Dr. Stefan Dröge
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31.01.2023

Im Projekt konnte gezeigt werden, dass durch die Sole-Behandlung der Weizenstroh-Strohballen im technischen Gradierwerk die Abbaubarkeit signifikant erhöht werden kann. Durch die Optimierung der Versuchsparameter (Sole-Konzentration, Temperatur, pH-Wert, Nährstoffzugabe, etc.) konnten die Aufschluss-Bedingungen optimiert und die Behandlungszeit im Gradierwerk auf 10 bis 14 Tage reduziert werden. Das technische Gradierwerk konnte hinsichtlich einer möglichst niedrigen Verdunstungsrate und einer maximalen Durchdringung der Strohballen mit der Sole ebenfalls verfahrenstechnisch optimiert werden. Hinsichtlich der Biogas-Produktion konnte eine z.T. deutliche Steigerung der spezifischen Gaserträge im Bereich von bis zu 15 % demonstriert werden. Allerdings wurden die absoluten Biogas- und Methanerträge bezogen auf die Ausgangsbiomasse durch den teilweise erheblichen Abbau von organischem Material im Verlauf der Sole-Behandlung beeinträchtigt. In der Gesamtbilanz konnten daher keine bzw. nur geringfügig höhere Gasausbeuten erzielt werden. Dennoch ist die Sole-Behandlung für einen Einsatz von Stroh in Biogasanlagen verfahrenstechnisch vorteilhaft. Einerseits wird der spezifische Abbaugrad verbessert und anderseits ist das Stroh durch die Flüssigkeitsaufnahme besser verarbeitbar und bildet zudem im Fermentationsprozess keine Schwimmschichten. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass unter den Bedingungen einer Co-Vergärung und des Einsatzes eines 2,5 % Aufschluss-Hydrolysats die Sole-Lösungen keine negativen Effekte auf den Gasertrag und die Prozessstabilität haben. Auf Basis der erzielten Ergebnisse und einer hierauf aufbauenden vorläufigen Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, sind voraussichtlich Stromerlöse im Bereich von 20 – 22 ct/KWh erforderlich, um in der Praxis einen rentablen Anlagenbetrieb zum Soleaufschluss von Stroh und anschließenden Einsatz in einer Biogasanlage zu gewährleisten.

Getreidestroh stellt mit einer jährlichen Produktion von ca. 20 Mio. t in Deutschland ein enormes Potential für die Verwendung als nachwachsender Rohstoff dar. Die Verwertung setzt allerdings die Entwicklung adäquater Aufschlusstechnologien voraus, um die vergärbaren Mono- und Disaccharide freizusetzen. Die Ergebnisse aus früheren FuE-Projekten (FKZ22034011; 22016912) zeigten, dass ein effektiver Aufschluss von Stroh auch mit halophilen Mikroorganismen möglich ist. Gesamtziel dieses Projektes war daher die Entwicklung eines Sole-Prozesses im Labor und im technischen Maßstab. Hierbei galt es, eine signifikante Verkürzung der Behandlungszeiten zu erreichen und den Nachweis einer Umsetzbarkeit unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu demonstrieren. Zunächst sollte hierzu ein Reaktorkonzept für eine kontinuierliche Behandlung von Strohballen in einen technischen Maßstab realisiert werden. Durch die Optimierung der maßgeblichen Aufschlussparameter wurde hierbei das Ziel verfolgt, die notwendige Behandlungsdauer für den Strohaufschluss auf unter 14 Tage zu reduzieren. Die Aufschlusseffizienz wurde auf Basis der spezifischen und absoluten Methanerträge mittel statischer Gärtests ermittelt. Darüber hinaus wurde geprüft inwieweit die im Rahmen Behandlung anfallenden Salzlösungen einer Biogasanlagen zugeführt werden können ohne negative Effekte auf die Prozessstabilität. Auf Basis der verfahrenstechnischen Auslegung der Aufschlussanlage und der ermittelten Methanerträge erfolgte abschließend eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Gesamtprozesses.