kann hier Abhilfe schaffen!


Nickel zuführen: So dosieren Sie richtig

Nickel kommt natürlicherweise in einigen Substraten vor (z. B. in Gülle oder bestimmten Pflanzen), doch häufig reicht die Menge nicht aus. Die Lösung: Gezielte Zugabe.

Anorganische Nickelquellen (z. B. Nickelchlorid oder Nickelsulfat)

  • Vorteil: Kostengünstig und einfach zu dosieren.
  • Nachteil: Geringere Bioverfügbarkeit – Mikroben können es schwerer aufnehmen.

Organische Nickelverbindungen (z. B. Nickel-Chelate)

  • Vorteil: Werden schneller von Mikroben genutzt.
  • Nachteil: Höhere Kosten.

Goldene Regel: Die Dosierung macht’s!

  • Optimaler Bereich: 0,5–2 mg Nickel pro Kilogramm Trockenmasse im Substrat.
  • Achtung: Überdosierung (ab ~5 mg/kg) kann toxisch wirken und Mikroben abtöten!

Erfolgsbeispiel: Wie Nickel eine Anlage rettete

Eine Biogasanlage in Bayern kämpfte monatelang mit schwankender Gasproduktion. Trotz optimaler Temperatur und pH-Wert sank die Methanausbeute. Eine Laboranalyse enthüllte: extremer Nickel-Mangel!

  • Maßnahme: Zugabe von Nickelchlorid in genau berechneter Dosis.
  • Ergebnis: Innerhalb von 3 Wochen normalisierte sich die Gasproduktion, die Ausbeute stieg um 22 %.

Funfact:

Nickel ist ein Hauptbestandteil der Legierungen von Rührwerk- sowie Pumptechnik. Aufgrund hoher Nickelwerte erkennst du, ob dein Substrat zu dick ist.


Nickel – der stille Dirigent des Biogas-Orchesters

Ohne Nickel läuft in der Biogasanlage nichts – zumindest nicht effizient. Es ist der unsichtbare Dirigent, der Enzyme aktiviert, Giftstoffe entschärft und die Methanproduktion am Laufen hält. Wer seine Anlage optimieren will, sollte Nickel nicht als „nice-to-have“, sondern als Pflichtkomponente behandeln. Denn manchmal steckt der größte Hebel in den kleinsten Details.

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Mangan in der Biogasanlage: Der unterschätzte Enzym-Aktivator für mehr Effizienz

Wenn der Zündfunke fehlt – warum Mangan die Biogas-Produktion antreibt

Stellen Sie sich vor, Sie wollen ein Feuer entfachen – doch das Holz ist nass. So ähnlich ergeht es Mikroorganismen in Biogasanlagen ohne Mangan. Dieses Spurenelement ist wie der Funke, der den Abbau organischer Substanzen erst möglich macht. Doch was genau bewirkt Mangan? Und warum ist es für eine stabile Gasproduktion unverzichtbar?


1. Mangan: Der heimliche Chef der Enzym-Crew

Mangan (chemisch Mn) ist ein Multitalent im Fermenter. Es wirkt vor allem als Katalysator für Enzyme, die für den Abbau komplexer Moleküle zuständig sind. Seine Hauptaufgaben:

a) Hydrolyse beschleunigen – der Startschuss für die Zersetzung

In der ersten Phase der Biogasproduktion (Hydrolyse) zerlegen Enzyme wie Cellulasen und Amylasengroße Moleküle (z. B. Cellulose in Pflanzenresten) in kleinere Einheiten.

  • Mangan aktiviert diese Enzyme – ohne ihn läuft die Zersetzung nur im Schneckentempo.

b) Entgiftung des Fermenters – Schutz vor „Stoffwechsel-Stau“

Mangan bindet giftige Substanzen wie Schwefelwasserstoff (H₂S) und verhindert, dass sie Mikroben hemmen oder abtöten. Gleichzeitig unterstützt es den Abbau von Hemmstoffen wie Phenolen.


2. Mangan-Mangel: Wenn die Biogas-Produktion ins Straucheln gerät

Fehlt Mangan, wird der Prozess träge. Typische Folgen:

  • Verlangsamte Hydrolyse: Unzersetzte Pflanzenreste sammeln sich an – die Gasausbeute sinkt.
  • Anstieg toxischer Substanzen: Schwefelwasserstoff greift Mikroben an, der Fermenter „kippt“.
  • Instabilität: Die Anlage reagiert empfindlich auf Substratwechsel (z. B. schwer abbaubare Biomasse).

Praxis-Tipp: Manganmangel wird oft mit „schlechtem Substrat“ verwechselt. Eine Laboranalyse kann hier Klarheit schaffen!


3. Mangan zuführen: So gelingt die Dosierung

Mangan kommt natürlicherweise in einigen Substraten vor (z. B. Getreide, Gräsern), doch häufig reicht die Konzentration nicht aus. Die Lösung: Gezielte Zugabe.

a) Anorganische Manganquellen (z. B. Manganoxid oder Mangansulfat)

  • Vorteil: Günstig und einfach zu handhaben.
  • Nachteil: Schlechtere Bioverfügbarkeit für Mikroorganismen.

b) Organische Manganverbindungen (z. B. Mangan-Chelate)

  • Vorteil: Schnellere Aufnahme durch Mikroben, höhere Wirksamkeit.
  • Nachteil: Teurer als anorganische Varianten.

Goldene Regel: Präzise dosieren!

  • Optimaler Bereich: 10–50 mg Mangan pro Kilogramm Trockenmasse im Substrat.
  • Achtung: Über 100 mg/kg können toxisch wirken und die Mikroben schädigen!

4. Erfolgsstory: Wie Mangan eine Anlage revolutionierte

Eine Biogasanlage in Hessen verarbeitete vermehrt schwer abbaubare Substrate wie Stroh. Die Gasproduktion brach ein, der Fermenter neigte zur Übersäuerung. Eine Analyse zeigte: Manganmangel!

