Fermenter Biogasanlage – Funktionsweise

Die Fermenter Biogasanlage zur Feststoffvergärung wird mit organischen Einsatzstoffe beladen und zur Gewinnung von Biogas unter anaeroben Bedingungen (ohne Luftsauerstoff) vergoren. Die Fermenter Biogasanlage besteht aus befahrbaren, gasdichten und säurebeständigen Fermenterboxen aus Beton, welche zeitversetzt befüllt und entleert werden (Diskontinuierlicher bzw. Batch-Betrieb). Als die optimale Technologie zur Verwertung dieser organischen Reststoffe und Abfälle, die weltweit überwiegend in fester und stapelbarer Form vorliegen, hat sich die Trockenfermentation oder Feststoffvergärung bewährt.

Etwa 12-24 h vor Einbringung der Biomasse in die Fermenterbox, wird diese mit dem Radlader zu einem lockeren gut durchmischten Feststoffbett (Haufen) meist außerhalb der Fermenterbox angehäuft bzw. aufgeschoben. Das so vorbereitete Feststoffbett erwärmt sich durch eintretenden Luftsauerstoff (Vorkompostierung), was den Wärme- und Feuchtigkeitseintrag zu Beginn der Vergärung unterstützt und beschleunigt.

Anschliessend wird der Substrathaufen mit dem Radlader (ggf. mit einer Abschiebeschaufel) bis zu der zuvor definierten Füllhöhe in die Fermenterbox eingetragen. Nach Einsetzen der Prallwand wird die Fermenterbox mit einem gasdichten Tor verschlossen. Das Gärsubstrat in der Fermenterbox wird mehrmals pro Tag mit Perkolat besprüht, das gesammelt in den Perkolattank zurückgeführt wird. Der isolierte und gerührte Perkolattank wird als stehender zylindrischer Rundtank mit Doppelmembrangasspeicher ausgeführt.

Bei dem Perkolat handelt es sich um Prozessflüssigkeit, welche alle essenziellen Mikroorganismen, Nährstoffe und Puffersubstanzen für den Biogasprozess enthält und entsprechend temperiert den Biogasprozess startet und aufrechterhält.

Fermenter Biogasanlage - Biogaskleinanlage Funktionweise

Fermenter Biogasanlage RSD

Die Renergon Technologie ist eine simultane Vergärung (RSD-Renergon Simultaneous Digestion), bei der die stapelbare Biomasse in den Boxen der Fermenter Biogasanlage und ausgetragene Säuren im Perkolattank zu Biogas umgesetzt werden. Diese robuste Technologie ist an natürliche Prozesse angelehnt und kommt dadurch ohne aufwändige Technik aus.

Das in den Fermenterboxen und dem Perkolattank gebildete Biogas wird über dauerhaft technisch dichte Gasleitungen in den Gaspufferspeicher geführt.

Das Biogas setzt sich im Wesentlichen aus ca. 55% CH4, 44% CO₂ und < 1% O₂ zusammen. Um den H2S-Wert im Biogas unter 30 ppm zu halten wird eine biologische Entschwefelung eingesetzt, bei welcher eine geringe Luftmenge in die Fermenterboxen eingetragen wird. Nach Bedarf kann zusätzlich ein Gärhilfsstoff (Eisenpräparat) zur Reduzierung der Schwefelwasserstoff- und Ammoniak-Konzentration in der Flüssigphase (Perkolattank) eingesetzt werden.

Aus dem Gaspufferspeicher strömt das Biogas über eine Gasaufbereitung mit Gastrocknung und Aktivkohlefilter. Das hierbei entstehende Kondensat wird in den Perkolatkreislauf abgeleitet. Durch die Gasaufbereitungseinheit wird die erforderliche Gasqualität zur Strom- und Wärmeproduktion durch Verbrennung des Biogases im BHKW erfüllt.

Nach etwa 21 Tagen im thermophilen hygienisierenden Prozess (ca. 52 °C) wird die Fermenterbox wieder geöffnet und der Gärrest ausgebracht.

