Schäumt es in einer Biogasanlage, entstehen Probleme. Was sind die Ursachen und Folgen der Schaumbildung im Fermenter? © UFZ

Schaum im Fermenter: Umfrage zu Problemen in Biogas-Anlage

Schäumt es in einer Biogasanlage, entstehen Probleme. Was sind die Ursachen und Folgen der Schaumbildung im Fermenter? Hilft dagegen etwas? Ein wissenschaftliches Projekt überprüft Gegenmaßnahmen – alle Biogasanlagen-Betreiber können an einer Umfrage teilnehmen.

Von Lucie Moeller, UFZ Leipzig

Es wird Landwirten oft geraten, die Biogasanlage wie ihre beste Kuh zu füttern, um gute Biogas-Erträge zu erreichen und keine Probleme im Biogasprozess zu bekommen. Trifft dieser Vergleich zu? – Teilweise schon. Zumindest, wenn man sich die Probleme des Verdauungsprozesses in diesen beiden Systemen anschaut.

Wie im Pansen eines Rindes kann es in einer Biogasanlage zur Übersäuerung kommen. Schäumt es, bekommen beide – sowohl die Kuh, als auch der Biogas-Fermenter – ein Problem.

Ursachen von Schaum-Bildung bei der Kuh und in Biogas-Anlagen

War Schaum-Bildung im Biogas-Prozess lange nicht erforscht, galt dies nicht für die Blähung im Pansen. Man kann aber voneinander lernen. Das gilt hier vor allem für die Ursachen der Schaumbildung. So wurde auch für Biogasanlagen – ähnlich wie bei Wiederkäuern – nachgewiesen, dass fein gemahlenes Getreide als Substrat ein erheblich höheres Potenzial zum Schäumen hat als ein grobes Schrot.

Proteinreiches Futter verursacht in beiden Verdauungssystemen durch Schaumbildung Probleme – im Fall der Kuh ist es Luzerne, bei einer Biogasanlage ein hefehaltiges Substrat. Pektinhaltiges Substrat wie Zuckerrübe führt unter ungünstigen Umständen der schnellen Gärung des enthaltenen Zuckers zur Stabilisierung der schnell aufsteigenden Gasblasen.

Biogas-Prozess Fermenter
Biogas-Prozess im Fermenter. © Sabine Rübensaat

Wenn Enzyme fehlen – was hilft?

Obwohl die Ursachen so ähnlich sind, werden für jeden der beiden Gasproduzenten unterschiedliche Maßnahmen ergriffen. So zeigen die Erfahrungen, dass im Fall der Zuckerrübe die Eigenschaften der Gärmasse im Fermenter ausschlaggebend sind: Ist das Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff zu hoch, kommen die Mikroorganismen mit der Umsetzung des kohlenstoffreichen Substrats Zuckerrübe nicht hinterher, weil ihnen der Stickstoff zur Produktion von hydrolytischen Enzymen fehlt. Diese Enzyme sind Proteine, die die erste Stufe des Biogasprozesses (Hydrolyse) bewerkstelligen.

Durch die fehlende Hydrolyse wird das Pektin der Zuckerrübe nicht gespalten und stabilisiert die Schaumblasen. Es wurde nachgewiesen, dass die Zugabe von Stickstoffdünger Abhilfe schaffen kann. Auf der anderen Seite gibt es Faktoren, die die stabilisierende Funktion des Pektins noch unterstützen.

So wurde festgestellt, dass in einem Biogasfermenter Salze mit zweiwertigen Kationen den Schaum stabilisieren. Daher ist Vorsicht geboten, wenn im Kuhstall Dolomit zur Desinfektion genutzt wird und gleichzeitig in der Biogasanlage, wo die Gülle aus dem Kuhstall später landet, Zuckerrüben vergoren werden.

Schaum-Bildung im Fermenter
Schaum-Bildung im Fermenter. © Sabine Rübensaat

Schaum-Bildung im Biogas-Fermenter: Neues Projekt und These

Für lebende Systeme gilt häufig, dass das, was einem hilft, bei dem anderen wirkungslos bleibt. Das gleiche gilt auch für Biogasanlagen. Maßnahmen, die bei einer Biogasanlage zur Entspannung der Schaumbildung geholfen haben, sind im Fall eines anderen Biogas-Fermenters nicht wirksam. Aus diesem Grund wurde ein wissenschaftliches Projekt mit dem Titel Ursachen und Gegenstrategien für Schaumereignisse in Biogasanlagen ins Leben gerufen.

Das Ziel des Projektes ist es, die Hintergründe der Schaumbildung im Prozess der Vergärung genau zu verstehen, um allgemein wirksame Maßnahmen entwickeln zu können. Als Grundlage des Projektes wurde die These gestellt, dass die Schaumbildung im Biogasprozess vornehmlich durch die Störung der Hydrolysestufe zustande kommt.

Das Projekt wird von der Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe finanziell unterstützt und vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig als Pionieren der Erforschung des Phänomens der Schaumbildung im Biogasfermenter, der Universität Hohenheim als Experten für die Hydrolysephase im Biogasprozess und der Hochschule Nürtingen-Geislingen, die ökonomische Analysen durchführt, bearbeitet.

Da die Biogas eine wichtige Rolle in der flexiblen Energiebereitstellung einnimmt bzw. einnehmen sollte, werden die Probleme des Prozesses künftig an Bedeutung gewinnen. Bei flexibler Fütterung mit leicht abbaubaren Substraten wie Zuckerrübensilage und Getreide kann es beispielsweise schnell zu einer übermäßigen Schaumbildung kommen – wie es heute in der Bioabfallverwertung bereits sehr häufig der Fall ist.

Aufruf zur Mithilfe – Teilnahme an Online-Umfrage

Um die Wirtschaftlichkeit der im Projekt vorgeschlagenen Maßnahmen zu prüfen, ist es wichtig, zunächst den Schaden, der durch die Schaum-Bildung verursacht wird, zu betrachten. Und hier ist die Zusammenarbeit mit den Anlagenbetreibern gefragt.

Deswegen benötigen wir Ihre Mithilfe: Wir bitten um Ihre Teilnahme an unserer Online-Umfrage. Sie richtet sich an alle Betreiber von Biogasanlagen – unabhängig davon, ob sie eine Schaumbildung im Fermenter beobachtet haben oder nicht.

Für unsere Umfrage brauchen wir eine repräsentative Anzahl an Teilnehmern; also selbst, wenn Ihre Biogasanlage aktuell nicht schäumt oder noch nie geschäumt hat, können Sie unsere Forschung unterstützen.

Das Ausfüllen der Umfrage dauert maximal 15 Minuten (im Fall einer nicht-schäumenden Anlage noch weniger). Ihre Angaben werden selbstverständlich anonym erhoben, es können keine Rückschlüsse auf Ihre Biogasanlage gezogen werden.

Die Ergebnisse der Umfrage werden dann in der Bauernzeitung veröffentlicht.

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