  • Maßnahme: Zugabe von Mangansulfat in abgestufter Dosis.
  • Ergebnis: Innerhalb von 2 Wochen verbesserte sich die Hydrolyse-Rate um 40 %, die Methanausbeute stieg um 18 %.

Mangan – der stille Beschleuniger

In Biogasanlagen entscheiden oft unscheinbare Details über Erfolg oder Misserfolg. Mangan mag im Hintergrund agieren, doch ohne seine enzymaktivierende und entgiftende Wirkung stockt der gesamte Prozess. Wer versteht, wie Mangan Hydrolyse beschleunigt und Mikroben schützt, kann selbst aus schwer abbaubaren Substraten maximale Energie gewinnen – ganz ohne teure Technik-Upgrades.

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eisen-rot

Eisen in der Biogasanlage: Der unterschätzte Schlüssel zu effizienterer Biogasproduktion

Biogasanlagenbetreiber stehen ständig vor der Herausforderung, die Effizienz ihrer Anlagen zu steigern und Kosten zu senken. Doch wussten Sie, dass ein simples Spurenelement – Eisen – hierbei einen entscheidenden Unterschied machen kann? Eisen ist nicht nur ein Baustein der Natur, sondern auch ein Katalysator für mikrobielle Prozesse, ein Gegengift gegen toxischen Schwefelwasserstoff und ein Stabilisator des Fermentationsmilieus. Dieser Artikel taucht tief in die Wissenschaft ein und liefert praxistaugliche Insights, wie Sie Eisen gezielt einsetzen, um Ihre Biogasausbeute zu maximieren.


1. Die Chemie des Eisens im anaeroben Milieu

1.1 Eisen als essenzielles Spurenelement

Eisen (Fe) ist ein zentraler Bestandteil von Enzymen und Elektronentransportketten in methanogenen Archaeen und hydrolytischen Bakterien. Es aktiviert Schlüsselprozesse wie:

  • Hydrolyse und Acidogenese: Eisenabhängige Enzyme (z.B. Hydrogenasen) spalten organische Polymere.

  • Methanogenese: Cytochrome in Methanobakterien nutzen Fe³⁺ als Elektronenakzeptor.

Studienbeispiel

Eine Übersichtsarbeit von Mand und Metcalf (2019) beleuchtet die Energiegewinnung und die Funktion von Hydrogenasen in methanogenen Archaeen, insbesondere der Gattung Methanosarcina. Die Autoren heben die zentrale Rolle von Enzymen wie Hydrogenasen hervor, die Protonen und Elektronen zu molekularem Wasserstoff umwandeln und somit eine Schlüsselposition im Methanogenese-Prozess einnehmen. Eisen ist ein wesentlicher Bestandteil dieser Enzyme und beeinflusst deren Funktion maßgeblich. 

Zusätzlich betont eine Übersichtsarbeit von De Vrieze et al. (2012) die Bedeutung von Methanosarcina-Arten in anaeroben Vergärungssystemen. Diese Organismen zeichnen sich durch ihre Robustheit gegenüber verschiedenen Umweltfaktoren aus, einschließlich hoher Ammonium- und Salzkonzentrationen sowie pH-Schwankungen. Obwohl diese Studie nicht direkt den Einfluss von Fe²⁺-Ionen untersucht, unterstreicht sie die Anpassungsfähigkeit von Methanosarcina-Arten an unterschiedliche Bedingungen. 

Diese Studien bieten wertvolle Einblicke in die Bedeutung von Eisen für die Funktion und Aktivität methanogener Archaeen, insbesondere der Gattung Methanosarcina.

1.2 Eisen und Schwefel: Eine toxische Beziehung

Schwefelwasserstoff (H₂S) entsteht durch sulfatreduzierende Bakterien (SRB) und hemmt Methanogene. Eisen reagiert mit H₂S zu unlöslichem Eisensulfid (FeS):

Fe2++H2SFeS+2H+

Dadurch sinkt die H₂S-Konzentration im Gas von oft >1.000 ppm auf <200 ppm – kritisch für Gasmotoren.


2. Praktische Anwendungen: Wie Eisen die Biogasanlage optimiert

2.1 Reduktion von Schwefelwasserstoff

  • Optimaler Fe/S-Verhältnis: 1,5:1 bis 2:1 (z.B. bei 500 mg S/m³ → 750–1.000 mg Fe/m³ Substrat).

  • Formen: FeCl₂ (hohe Löslichkeit) vs. Fe(OH)₃ (langsame Freisetzung).

Praxis-Tipp: Kontinuierliche Zugabe über Dosieranlage verhindert Überdosierung.

2.2 Steigerung der Methanausbeute

Eisen fördert die direkte interspezifische Elektronentransfer (DIET), bei der Bakterien Elektronen über Eisenoxide an Methanogene übertragen – effizienter als über Wasserstoff.

  • Resultat: Bis zu 15% höhere CH₄-Produktion (Laborversuche der FH Hannover, 2021).

2.3 Prozessstabilisierung durch Pufferung

Fe²⁺ wirkt als pH-Puffer und bindet flüchtige Fettsäuren (VFA), die bei Überlastung entstehen.

FeO+2CH3COOHFe(CH3COO)2+H2O

3. Eisenformen im Vergleich: Welche ist die richtige?

Form Vorteile Nachteile
Eisenchlorid Schnelle Wirkung, präzise dosierbar Korrosiv, hohe Kosten
Eisenhydroxid Langsame Freisetzung, kostengünstig Wirkung verzögert
Nullwertiges Fe Langzeitwirkung, bindet CO₂ Nur in saurem Milieu aktiv

Empfehlung: Kombination aus FeCl₂ für akute H₂S-Probleme und Fe(OH)₃ für Langzeitstabilität.

4. Fallstudien: Eisen in der Praxis

Fallbeispiel 1: Milchviehbetrieb in Niedersachsen

  • Problem: H₂S >1.200 ppm, Motorschäden.

  • Lösung: Zugabe von 2 kg FeCl₂/Tag → H₂S <150 ppm nach 14 Tagen.