Bis auf die Befüllung und Entleerung der Biomasse durch Radlader oder andere Füllfahrzeuge wird die komplette Anlage automatisch mittels Bedienstation überwacht, gesteuert und geregelt. Diese befindet sich wie die übrige Technik in einem separaten Technikraum. Via Internet kann die Anlage zusätzlich von einem beliebigen PC oder Smartphone ferngesteuert werden. Bei einem Störfall können entsprechende Alarm-Meldungen an den Betreiber oder auswählbaren Empfänger versendet werden. (s.a. Fermenter Biogasanlage)

Biomasse als brachliegendes Potenzial

Biogas aus der Fermenter Biogasanlage ist unabhängig von Wetter oder Saison, permanent verfügbar, transportier- und speicherbar, und somit flexibel einzusetzen – zum Beispiel zur lokalen oder regionalen Energie-Bereitstellung sowie als Energieträger im Mobilitätssektor. In der Herstellung ist es absolut emissionsneutral und vermeidet klimaschädliche Methan-Emissionen auf Mülldeponien bei. Methan ist in seiner Wirkung 25-mal stärker ist als das Klimagas CO₂, welches als Haupttreiber der Erderwärmung gilt.

Eigenschaften unserer Trockenvergärung

  • Substrat flexibel und speziell ausgelegt für Biomasse mit hohem Fest- und Trockenanteil
  • Absolut unempfindlich gegenüber Störstoffen und Verunreinigungen (bspw. Plastik, Metall, Steine)
  • Robuste, einfache Technik mit geringen Wartungsarbeiten und Standzeiten

Vorteile zu anderen Verfahren

  1. Geringer Arbeits- und Betriebsaufwand
  2. Keine oder nur geringe mechanische Vorbehandlung der Biomasse nötig
  3. Geringer Wartungsaufwand und Verschleiß an Anlagenteilen
  4. Geringer Wasserverbrauch und daher geeignet für trockene, wasserarme Regionen auf der ganzen Welt

Der Kreislauf schliesst sich, wenn der organische Rest, das Gärgut, nach der Vergärung mit den darin befindlichen Nährstoffen, wieder dem Boden (in erster Linie den Ackerflächen) zurückgegeben wird.

Neben der Düngewirkung durch pflanzenverfügbare Nährstoffe zeigt sich in der praktischen Anwendung, die eine Verbesserung der Bodenstruktur mitsamt der stetigen Erhöhung des Humusanteils auf den Ackerflächen. Dieser Humusaufbau verbessert dabei die Wasserspeicherkapazität des Bodens drastisch. Deshalb werden in trockenen Zeiten mehr als 70% der Ernteausfälle vermeidbar.

Aber auch in sehr trockenen Regionen dieser Welt, zum Teil mit akutem Wassermangel, stellt dieses Gärgut eine Basis dar, um ausgedörrte, wüstenähnliche Flächen wieder in grüne und fruchtbare Anbaugebiete zu verwandeln und einer weiter fortschreitenden Desertifikation entgegenzuwirken.

Fermenter Biogasanlage

Biogas aus der Fermenter Biogasanlage

Biogas ist unabhängig von Wetter oder Saison, permanent verfügbar, transportier- und speicherbar, und somit flexibel einzusetzen. Zum Beispiel zur lokalen oder regionalen Energie-Bereitstellung, aber auch als Energieträger im Mobilitätssektor.

CO₂-neutral

Biogas ist CO₂-neutral. Das bedeutet, dass die Biomasse, die in der Biogasanlage vergoren wird, in der Vergangenheit in Pflanzenform genau die Menge an CO₂ gebunden hat, die bei der Verbrennung des späteren Biogases wieder freigesetzt wird. Das Biogas verursacht somit keinen zusätzlichen Ausstoß von CO₂. Ein weiterer Pluspunkt in der allgemeinen Klimabilanz ist, dass Biogas vor Ort produzierbar ist.

Geschlossene Kreislaufwirtschaft

Der Stoffkreislauf schliesst sich, wenn der organische Rest, das Gärgut, nach der Vergärung in der Biogasanlage mit den darin befindlichen Nährstoffen, wieder dem Boden zurückgegeben wird. Neben der Düngewirkung durch Nährstoffe zeigt sich in der praktischen Anwendung, die eine Verbesserung der Bodenstruktur mitsamt der stetigen Erhöhung des Humusanteils auf den Ackerflächen. Dieser Humusaufbau verbessert dabei die Wasserspeicherkapazität des Bodens drastisch. Deshalb werden in trockenen Zeiten mehr als 70% der Ernteausfälle vermeidbar.

