„Entwicklung eines Verfahrens zur Verminderung von Struvit- und Carbonatablagerungen in Biogasanlagen“ (SABIO)
Projektförderung:
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Projektlaufzeit: 05/2011 bis 10/2017
BUW- Projektleitung:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Londong
BUW- Projektbearbeiter:
M. Sc. Tobias Wätzel
Projektpartner:
Kunststoff & Edelstahl Technik GmbH (K&E Technik)
GEMES Abfallentsorgung und Recycling GmbH (GEMES)
Problemstellung
In Deutschland wurden 2013 ca. 600 Trockenfermentationsanlagen zur Erzeugung von Biogas aus Bioabfällen, nachwachsenden Rohstoffen, Co-Fermentation und anderen Substraten betrieben. Im Perkolatleitungssystem der meisten Anlagen nach dem Garagenverfahren (ca. 100) kommt es in regelmäßigen Abständen zu Verstopfungen durch Auskristallisation von Struvit (MAP) und von Karbonaten ein Problem, dass auch auf vielen Kläranlagen und Nassvergärungsanlagen beobachtet werden kann. Diese Ablagerungen beeinträchtigen den energetischen Wirkungsgrad der Anlage (Gasertrag) und können sogar zum Ausfall der Anlage führen.
Die auskristallisierten Stoffe stellen Ressourcen am falschen Ort dar, die aktuell kostenaufwendig beseitigt werden müssen. Derzeit stellt die Spülung mit Essigsäure das einzig verlässige Mittel dar die Ablagerungen zu beseitigen. Diese Säuberung muss ca. zweimal jährlich durchgeführt werden, was aus ökonomischer Sicht, sowie den Aspekten Arbeitsschutz und Umweltauswirkungen problematisch ist. Struvitablagerungen sind ein verbreitetes Problem, sie treten an vielen Biogasanlagen verschiedener Bautypen auf und führen zu Effizienzminderung bei der Biogasproduktion und damit der Energieerzeugung aus erneuerbaren Energieträgern.
Zielstellung
Im Rahmen des Projektes soll ein Reaktor mit zugehöriger Methode entwickelt werden, der die Salzkonzentrationen im Perkolat von Biogasanlagen verringert und damit den Ablagerungen in den Leitungen der Anlagen vorbeugt bzw. diese ganz verhindert. Das zu entwickelnde System soll möglichst breit einsetzbar und an verschiedene Typen von Biogasanlagen (z.B. Trocken-fermentationsanlagen, Faultürme von Kläranlagen, landwirtschaftliche Biogasanlagen) und Substrate (z.B. Bioabfälle, NaWaRo, Co-Vergärung, Restabfall) adaptierbar sein. Letztendlich stünde in Summe ein theoretisches Potential von ca. 13.500 Anlagen in Deutschland zur Verfügung, welche profitieren könnten.
Das ausgefällte Material besteht hauptsächlich aus Pflanzennährstoffen (Phosphor, Magnesium, Calcium). Für dieses soll im Rahmen des Projektes die Verwertbarkeit (Ressourceneffizienz-steigerung) erreicht werden. Damit würde neben der Steigerung des Gesamtwirkungsgrades der Biogasanlagen auch eine Rückgewinnung von Nährstoffen stehen.
Zum Ende des Projekts soll das Verfahren soweit erforscht sein, dass anschließend bekannt ist wie das Reinigungssystem funktioniert, welche Mengen und Frachten bewältigt werden können und wie die Salzminderung und damit einhergehend die Kristallisationskinetik von statten geht. Darauf aufbauend kann dann im Anschluss an das Projekt ein Reaktor entwickelt werden, welcher zur Vermarktung geeignet ist und die derzeit nötige, jährliche oder halbjährliche Reinigung der Perkolatleitungen an den Biogasanlagen unnötig macht und so Kosten einspart, Umweltauswirkungen reduziert, den Arbeitsschutz erhöht, sowie Nährstoffe zurückgewinnt.
Die Kostenreduktion durch verminderte Wartung und Reinigung geht mit gleichzeitiger Maximierung der Gasausbeute einher, da die üblicherweise zweimal jährlich durchzuführende Reinigung, während welcher die Gaserträge auf ein Minimum sinken, entfallen soll.