Fallbeispiel 2: Industrielle Anlage in Bayern

  • Herausforderung: Instabile VFA-Werte bei Mais-Spitzendosen.

  • Ergebnis: Fe(OH)₃ reduzierte VFA um 40% und stabilisierte den pH-Wert.


5. Risiken und Lösungen: Was schiefgehen kann

  • Überdosierung: >5.000 mg Fe/kg FM hemmt Methanogene (Fe³⁺ ist toxisch).

  • Monitoring: Regelmäßige ICP-Analyse von Fe, S und VFA.

Goldene Regel: „Weniger ist mehr“ – beginnend mit 200–500 mg Fe/kg Substrat.


6. Zukunftsperspektiven: Innovativer Einsatz von Eisen

  • Nanopartikel: Fe₃O₄-Nanopartikel steigern DIET um 50% (Studie der ETH Zürich, 2023).

  • Bioökonomie: Recycling von Eisen-Schlacken aus der Stahlindustrie als preiswerte Quelle.


FAQs – Häufige Fragen zu Eisen in Biogasanlagen

Q1: Wie oft soll Eisen dosiert werden?
A: Kontinuierlich oder täglich, abhängig von der Schwefellast.

Q2: Kann Eisen Phosphor ausfällen?
A: Ja, Fe³⁺ bildet mit Phosphat schwerlösliche Komplexe – bei Gülleeinsatz beachten!

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spurenelemente

Spurenelemente in der Biogasanlage

Unsichtbare Helfer für effiziente Biogasproduktion

Biogasanlagen sind wie lebendige Organismen: Sie brauchen die richtige „Nahrung“, um optimal zu funktionieren. Doch während die meisten an Substrate wie Mais oder Gülle denken, spielen winzige Spurenelemente eine entscheidende Rolle – ähnlich wie Vitamine für den menschlichen Körper. Doch was genau sind diese unscheinbaren Helfer, und warum sind sie so wichtig? Dieser Artikel erklärt es einfach und verständlich.


Was sind Spurenelemente? Kleine Mengen, große Wirkung

Spurenelemente sind Mineralstoffe, die von Mikroorganismen in winzigen Mengen benötigt werden, um lebenswichtige Prozesse anzutreiben. Ohne sie läuft nichts – auch nicht in der Biogasanlage! Bekannte Beispiele sind:

  • Eisen (Fe)

  • Zink (Zn)

  • Nickel (Ni)

  • Kobalt (Co)

Sie kommen natürlicherweise in Substraten wie Gülle, Pflanzenresten oder Bioabfällen vor. Doch nicht immer reicht die vorhandene Menge aus, um den Bedarf der Bakterien im Fermenter zu decken.


Warum sind Spurenelemente in Biogasanlagen so wichtig?

In der Biogasproduktion arbeiten Milliarden von Mikroorganismen Hand in Hand, um organisches Material in Methan umzuwandeln. Diese Bakterien sind auf Enzyme angewiesen – und Spurenelemente sind essenzielle Bausteine dieser Enzyme. Fehlen sie, gerät der gesamte Prozess ins Stocken:

  • Die Gasausbeute sinkt.

  • Es kommt zu Säurestau (Anreicherung von Fettsäuren).

  • Die Anlage wird anfälliger für Störungen.

Beispiel: Nickel ist zentral für die Methanbildung. Ohne dieses Spurenelement können methanbildende Archaeen ihre Arbeit nicht verrichten – das Biogas bleibt arm an Methan und damit weniger energiereich.

Die Top 4 Spurenelemente und ihre Aufgaben

Kobalt (Co)
Wichtig für Vitamin B12, das von Bakterien genutzt wird.
Nickel (Ni)
Unverzichtbar für die Methanbildung (Katalysator in Enzymen).
Eisen (Fe)
Unterstützt Enzymaktivität und Elektronentransport.
Zink (Zn)
Stärkt die Zellfunktionen und die Stabilität der Mikroben.

Wie werden Spurenelemente in der Biogasanlage zugeführt?

Spurenelemente gelangen meist über das Substrat in den Fermenter. Allerdings reicht das oft nicht aus, besonders bei einseitiger Fütterung (z. B. reiner Maissilage). Hier gibt es zwei Lösungen:

  1. Natürliche Quellen: Gülle, Mist oder spezielle Pflanzen (z. B. Klee) liefern Spurenelemente.

  2. Künstliche Präparate: Gezielte Zugabe von Spurenelementmischungen, die auf die Bedürfnisse der Anlage abgestimmt sind.

Wichtig: Eine Überdosierung kann genauso schädlich sein wie ein Mangel! Regelmäßige Analysen des Gärrests helfen, die Balance zu halten.


Praxistipps für Anlagenbetreiber

  • Monitoring: Lassen Sie den Spurenelementgehalt im Fermenter wenigstens einmal pro Verweilzeit prüfen.

  • Individuelle Dosierung: Je nach Substrat (z. B. hoher Maisanteil vs. viel Gülle) variiert der Bedarf.

  • Professionelle Beratung: Spezialisierte Labore unterstützen bei der Optimierung.


Kleine Helfer, großer Impact

Spurenelemente sind die „Geheimzutat“ für eine effiziente Biogasproduktion. Wer ihre Bedeutung unterschätzt, riskiert Einbußen bei der Gasausbeute und höhere Betriebskosten. Mit der richtigen Balance jedoch läuft die Anlage wie geschmiert – und trägt so zu einer nachhaltigen Energieversorgung bei.


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Was ist Silierhilfmittel?

Einleitung: Warum Silage so wichtig für Biogas ist

Stellen Sie sich vor, Sie kochen ein Gericht – je besser die Zutaten, desto leckerer das Ergebnis. Ähnlich ist es in Biogasanlagen: Die „Zutaten“ (meist Pflanzenreste oder Gülle) bestimmen, wie viel Biogas entsteht. Doch was, wenn diese Zutaten verderben oder nicht optimal genutzt werden? Hier kommen Silierhilfsmittel ins Spiel – die geheimen Helfer für mehr Energie aus Ihrer Anlage!