Unser Biogas-Rechner unter: biogasrechner.com

FAQ: Biogasanlage & Biogas

Was ist Biogas?2022-01-18T12:57:30+01:00

Abhängig vom Entstehungsort und der Zusammensetzung des Gasgemischs spricht man von Sumpfgas, Faulgas, Klärgas, Grubengas, Deponiegas oder im landwirtschaftlichen Bereich von Biogas. Letzteres besteht zu 55–70 % aus dem brennbaren Methan (CH4) und zu 30–45 % aus Kohlenstoffdioxid (CO₂). Spuren anderer anorganischer (CO, H2, H2S, NH3, N2, N2O, H₂O) sowie leicht flüchtiger organischer (C1-C6) Verbindungen können zudem im Biogas zu finden sein. Biogas ist ein regenerativer Energieträger, der sich gut speichern und transportieren lässt und auch als Rohstoff in der chemischen Industrie verwendet werden kann.

Was sind die Vorteile einer Feststoffvergärung?2022-08-30T14:56:33+01:00

Die grössten Vorteile der Trockenvergärung liegt in den geringen Anforderungen an das Substrat. Dieses kann Verunreinigungen enthalten, die nach dem Prozess als Reststoffe übrigbleiben, und ist weniger abhängig von Partikelgrössen und Faserhaltigkeit. Als Beispiel sei häuslicher Bioabfall, der häufig Reststoffe wie Verpackungsmaterialien enthält, oder Pferdemist mit Hufeisen oder Halftern, die Rührwerken grosses Schäden anrichten können. Darüber hinaus ist Biomüll beispielsweise kein Lebensmittel, wodurch sich die häufig in diesem Zusammenhang aufkommende Tank- oder Teller-Debatte auflöst.

Trockenvergärung beginnt dort wo herkömmliche die Flüssig-Biogasanlage- und Pfropfenstromanlage an ihre Grenzen stösst. Die Trockenvergärung hingegen ermöglicht die Vergärung trockener und faseriger Substrate (Trockensubstanz TS-Gehalt : 20%-55%), die in anderen Systemen oft zu Problemen führen.

Der Prozess läuft im Batch-Verfahren ab und liefert eine kontinuierliche Biogasausbeute. Die Anlagen bestehen aus einzelnen Fermenterboxen (Garagenfermenter), die in einem festgelegten Zyklus befüllt und entleert werden. Der manuelle Aufwand ist dabei äusserst gering, da neben der einfachen Lade- und Entladetätigkeit, selten eine Vorbehandlung des Substrats (Zerkleinerung, Schreddern) nötig ist. Zudem wird das Substart über die gesamte Verweilzeit (18-21 Tage) nicht bewegt. Es sinkt die Störanfälligkeit, sowie der Wartungsaufwand der Technik, da keine anfällige Rühr- und Pumptechnik (Vermeidung Schwimm- und Quellschichten) verwendet wird.

Was sind die Vorteile von Biogas?2022-02-16T11:15:35+01:00

Biogas ist unabhängig von Wetter oder Saison, permanent verfügbar, transportier- und speicherbar, und somit flexibel einzusetzen. Zum Beispiel zur lokalen oder regionalen Energie-Bereitstellung, aber auch als Energieträger im Mobilitätssektor.

Welche Substrate eigenen sich zur Feststoffvergärung (Trockenfermentation)?2022-02-16T16:48:11+01:00

In der Regel alle stapelbaren organischen Reststoffe, wie z.B. Bioabfall, Grüngut, Festmist (Pferd, Schwein, Rind, Geflügel), Bioabfälle, Erntereste, Stroh usw. Alles was innerhalb eines Jahres gewachsen ist kann eingesetzt werden, da der Holzanteil noch nicht stark ausgeprägt ist. Holz kann nicht in einer Biogasanlage abgebaut werden. Eine gute Struktur, sprich hoher Anteil an Pflanzenfasern ist nötig, damit der Perkolationsprozess gut funktioniert. Ist dieser gegeben, kann man auch Stoffe mit weniger Struktur, die evtl. nicht stapelbar sind einmischen (z.B. Trester).

