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Projektergebnisse Vorbehandlung

Um das Substrat Biertreber leichter vergärbar zu machen (Beschleunigen der Hydrolyse), sollen lignozellulosereiche Inhaltsstoffe der Biertrebern mithilfe einer thermo-chemischen Vorbehandlungsmethode zu Substanzen einfacher Struktur umgewandelt werden. Die freigesetzten Substanzen werden durch eine chromatographische Methode aufgetrennt und analysiert. Die Beurteilung der einzelnen Methodenparameter erfolgt aufgrund der Freisetzung von leicht verfügbaren Inhaltsstoffen und der Bildung von hemmenden Inhaltsstoffen.

Ziel der Versuchsreihe ist es, die passenden Einstellungen der Parameter Temperatur, Verweilzeit und Katalysatorkonzentration zu bestimmen, um die Aufspaltung von Zellulose, Hemizellulose und Lignin in oligomere und monomere Strukturen zu erreichen.

Biomethanpotentialtests

Um die Auswirkung der thermo-chemischen Vorbehandlung von lignozellolose-haltigen Substraten zu erforschen, wurden nicht behandelte und vorbehandelte Substrate in Biomethanpotentialtests anaerob vergärt. Abbaurate und Methanproduktion waren bei der anaeroben Vergärung von thermo-chemisch vorbehandelten Substraten gesteigert. Der gesamte Methanertrag war jedoch nicht bei jedem vorbehandelten Substrat höher, als bei dem entsprechenden nicht behandelten Substrat. Die erhöhte Abbaurate bringt den Vorteil, dass die hydraulische Verweilzeit somit die Reaktorgröße bei der anaeroben Vergärung von thermo-chemisch vorbehandelten Substraten verringert werden können.

Kontinuierliche Fermentationen

Nach Fertigstellung der Pilotanlage wurden zwei Läufe von kontinuierlichen Fermentationen durchgeführt. Während der Fermentationen wurden Parameter der Fermentationsbrühe, sowie die Gasproduktion und die Zusammensetzung überwacht. Die Ergebnisse aus der methanogenen Stufe waren viel versprechend, da die beobachtete spezifische Methanausbeute 80% der Ergebnisse der Biomethanpotential Tests ausgemacht hat.

Entschwefelung

Ziel war es, die mikrobiologische Entschwefelung von H2S reichem Biogas in Bezug auf rasche und effiziente Schwefelsäurebildung zu optimieren. Dafür wurde eine kontinuierlich zu betreibende Entschwefelungskolonne im Labormaßstab konstruiert. Immobilisierte schwefeloxidierende Bakterienstämme wandeln dann das im Biogas enthaltene H2S in ausreichend stark konzentrierte Schwefelsäure zur Substratvorbehandlung um.
Die Ergebnisse dieses Laborversuchs zeigen deutlich die Eignung und Robustheit der konstruierten Kolonne im Hinblick auf H2S Umwandlung in Schwefelsäure. Höchste Sulfat-Bildungsraten (Säure gemessen als Sulfat) wurden bei gleichzeitiger 100%iger H2S Entfernung erreicht. Die entsprechenden Eliminierungskapazitäten (EC) lagen zwischen 200-300 g m-3 h-1.
 

Der untersuchte Versuchsaufbau war in der Lage H2S vollständig und stabil aus dem Gasstrom zu entfernen und gleichzeitig in Schwefelsäure umzuwandeln. Die erreichten Säurekonzentrationen lagen in dem Bereich, der für die Substratvorbehandlung von Lignozellulosen als ideal eruiert wurde.