1. Was sind Silierhilfsmittel?

Silierhilfsmittel sind spezielle Zusätze, die bei der Konservierung von Pflanzen (Silage) eingesetzt werden. Sie wirken wie eine Art „Schutzengel“:

  • Natürliche Bakterien oder Säuren, die das Wachstum unerwünschter Mikroben hemmen.

  • Enzyme, die Pflanzenfasern aufbrechen und so später mehr Gas freisetzen.
    Ohne sie kann Silage schimmeln, Nährstoffe verlieren oder weniger Methan liefern – ein Albtraum für jede Biogasanlage!


2. So funktionieren Silierhilfsmittel in der Biogasanlage

Schritt 1: Bessere Konservierung = Mehr Energie erhalten

Silage wird luftdicht gelagert, um Gärprozesse zu starten. Doch Feuchtigkeit oder Sauerstoff können Schimmel fördern. Silierhilfsmittel:

  • Senken den pH-Wert (wie Zitronensaft im Essen) und stoppen Fäulnis.

  • Aktivieren nützliche Milchsäurebakterien – die „guten Jungs“ der Fermentation.

Schritt 2: Mehr Methan durch optimierte Fermentation

Im Fermenter der Biogasanlage zersetzen Mikroorganismen die Silage. Mit Silierhilfsmitteln:

  • Pflanzenzellen sind bereits vorverdaut (dank Enzyme), sodass Bakterien schneller arbeiten.

  • Höherer Energiegehalt in der Silage führt zu bis zu 20 % mehr Methan!


3. Vorteile auf einen Blick: Warum sich Silierhilfsmittel lohnen

  • Mehr Biogas: Höhere Methanausbeute = mehr Strom und Wärme.

  • Weniger Verluste: Keine Schimmelbildung, stabile Silage-Qualität.

  • Kosteneffizienz: Geringerer Bedarf an Rohstoffen, da alles optimal genutzt wird.

  • Umweltplus: Höhere Effizienz reduziert den CO₂-Fußabdruck der Anlage.


4. Praxistipps: So wählen Sie das richtige Silierhilfsmittel

  • Art der Biomasse: Für Mais gelten andere Additive als für Gras oder Gülle.

  • Zusammensetzung: Achten Sie auf enthaltene Bakterienstämme (z. B. Lactobacillus) oder Enzyme.

  • Lagerbedingungen: Bei feuchten Rohstoffen sind säurebasierte Mittel sinnvoll.
    Experten-Tipp: Lassen Sie sich von Anbietern beraten – nicht jedes Mittel passt zu jeder Anlage!


Fazit: Kleine Helfer, großer Impact

Silierhilfsmittel sind wie Turbo-Booster für Ihre Biogasanlage: Sie sichern die Qualität der Silage, steigern die Gasausbeute und machen die Energiegewinnung nachhaltiger. Ob Landwirt oder Betreiber – diese Zusätze sind ein Gamechanger für mehr Effizienz und Wirtschaftlichkeit.

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Fachbeitrag: Wie funktionieren Gasdichtigkeitsprüfungen bei Biogasanlagen? Ein Blick auf die Rolle von Gaskameras

Biogasanlagen sind ein wesentlicher Bestandteil der nachhaltigen Energieproduktion und bieten Landwirten und Biogasanlagenbetreibern eine Möglichkeit, organische Abfälle in wertvolle Energie umzuwandeln. Eine der Hauptanforderungen für den sicheren und effizienten Betrieb einer Biogasanlage ist die Gewährleistung der Gasdichtigkeit. Gasdichtigkeitsprüfungen sind entscheidend, um Leckagen zu verhindern, die nicht nur wirtschaftliche Verluste verursachen können, sondern auch erhebliche Sicherheits- und Umweltgefahren darstellen. In diesem Beitrag beleuchten wir die Bedeutung von Gasdichtigkeitsprüfungen und die Rolle von Gaskameras in diesem Prozess.

Die Bedeutung der Gasdichtigkeit in Biogasanlagen

Biogas besteht hauptsächlich aus Methan und Kohlendioxid, wobei Methan ein potentes Treibhausgas ist. Eine undichte Anlage kann daher nicht nur zu finanziellen Einbußen führen, sondern auch die Umwelt erheblich belasten. Zudem besteht bei Methanaustritt Explosionsgefahr, was die Sicherheit von Personen in der Nähe der Anlage gefährden kann. Daher ist die regelmäßige Überprüfung der Gasdichtigkeit entscheidend.

Methoden zur Gasdichtigkeitsprüfung

Verschiedene Methoden stehen zur Verfügung, um die Gasdichtigkeit von Biogasanlagen zu überprüfen. Die Wahl der Methode hängt von der spezifischen Anlage, den verfügbaren Ressourcen und der gewünschten Genauigkeit der Prüfung ab.

  1. Druckverlustprüfung:
    Diese Methode basiert auf dem Prinzip der Drucküberwachung. Die Anlage oder der zu prüfende Anlagenteil wird mit einem bestimmten Druck beaufschlagt und dieser Druck über einen festgelegten Zeitraum überwacht. Ein Druckabfall weist auf eine mögliche Leckage hin.

  2. Seifenblasenprüfung:
    Diese einfache Methode wird häufig zur Lokalisierung von Leckagen verwendet. Eine Seifenlösung wird auf die Oberfläche der Anlage aufgebracht. An Stellen, an denen Gas austritt, bilden sich Seifenblasen, die das Leck sichtbar machen.

  3. Gasdetektoren:
    Elektronische Gasdetektoren können spezifische Gase in der Luft nachweisen. Sie sind tragbar und bieten eine schnelle Möglichkeit zur Erkennung von Leckagen.

  4. Gaskameras:
    Eine der fortschrittlichsten Methoden zur Leckagedetektion ist der Einsatz von Gaskameras. Diese Geräte ermöglichen die Visualisierung von Gasen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind.