Welche Eigenschaft hat Gärrest hinsichtlich des Unkraut- und Pathogendruck?2022-01-18T12:44:29+01:00

Gesenkter Unkraut- und Pathogendruck:

Samen von Unkräutern und Pathogene, welche in Feststoff-Fermentationsanlagen gelangen, werden durch den Fermentationsprozess nachweislich in ihrer Keimfähigkeit geschädigt oder ganz abgetötet. Nach bereits 7 Tagen im mesophilen Prozess (37 °C) und nach weniger als 2 Tagen im thermophilen Betrieb (ca. 50 °C) werden die Samen und pathogene Keime mehrheitlich abgetötet.

Was sind die positiven Eigenschaften des Gärrests hinsichtlich des Humus?2022-01-18T12:45:25+01:00

Gute Humuswirkung:

Da der Anteil an Trockensubstanz eine wichtige Rolle bei der Humuswirkung spielt, sind Gärprodukte aus Mist von Vorteil. Ein Grund für die vergleichbar gute Humusreproduktion liegt darin, dass beim Fermentationsprozess der übrigbleibende Kohlenstoffgehalt stabilisiert wird. Die Stabilisierung des Kohlenstoffs führt so zu einer verbesserten Humuswirkung des Gärmists gegenüber dem unvergorenen Mist und zu einem geringeren C-Abbau während der Lagerung (Emissionsreduktion).

Ab welcher Menge an Biomasse lohnt sich eine Biogasanlage?2022-08-30T14:58:02+01:00

Um einen wirtschaftlichen Betrieb mit unserer Kompaktanlage darzustellen, muss man mit etwa 4.500 Tonnen pro Jahr an stapelbaren organischen Reststoffe, wie z.B. Bioabfall, Grüngut, Festmist (Pferd, Schwein, Rind, Geflügel), Bioabfälle, Erntereste, Stroh usw. rechnen. Grundsätzlich kann die Anlage auch mit weniger Material betrieben werden. Hier geht’s zum Biogasrechner

Wird man mit einer Biogasanlage klimaneutral?2022-01-18T12:34:00+01:00

Biogas ist CO₂-neutral. Das bedeutet, dass die Biomasse, die in der Biogasanlage vergoren wird, in der Vergangenheit in Pflanzenform genau die Menge an CO₂ gebunden hat, die bei der Verbrennung des späteren Biogases wieder freigesetzt wird. Das Biogas verursacht somit keinen zusätzlichen Ausstoss von CO₂. Ein weiterer Pluspunkt in der allgemeinen Klimabilanz ist, dass Biogas vor Ort produzierbar ist.

Was macht die Renergon RSD Technologie besonders?2022-07-26T11:22:40+01:00

Ein Vorteil der RSD-Technologie ist, dass Flüssigkeiten (wie z.B. Reststoffe aus der Fruchtsaftherstellung oder Glycerin) direkt in den Prozess integriert werden können. Stehen mehr flüssige Substrat zur Verfügung, bieten wir eine Hybrid-Lösung (Feststoff-Fermentation und Flüssigvergärung) an, um beide Reststoff-Ströme bestmöglich zu verwerten.

Eine breites Spektrum organischer Abfallströme und Reststoffe mit hohem Feststoffanteil können mit der RSD® Technologie für Feststoff-Vergärung verwertet werden. Z.B. Bioabfall, Grüngut, Festmist (Pferd, Schwein, Rind, Geflügel), Bioabfälle, Erntereste, Stroh usw. Eine gute Struktur, sprich hoher Anteil an Pflanzenfasern ist nötig, damit der Perkolationsprozess gut funktioniert.

Was hat eine Biogasanlage mit Kreislaufwirtschaft zu tun?2022-02-16T11:14:24+01:00

Der natürliche Stoffkreislauf schliesst sich, wenn der organische Rest, der Gärrest (Gärprodukt), nach der Vergärung in der Biogasanlage mit den darin befindlichen Nährstoffen, wieder dem Boden zurückgegeben wird. Neben der Düngewirkung durch Nährstoffe zeigt sich in der praktischen Anwendung, die eine Verbesserung der Bodenstruktur mitsamt der stetigen Erhöhung des Humusanteils auf den Ackerflächen. Dieser Humusaufbau verbessert dabei die Wasserspeicherkapazität des Bodens drastisch. Deshalb werden in trockenen Zeiten bis zu 70% der Ernteausfälle vermeidbar.

