Verbundvorhaben RAPSSTROH: Rapsstroh als Biogassubstrat - Vorbehandlungen zur Verbesserung der anaeroben Vergärbarkeit

Abstract

Rapsstroh als Biogassubstrat ist bislang in Deutschland kaum untersucht worden, obwohl große Mengen davon vorhanden sind. Dies liegt am niedrigen Methanbildungspotenzial des unbehandelten Substrates und der herausfordernden Vergärungstechnik, weil Stroh zum Aufschwimmen im Fermenter neigt und das faserreiche Substrat einen höheren Homogenisierungsaufwand erfordert. Meist verbleibt dieser landwirtschaftliche Reststoff energetisch ungenutzt am Feld.

Im Projektkonsortium besteht beträchtliches Know-How in der Verbesserung der Gasausbeute lignocellulosereicher Substrate durch geeignete Maßnahmen, wie in den Verbundprojekten BIOSHRED (FKZ: 22031214) und LIGNOFLEX (FKZ: 2219NR-280, -441, -438, -417) gezeigt wurde. Die Erfahrungen wurden genutzt, um die vielversprechendsten Substratvorbehandlungsmethoden für den Aufschluss der Lignocellulose von Rapsstroh zu untersuchen, um einerseits eine möglichst hohe Methanproduktion in der Vergärung zu erreichen, andererseits die Durchführbarkeit sowie den Aufwand in der Praxis zu berücksichtigen. Vier Technologien kamen dabei zum Einsatz: 1. Konservierung durch Trocknung und Wiederbefeuchtung 2. Silierung mit biologischen Silierhilfsmitteln (Enzyme, Mikroorganismen) 3. Alkalischer Aufschluss mit Calciumoxid (Branntkalk) bzw. Calciumhydroxid (Löschkalk) 4. Physikalisch-chemischer Aufschluss von Rapsstroh und von Rapsstroh-Gärrest durch Thermodruckhydrolyse

Von allen 4 technologischen Varianten liegen Studienergebnisse an anderen lignocellulosereichen Biogassubstraten vor, die eine nähere Untersuchung rechtfertigen. Darüber hinaus wurde noch eine 5. Variante untersucht, nämlich die Co-Vergärung von Rapsstroh mit gängigen landwirtschaftlichen Substraten wie Maissilage, Grassilage und Wirtschaftsdünger, unter Berücksichtigung des Maisdeckels. Diese Variante ist für Biogasanlagenbetreiber insofern von besonderer Bedeutung, als sie am einfachsten umzusetzen ist. Erfreulich ist, dass diese Variante die besten technischen Ergebnisse erbrachte und die günstigste ökonomische Struktur darstellt.

In der Vorgangsweise wurden zuerst eine hohe Anzahl technisch sinnvoller Varianten der 5 Technologien im Batch-Gärtest erprobt, jene Varianten mit den höchsten Methanbildungspotenzialen wurden danach auch in (semi-)kontinuierlichen Durchflussversuchen untersucht. Die unterschiedlichen Technologien wurden technisch-ökonomisch in Fallbeispielen anhand der jeweiligen Stromgestehungskosten bewertet, damit für die Praxis ein einfacher und direkter Vergleich mit anderen Substraten möglich ist.