Die Rolle von Gaskameras bei der Gasdichtigkeitsprüfung

Gaskameras nutzen Infrarottechnologie, um Gase sichtbar zu machen. Sie sind besonders nützlich bei der Überprüfung großer Anlagen oder schwer zugänglicher Bereiche.

Vorteile von Gaskameras:

  • Schnelligkeit und Effizienz: Gaskameras ermöglichen die schnelle und flächendeckende Überprüfung von Anlagen. Sie können große Bereiche in kurzer Zeit scannen und potenzielle Lecks sofort sichtbar machen.

  • Sicherheit: Die Verwendung von Gaskameras erfordert keinen direkten Kontakt mit der Anlage, was das Risiko für das Prüfpersonal minimiert. Da Methan in hohen Konzentrationen explosiv sein kann, bietet die berührungslose Untersuchung zusätzliche Sicherheit.

  • Präzision: Gaskameras liefern genaue visuelle Darstellungen von Lecks, was die genaue Bestimmung der Leckagequelle erleichtert. Dies ist besonders hilfreich bei der Planung von Reparaturen.

  • Dokumentation: Die von Gaskameras erfassten Bilder und Videos können für die Dokumentation und Berichterstattung verwendet werden. Dies ist nützlich für die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und für Versicherungszwecke.

Einsatz von Gaskameras: Praktische Überlegungen

  1. Auswahl der richtigen Kamera:
    Bei der Auswahl einer Gaskamera sollten Faktoren wie die Detektionsempfindlichkeit, die Auflösung der Kamera und die spezifischen Anforderungen der Anlage berücksichtigt werden.

  2. Schulung und Bedienung:
    Die Bedienung von Gaskameras erfordert Schulung, um sicherzustellen, dass das Personal die Geräte korrekt verwendet und interpretiert. Viele Hersteller bieten Schulungsprogramme an, die den optimalen Einsatz der Technologie vermitteln.

  3. Regelmäßige Wartung:
    Wie alle technischen Geräte benötigen auch Gaskameras regelmäßige Wartung, um ihre Funktionalität zu gewährleisten. Dies umfasst Kalibrierungen und Software-Updates.

Herausforderungen und Lösungen

Obwohl Gaskameras viele Vorteile bieten, gibt es auch Herausforderungen, die berücksichtigt werden müssen:

  • Kosten: Die Anschaffungskosten für Gaskameras können hoch sein. Eine Kosten-Nutzen-Analyse kann jedoch zeigen, dass sich die Investition durch die Vermeidung von Gasverlusten und die Verbesserung der Sicherheit schnell amortisiert.

  • Umgebungsbedingungen: Extreme Wetterbedingungen oder raues Terrain können die Nutzung von Gaskameras beeinträchtigen. In solchen Fällen sollten alternative oder ergänzende Prüfmethoden in Betracht gezogen werden.

Fazit

Die Gasdichtigkeitsprüfung ist ein wesentlicher Bestandteil des Betriebs von Biogasanlagen. Der Einsatz von Gaskameras stellt eine innovative und effektive Methode dar, um Leckagen schnell und präzise zu erkennen. Für Landwirte und Biogasanlagenbetreiber bedeutet dies nicht nur eine Verbesserung der Sicherheit und Effizienz, sondern auch einen Beitrag zum Umweltschutz durch die Reduzierung von Methanemissionen.

Es ist unerlässlich, dass Betreiber von Biogasanlagen regelmäßig Schulungen zu den neuesten Technologien und Methoden erhalten und die richtigen Werkzeuge für die Prüfung der Gasdichtigkeit einsetzen. So können sie nicht nur die Leistung ihrer Anlagen optimieren, sondern auch ihrer Verantwortung gegenüber der Umwelt gerecht werden.

Wir hoffen, dass dieser Beitrag Ihnen einen umfassenden Einblick in die Bedeutung und die Methoden der Gasdichtigkeitsprüfung gegeben hat, falls Sie eine Dichtigkeitsprüfung via GasCam wünschen, melden Sie sich bei uns.

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Zeolith

Zeolith und seine Wirkung im Biogasprozess: Ein Potenzial für Landwirte und Biogasanlagenbetreiber

Die Erzeugung von Biogas stellt eine bedeutende Möglichkeit dar, erneuerbare Energien zu produzieren und zugleich landwirtschaftliche Abfälle sowie andere organische Materialien nachhaltig zu nutzen. Doch wie in vielen technischen Prozessen gibt es auch im Biogasbereich Herausforderungen und Optimierungspotenziale, die es zu erschließen gilt. Ein vielversprechender Ansatz ist die Verwendung von Zeolithen. In diesem Beitrag möchten wir Ihnen als Landwirte und Betreiber von Biogasanlagen die Eigenschaften und Vorteile von Zeolithen im Biogasprozess näherbringen.

Was ist Zeolith?

Zeolithe sind natürlich vorkommende Aluminosilikat-Mineralien, die durch ihre besondere kristalline Struktur gekennzeichnet sind. Diese Struktur verleiht ihnen einzigartige physikalische und chemische Eigenschaften, darunter die Fähigkeit zur Ionenaustausch, Adsorption und Katalyse. Zeolithe können sowohl natürliche als auch synthetische Ursprünge haben und werden in verschiedenen Industrien, wie etwa der Wasseraufbereitung, der Petrochemie und jetzt auch verstärkt in der Biogasproduktion, eingesetzt.

Die Rolle von Zeolith im Biogasprozess

Verbesserung der Prozessstabilität

Einer der wesentlichen Vorteile von Zeolithen im Biogasprozess ist ihre Fähigkeit, die Stabilität des anaeroben Fermentationsprozesses zu verbessern. Zeolithe können überschüssige Ammonium- und Schwermetallionen aufnehmen, die sonst die mikrobiellen Gemeinschaften im Fermenter hemmen könnten. Durch die Reduzierung solcher Hemmstoffe wird die Effizienz der Biogasproduktion erhöht, was zu einem stabileren und kontinuierlicheren Betrieb führt.