Was ist Kaskadennutzung?2022-08-12T13:08:54+01:00

Unter Kaskadennutzung wird die Vergärung mit nachgeschalteter Kompostierung der festen Gärreste verstanden.

Ziel der Kaskadennutzung ist es dabei, die Wertstoffpotenziale der Bioabfälle optimal zu nutzen. Da die Bioabfälle sowohl energetisch als auch stofflich genutzt werden, stellt die Kaskadennutzung eine sehr hochwertige Form der Verwertung von Bioabfällen dar.

Kann man in einer Biogasanlage Pferdemist entsorgen?2022-08-12T13:08:41+01:00

Ja, mit einer Trockenvergärung ist es möglich Pferdemist optimal zu entsorgen, bzw. zu verwerten.

Die Trockenvergärung hat geringe Anforderungen an das Substrat. Diese kann Verunreinigungen enthalten und ist weniger abhängig von Partikelgrössen und Faserhaltigkeit. Pferdemist mit Hufeisen oder Halftern können im Fermenter (Boxen) keine Schäden anrichten können, da das Substrat während des gesamten Vergärungsprozess nicht bewegt wird. Pferdemist Entsorgung ist in herkömmlichen Flüssiganlagen eher aufwändig in der Vorbehandlung und riskant für die Rührwerke, weshalb Pferdemist trotz hohem Gasertrag ungern oder nicht angenommen wird.

Neben der gewonnenen Energie wird der Pferdemist zu einem wertvollen bodenverbessernden organischem Dünger aufgewertet.

Was sind positiven Eigenschaften des Gärrests hinsichtlich Nährstoffen?2022-01-18T12:45:50+01:00

Verbesserter Nährstoff- und Wasserspeicher: Die im festen Gärprodukt akkumulierenden, schwer abbaubaren aliphatischen und aromatischen Moleküle wie Lignin, Cutin, Huminsäuren, Steroide und komplexe Proteine sind mögliche Humusvorläufer mit hoher biologischer Stabilität. Im Boden besitzen die Huminsäuren eine wichtige Funktion als natürliche Ionenaustauscher, die Ammonium binden und diese im Austausch gegen metallische Kationen wieder freisetzen. Die Humusbildung fördert die Aktivität von Bodenorganismen, wodurch sich u.a. die Bodenstruktur verbessert (Steigerung der Kationenaustauschkapazität) und das Gesamtporenvolumen im Boden vergrössert. Der Wasser- und Lufthaushalts des Bodens wird dadurch positiv beeinflusst und somit steht den Pflanzenwurzeln mehr Sauerstoff und auch nutzbares Bodenwasser zur Verfügung.

Wie entsteht Biogas?2022-08-08T16:59:19+01:00

Biogas wird aus Biomasse gewonnen, indem die in den pflanzlichen Rohstoffen (Reststoffe, Abfälle) gespeicherte Sonnenenergie durch mikrobielle Vergärung nutzbar gemacht wird. Biomasse besteht aus der Trockensubstanz (wie Eiweiss, Fett und Kohlenhydraten und Mineralien) und einem bestimmten Wassergehalt. Während des anaeroben Abbauprozesses (Fermentation, Vergärung) wird der verfügbare Kohlenstoff zu Biogas (CH4 und CO₂) umgesetzt. Im Gärprodukt (Rest nach dem anaeroben Abbau) finden sich schwer abbaubare Stoffe (in erster Linie holzige Bestandteile) sowie die Nährstoffe des Ausgangsmaterials (N,P,K) und Wasser. Das im Biogas enthaltene erneuerbare Methan stellt dabei als brennbares Gas den Energieträger dar (s.a. Artikel: Wie funktioniert eine Biogasanlage?).

Welche Bedeutung hat Humus für die Bodenfruchtbarkeit?2022-01-18T12:45:16+01:00
  • Nährstoffspeicherung und Nachlieferung
  • Reinigung und Speicherung von Wasser
  • Stabilisierung der Bodenstruktur
  • Verminderung von Erosion
  • Regulierung des Wärmehaushalts
  • Pufferung der pH-Schwankungen
  • Förderung des Abbaus und Umbaus von Schadstoffen
  • Speicherung von Kohlenstoff und Klimaregulierung
  • Lebensraum und Nahrungsquelle für Pflanzen und Bodenfauna
2022-08-12T10:39:52+01:00
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