HomeBeschreibungProjektzieleKonsortiumImpressum
 


Im Verlauf des Projektes werden Versuche stattfinden um die Pflanzenkohle schon in vor der Silierung in die Biomasse einzubringen. Dadurch wird erwartungsgemäß eine saubere Milchsäuregärung gefördert, Pilzbefall und die damit zusammenhängende Bildung von Mycotoxinen verhindert, Pestizide und andere Belastungen der Biomasse adsorbiert. Darüber hinaus wird bei der Vergärung der Biomasse im Biogasreaktor das mikrobielle Milieu positiv beeinflusst, die Aktivität der methanbildenden Bakterien wird verbessert. Kumar  et al. (1987) testeten verschiedene Zusätze zur Steigerung  der  Biogasausbeute bei Verwendung von Kuhdung als Gär-Substrat. Die Autoren fanden, dass 5% Holzkohle-Zusatz am  effizientesten  wirkt.  Sie  konnten  damit  die  Biogasausbeute  in  Modellreaktoren  um  16% steigern  und  in  einem  Technikumsansatz  sogar  um  35%.  Der  Zusatz  von  Pflanzenkohle scheint  daher  sehr  vielversprechend  zu  sein, um  auch  die  Biogasproduktion  von  Mais-Gärsubstraten zu steigern.


Das Projekt soll zeigen, dass die im Gärest enthaltenen Nährstoffe durch die Pflanzenkohle gebunden werden, wodurch sie anschließend den angebauten Pflanzen wieder zur Verfügung gestellt werden. Durch die Silierung der Pflanzenkohle wird der pH-Wert der Pflanzenkohle gesenkt, was die Aufnahmefähigkeit für Nährstoffe verbessert. Die Pflanzenkohle wird bereits in der Biogasanlage mit Nährstoffen gesättigt, wodurch die Düngeeffizienz steigt. Ein großer Teil der Ausgaben in landwirtschaftlichen Betrieben fallen für Dünger und Pflanzenschutz an, damit bietet die prognostizierte Erhöhung der Düngeeffizienz des Gärrestes einen substantiellen Vorteil für die beteiligten landwirtschaftlichen Betriebe.

Ein weiteres Ziel wird der nachhaltige Aufbau von Humus in den landwirtschaftlich genutzten Böden sein (Terra-Preta-Effekt). Der Humusgehalt spielt eine wichtige Rolle für das Bodenleben, für  die Ertragskraft der Pflanzen und für Dienstleistungen des Ökosystems. Die Verwendung biologisch unbedenklicher Gärsubstrate führt zu weniger künstlichem Dünger und damit zu einer Erhöhung der Bodenaktivität und Biodiversität im Boden und Feld, was mit einer einhergehenden Möglichkeit eines geringeren Einsatz an Pestiziden noch unterstützt werden kann. Dadurch ist mit höheren Erträgen und verbesserter Pflanzengesundheit zu rechnen. Ein weiterer Vorteil sind geringere Kosten durch Einsparung an Düngemitteln, Kalk und Herbiziden im laufenden Betrieb. Werden diese Annahmen durch das Projekt bestätigt, könnten die so veredelten Gärreste der Biogasanlage künftig wertschöpfend als Düngemittel gehandelt werden.


Für Wärmeerzeuger unter 100 kWth. sind auf dem Markt keine Anlagen verfügbar, die wirtschaftlich Elektrizität aus den vorhandenen Wärmepotentialen erzeugen können. Das vorgeschlagene Projekt fokussiert sich hier auf ein System, welches wirtschaftlich realisierbar ist weil kostengünstige Serienbauteile eingesetzt werden, die bei gleicher Leistung nur ein Zehntel der Investitionskosten erzeugen. Die in die PYREG-Anlage zu integrierende Unterdruckturbine ersetzt das Abgasgebläse der Anlage, und eliminiert somit den größten Stromverbraucher im Verfahren. Gleichzeitig können prognostiziert bis zu 9 kW elektrische Leistung ausgekoppelt werden. Durch die starke Verknüpfung des Stromerzeugers mit den Prozessparametern der Reaktoren (Temperatur, Durchfluss, Druck) ist eine Neuentwicklung der Reaktoren und der Anlagensteuerung notwendig. Die PYREG-Anlage dient somit als wesentliches Bindeglied in der Region zwischen Biogasanlage, Land- und Forstwirtschaft, Energiebedarf und Klimaeffizienz.


Ziel ist eine Verbesserung der Klimabilanz durch Reduktion der Methan-, Ammoniak- und Lachgasemissionen der Biogasanlage sowie sowie Reduktion klimaschädlich hergestellter Kunstdünger. Ammoniak wird durch die Kohle gebunden (rund 1% des Kohlegewichtes [Taghizadeh-Toosi et al 2011]), dies führt zu einer Verbesserung der Brennleistung des Biogases und damit der Energieausbeute. Die Korrosionsanfälligkeit durch Ammoniak im BHKW wird gesenkt. Zusätzlich verringert sich die Emission von schädlichen Klimagasen aus den BHKWs. Auch im Gärrestelager entstehen deutlich weniger Klimagase, insbesondere Methan, Ammoniak und Lachgas. Weiterhin ergibt sich durch die Bindewirkung der Kohle im Boden ein Grundwasserschutz durch geringere Düngemittelauswaschungen. Treffen diese Annahmen zu, handelt es sich um eine beträchtliche Aufwertung der Biogasanlage. Insbesondere die Klimaemissionen und der Nährstoffkreislauf können deutlich verbessert bzw. geschlossen werden.


Das Projekt wird positive Auswirkungen auf die Region haben. Zunächst werden die schon bestehenden Vorteile der Biogasanlage (regionale Energieerzeugung) ergänzt durch die angestrebte Schließung des Düngemittelkreislaufs. Außerdem wird durch die Pflanzenkohleerzeugung (Pyreg) zusätzlich Wärme und Strom erzeugt.

Weiterhin können zusätzliche Arbeitsplätze gesichert werden (Anlagenführung Pyreg, zusätzliche Biomasseströme und Logistik für die Erzeugung der Pflanzenkohle, Verbesserung der Entsorgungssituation der lokalen Biomasselieferanten, …). Die benötigte Biomasse für die Pflanzenkohleproduktion soll vorwiegend aus regionalen stickstoffarmen und ligninreichen Reststoffen kommen (Straßenbegleitgrün, Grünschnitt, Grasschnitt, Stroh, etc.). Damit ist eine entscheidende Steigerung der Wertschöpfung, verglichen mit der bisherigen Entsorgung in Kompostierungsanlagen, möglich. Die Wertschöpfung bliebe somit in der Region. Weitere Effekte wären die Verbesserung der Überlebenschancen mittelständischer Landwirtschaftsbetriebe sowie eine Einsparung an fossilen Energieträgern durch die Nutzung der regional verfügbaren Biomassen.