Erhöhung der Methanausbeute

Zeolithe tragen zur Erhöhung der Methanausbeute bei, indem sie als Katalysatoren im Prozess wirken. Sie fördern die Bildung von Methan durch die Verbesserung der Bedingungen, unter denen methanogene Bakterien arbeiten. Dies bedeutet nicht nur einen höheren Energieertrag, sondern auch eine effizientere Nutzung der eingesetzten Substrate.

Verbesserung der Substratverwertung

Ein weiteres bedeutendes Potenzial von Zeolithen liegt in ihrer Fähigkeit, die Substratverwertung zu verbessern. Durch ihre hohe Adsorptionsfähigkeit können Zeolithe schwer abbaubare Verbindungen binden und deren Verfügbarkeit für Mikroorganismen erhöhen. Dies führt zu einer gründlicheren Zersetzung der organischen Materialien und damit zu einer höheren Biogasausbeute.

Praktische Anwendung von Zeolith in Biogasanlagen

Dosierung und Integration

Die effektive Nutzung von Zeolith in Biogasanlagen erfordert eine sorgfältige Planung und Dosierung. Die Menge und Art des Zeoliths, die in den Fermenter eingebracht werden, hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Art des eingesetzten Substrats, der Fermentertyp und die Betriebsbedingungen. Eine gängige Praxis ist die Zugabe von 1-5% Zeolith bezogen auf die Trockensubstanz des Substrats. Es ist ratsam, vor der Implementierung von Zeolithen in Ihrer Anlage Tests durchzuführen, um die optimale Dosierung zu ermitteln.

Wirtschaftliche Überlegungen

Die Investition in Zeolith kann sich durch die gesteigerte Methanausbeute und die verbesserte Prozessstabilität schnell amortisieren. Es ist wichtig, die Kosten für die Anschaffung und den Einsatz von Zeolithen gegen die potenziellen Einsparungen durch höhere Energieerträge und geringere Betriebsausfälle abzuwägen. Zudem gibt es Möglichkeiten, gebrauchte Zeolithe zu regenerieren oder in anderen Prozessen, wie der Bodenverbesserung, weiterzuverwenden, was zusätzliche wirtschaftliche Vorteile bieten kann.

Herausforderungen und Zukunftsaussichten

Technologische Herausforderungen

Trotz der zahlreichen Vorteile gibt es auch Herausforderungen bei der Implementierung von Zeolithen in Biogasanlagen. Eine davon ist die richtige Auswahl des Zeolithtyps, da verschiedene Zeolithe unterschiedliche Eigenschaften und Effekte im Fermentationsprozess haben können. Zudem kann die Entsorgung oder Wiederverwendung von gesättigten Zeolithen eine Herausforderung darstellen, die es zu bewältigen gilt.

Forschung und Entwicklung

Ein Forschungsprojekt der Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst (HAWK) befasst sich mit dem Einsatz von Zeolith zur Erhöhung der Effizienz der Biogaserzeugung und zur Minderung der Stickstoffverluste in die Umwelt bei der Düngenutzung. Ziel des Projekts ist es, die Attraktivität der Vergärung von Gülle und anderen Wirtschaftsdüngemitteln durch den Einsatz von Zeolith zu steigern. Dabei sollen die besten Zeolithtypen und Aufwandmengen ausgewählt sowie Prozessoptimierungen auf Basis kontinuierlicher und großtechnischer Versuche durchgeführt werden. Das Projekt läuft vom 15. Mai 2023 bis zum 14. Mai 2026.

Fazit

Zeolithe bieten eine vielversprechende Möglichkeit, die Effizienz und Nachhaltigkeit von Biogasanlagen zu verbessern. Durch ihre Fähigkeit, die Prozessstabilität zu erhöhen, die Methanausbeute zu steigern und die Substratverwertung zu optimieren, können Zeolithe einen entscheidenden Beitrag zur Optimierung Ihrer Biogasanlage leisten. Die Investition in Zeolithe erfordert zwar eine gewisse Anfangsinvestition und Planung, jedoch können die langfristigen Vorteile sowohl ökologisch als auch ökonomisch erheblich sein. Wir ermutigen Sie, sich mit diesem Thema weiter auseinanderzusetzen und die Möglichkeiten zu prüfen, wie Zeolithe in Ihrer Anlage eingesetzt werden können, um die Biogasproduktion zu maximieren und gleichzeitig die Umwelt zu schonen.

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Biogasanalage von oben

So steigern Sie die Wirtschaftlichkeit Ihrer Biogasanlage

Die Nutzung von Biogasanlagen ist eine bedeutende Möglichkeit für Landwirte und Anlagenbetreiber, nicht nur zur nachhaltigen Energieproduktion beizutragen, sondern auch zusätzliche Einnahmequellen zu erschließen. Die Wirtschaftlichkeit einer solchen Anlage zu maximieren, erfordert jedoch ein sorgfältiges Management und die Optimierung verschiedener Prozesse. In diesem Beitrag erfahren Sie, wie Sie die Effizienz Ihrer Biogasanlage steigern und somit Ihre Gewinne maximieren können.

  1. Optimierung der Substratauswahl

Die Auswahl des richtigen Substrats ist entscheidend für die Effizienz Ihrer Biogasanlage. Unterschiedliche Substrate besitzen unterschiedliche Methanpotentiale und wirtschaftliche Eigenschaften.

  • Nutzung von Abfällen: Nutzen Sie organische Abfälle aus der Landwirtschaft, wie Gülle, Mist oder Ernterückstände. Diese sind oft kostengünstig oder sogar kostenlos verfügbar.
  • Kofermentation: Die Beimischung verschiedener Substrate kann die Gasproduktion steigern. Mischen Sie beispielsweise Gülle mit Energiepflanzen wie Mais oder Gras, um das Methanpotenzial zu erhöhen.
  • Substratqualität: Achten Sie darauf, dass die Substrate frei von Verunreinigungen wie Steinen oder Plastik sind, um Störungen im Fermentationsprozess zu vermeiden.
  1. Effiziente Anlagentechnik

Eine moderne und gut gewartete Anlagentechnik ist unerlässlich für die Maximierung der Gasproduktion.

  • Regelmäßige Wartung: Stellen Sie sicher, dass alle Teile Ihrer Anlage regelmäßig gewartet und bei Bedarf ausgetauscht werden. Dies verhindert Ausfälle und verlängert die Lebensdauer der Anlage.
  • Automatisierung: Nutzen Sie Automatisierungstechnik, um den Betrieb Ihrer Anlage effizienter zu gestalten. Automatisierte Systeme können Prozesse optimieren und den menschlichen Arbeitsaufwand reduzieren.
  • Monitoring-Systeme: Implementieren Sie Systeme zur kontinuierlichen Überwachung der Gasausbeute und der Anlagenleistung. Diese geben Ihnen wertvolle Daten zur Optimierung Ihrer Prozesse.
  1. Prozessoptimierung

Die biologische und technische Prozessoptimierung spielt eine entscheidende Rolle.

  • Temperatur und pH-Wert: Halten Sie die Temperatur und den pH-Wert im Fermenter auf einem optimalen Niveau. Abweichungen können die Aktivität der Mikroorganismen und somit die Gasproduktion negativ beeinflussen.
  • Rührtechnik: Eine effektive Rührtechnik sorgt für eine gleichmäßige Durchmischung des Substrats und verhindert die Bildung von Schwimmschichten oder Bodensedimenten.
  • Hydraulische Verweilzeit (HRT): Optimieren Sie die HRT, um die Effizienz der Biogasproduktion zu maximieren. Eine zu kurze Verweilzeit kann zu unvollständiger Gärung führen, während eine zu lange Verweilzeit den Durchsatz reduziert.
  1. Wärmenutzung

Die in der Biogasanlage erzeugte Wärme bietet weitere Einnahmequellen und Nutzungsmöglichkeiten.

  • Einspeisung in Nahwärmenetze: Nutzen Sie die überschüssige Wärme, um sie in lokale Nahwärmenetze einzuspeisen. Dies kann eine zusätzliche Einnahmequelle darstellen.
  • Eigenverbrauch: Verwenden Sie die Wärme für eigene landwirtschaftliche Betriebe, wie beispielsweise zur Beheizung von Ställen oder Gewächshäusern. Dies reduziert externe Energiekosten.
  • Wärme-Kraft-Kopplung (KWK): Überlegen Sie, ob die Integration eines Blockheizkraftwerks (BHKW) sinnvoll ist, um sowohl Strom als auch Wärme zu erzeugen.
  1. Wirtschaftliche Rahmenbedingungen

Ein Verständnis der wirtschaftlichen Rahmenbedingungen und Fördermöglichkeiten ist unerlässlich.

  • Förderprogramme: Informieren Sie sich über aktuelle Förderprogramme und Subventionen, die für Biogasanlagen verfügbar sind. Diese können Investitionskosten reduzieren und die Rentabilität erhöhen.
  • EEG-Vergütung: Beachten Sie die Vergütungssätze des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) und passen Sie Ihre Produktion entsprechend an, um maximale Einnahmen zu erzielen.
  • Marktentwicklung: Halten Sie sich über Markttrends und Preisentwicklungen bei Energiepreisen informiert, um wirtschaftliche Entscheidungen rechtzeitig anpassen zu können.
  1. Nachhaltigkeit und Umweltschutz

Ein nachhaltiger Betrieb Ihrer Biogasanlage kann auch wirtschaftliche Vorteile bringen.

  • Umweltzertifikate: Durch den Nachweis einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Produktionsweise können Sie Umweltzertifikate erwerben, die vermarktet werden können.
  • Emissionseinsparungen: Reduzieren Sie Emissionen durch optimierte Prozesse und profitieren Sie von möglichen Emissionsgutschriften.
  • Kreislaufwirtschaft: Integrieren Sie Ihre Biogasanlage in ein ganzheitliches landwirtschaftliches Kreislaufsystem, um Synergien zu nutzen und Abfälle zu minimieren.
  1. Weiterbildung und Netzwerk

Der Austausch von Wissen und Erfahrungen kann neue Perspektiven und Ideen eröffnen.

  • Schulungen und Seminare: Investieren Sie in die Weiterbildung Ihrer Mitarbeiter und nehmen Sie an Fachseminaren teil, um immer auf dem neuesten Stand der Technik zu bleiben.
  • Netzwerkbildung: Treten Sie Netzwerken und Verbänden bei, um von den Erfahrungen anderer Betreiber zu profitieren und gemeinsame Herausforderungen zu bewältigen.

Fazit

Die Steigerung der Wirtschaftlichkeit Ihrer Biogasanlage erfordert ein ganzheitliches Management, das sowohl technische als auch wirtschaftliche Aspekte berücksichtigt. Durch die Optimierung der Substratauswahl, der Anlagentechnik und der Prozesse, die Nutzung von Fördermöglichkeiten und die Berücksichtigung von Nachhaltigkeitsaspekten können Sie die Effizienz Ihrer Anlage verbessern und Ihre Gewinne maximieren. Bleiben Sie zudem immer informiert und vernetzt, um von den neuesten Entwicklungen und Best Practices zu profitieren. 

So sichern Sie langfristig den Erfolg Ihrer Biogasanlage und leisten gleichzeitig einen wertvollen Beitrag zur Energiewende.

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Mit der Fluoreszenzmikroskopie den Ausfall der Biogasanlage verhindern

Biogasanlagen bieten beste Voraussetzungen, um aus Gülle Biogas zu erzeugen und aus dem Gärrest einen ökologisch gut verwertbaren Dünger zu gewinnen. In der modernen Tierhaltung ist jedoch der Einsatz von antibakteriellen Wirkstoffen oder Arzneimitteln zur Sicherung der Tiergesundheit und Hygiene manchmal unerlässlich. Diese Wirkstoffe dürfen nicht in zu großen Mengen in die Biogasanlage gelangen, denn hier entfalten sie ihre antibakterielle und hemmende Wirkung auf die im Fermenter lebenden Mikroorganismen. Dies bremst die Gärtätigkeit und verlangsamt und mindert die Gasproduktion und -qualität. Im schlimmsten Fall kommt der Gärprozess zum Erliegen und das Fermentermaterial muss ausgetauscht werden. Der wirtschaftliche Schaden kann bei großen Anlagen mehrere 10.000 Euro betragen. Um dies zu vermeiden, können Substrate oder Güllen, bei denen ein Verdacht auf das Vorhandensein von Hemmstoffen besteht, im Labor mittels Fluoreszenzmikroskopie untersucht werden. Auch die mikrobielle Zusammensetzung des Fermentermaterials kann unter Abgleich der Inputstoff-Zusammensetzung mit Referenzanlagen verglichen werden. Abweichungen können frühzeitig identifiziert und gezielte Gegenmaßnahmen rechtzeitig ergriffen werden.

 

Exkurs: Welche Mikroorganismen sind an der Bildung von Biogas und Methan beteiligt?

 

Der Abbau von Biomasse erfolgt durch eine Vielzahl von Mikroorganismen auf unterschiedlichen Stoffwechselwegen bis zur vollständigen Umsetzung zu Kohlendioxid und Methan. Die beteiligten Mikroorganismen lassen sich in zwei Gruppen unterteilen. Die Gruppe 1 besteht aus Bakterien, die für den Abbau von hochmolekularen Verbindungen wie Zellulose und für die Vergärung von niedermolekularen Verbindungen wie Zuckern zu organischen Säuren verantwortlich sind. Organismen dieser Gruppe machen mit 75 bis 95 % den Hauptanteil aller Mikroorganismen im Biogas-Fermenter aus und werden als Zellulose-Abbauer und Säurebildner bezeichnet. Die Gruppe 2 der Mikroorganismen ist direkt für die Bildung von Methan verantwortlich. Sie stellt mit 5 bis 25 % den kleineren Teil der am anaeroben Abbau beteiligten Organismen. Vertreter dieser Gruppe werden als methanbildende Mikroorganismen bezeichnet.

 

Wie funktioniert die fluoreszenzmikroskopische Analyse?

Die quantitative Erfassung der am Gärprozess beteiligten Organismengruppen erfolgt durch fluoreszenzmikroskopische Analyse der Mikroorganismen. Aufgrund der hohen Anzahl von Mikroorganismen in Biogasanlagen (zum Teil über 100 Billiarden Mikroorganismen pro Kubikmeter) werden die ermittelten Zellzahlen auf einen Milliliter Fermentermaterial bezogen. Durch die Auswertung der Zusammensetzung der verschiedenen Methanbildner, die in der Gruppe 2 vertreten sind, können Veränderungen im Zusammenleben der methanbildenden Population erfasst werden.

Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme einer Biogasanlage mit den Substraten Mais, Rindermist und Gülle. Bakterien erscheinen in blauer Färbung, Methanbildner werden gelb bis orange dargestellt.

Die beispielhafte fluoreszenzmikroskopische Aufnahme zeigt die mikrobielle Lebensgemeinschaft einer Probe bei 400-facher Vergrößerung. Die Probe wurde verdünnt und mit Licht verschiedener Wellenlängen angeregt. Durch einen Fluoreszenzfarbstoff erscheinen die zelluloseabbauenden und säurebildenden Organismen im Bild blau. Methan-bildende Zellen werden durch Licht mit einer Wellenlänge von 420 nm zur Eigenfluoreszenz angeregt und hier in Orange bis gelb dargestellt.

 

Die festgestellten Zellzahlen der in der Probe gefundenen Mikroorganismen werden mit einer Datenbank abgeglichen. Die Datenbank erfasst die Ergebnisse mehrjähriger Untersuchungen an unterschiedlichsten Biogasanlagen im In- und Ausland, biochemische Prozesszustände und Inputstoffe wie un-/belastete Gülle. Auf diese Weise können Abweichungen zu den SOLL-Zellzahlen und SOLL-Populationszusammensetzungen festgestellt werden. Im Zusammenspiel mit weiteren prozessbiologischen Parametern wie dem FOS/TAC-Verhältnis, den Gärsäurekonzentrationen, der Spurenelementuntersuchung oder der Viskositätsbestimmung ergibt sich ein tieferer Einblick in die Fermenterbiologie. Abweichungen aufgrund eines Hemmstoffeintrags können so identifiziert werden und gezielte Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

  

Fazit: Fluoreszenzmikroskopie zur Optimierung der Gärprozesse

Biogasanlagen-Betreiber sind tagtäglich mit der Auswahl der ihnen angebotenen Inputstoffe oder unterschiedlichsten Prozesshilfsstoffe konfrontiert. Neben wirtschaftlichen Betrachtungen und der möglichen Gasausbeute ist die Unbedenklichkeit neuer Inputstoffe für die Fermenterbiologie eine wiederkehrende Fragestellung. Eine Erfassung des IST-Zustandes der mikrobiellen Aktivität mittels Fluoreszenzmikroskopie im Fermenter vor dem Einsatz eines neuen oder unbekannten Inputstoffs kann prozessbegleitend Anhaltspunkte zu Änderungen der Prozessstabilität liefern.

 

Prozessbiologische Betreuung aus dem Labor

Für die Kunden der MT Energy Service aus Zeven, einem BGA-Servicespezialisten, spielt das hauseigene Labor deswegen eine zentrale Rolle bei der kontinuierlichen Gewährleistung der Anlagenleistung. Das MTE Labor führt nicht nur fluoreszenzmikroskopische Analysen durch, sondern berät auch bei der Problemlösung und Ursachenbekämpfung.

Autor: Dr. Schöpfer

Weitere Informationen unter www.mte-service.de

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