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Das neue Verfahren ist in eine bestehende Kompostierungsanlage eingebunden. Die Vergärung findet in vier in Reihe geschalteten Fermentern statt.
© Sutco Recyclingtechnik GmbH

Die tägliche Biogasproduktion korrespondiert mit der Fütterung durch Presswasser. Zwischen dem 79. und 91. Tag stand die Anlage.
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Die beiden Biofilmfermenter in Gescher sind 12,5 m hoch und verfügen über einen Durchmesser von 3 m. Links und oben rechts: Fermenter in Gescher. Unten rechts: Die Anlage im Labor.
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In Praxis und Labor testen

Der Praxistest des kombinierten Verfahrens läuft im Kompostwerk Gescher der EGW. Das Werk setzt jährlich etwa 55.000 t Bioabfall um, der im bundesweiten Vergleich einen niedrigen Gehalt an Organik aufweist. Dies begrenzt die mögliche Gasausbeute. Unter Laborbedingungen betrug die Gasproduktion 74 Nm3/t Input in die Vergärung, auf der Anlage lag sie im Mittel bei 50 m³. Die Umrüstung des Werks dauerte etwa vier Wochen und wurde im laufenden Betrieb durchgeführt. Dabei wurden zwei Schneckenpressen und zwei in Reihe geschaltete, zylindrische und schlanke Fermenter installiert sowie ein vorhandener Rührkesselbehälter als Nachfermenter umgerüstet.
Eine verkleinerte Gesamtanlage wurde im Labormaßstab an der Universität Duisburg-Essen nachgebaut. Hier werden die Daten ermittelt, die in der Großanlage nur mit unverhältnismäßigem Aufwand zu messen wären, wie z. B. die Aktivitäten sowie Art und Umfang der Mikrobiologie auf dem Festbett in den einzelnen Stufen. Diese Untersuchungen dienen dazu, den Prozess weiter zu optimieren sowie wechselnde Betriebsphasen qualitativ und quantitativ schneller zu erfassen. Ein Ziel ist, den Prozess im thermophilen (55 – 60 °C) statt wie bisher im mesophilen (30 – 35 °C) Bereich ablaufen zu lassen. Dies hätte Vorteile für das Hygienisieren des Gärrests.

Bioabfall pressen

Eine Schneckenpresse trennt aus dem zerkleinerten Bioabfall (Größtkorn: 80 mm) als Flüssigphase organische Bestandteile ab. Sie arbeitet mit einem Pressdruck von 2 bis 5 bar und einer elektrischen Anschlussleistung von 37 kW. Der abgepresste Bioabfall ist anschließend immer noch ausreichend luftdurchlässig für die mechanische Belüftung während des aeroben Kompostierens. Bei zu starker Verdichtung stiege der Luftwiderstand und damit der Energiebedarf der Belüftung. Nach dem Pressen ist das Material homogen befeuchtet sowie von Organik entfrachtet und verrottet daher um einige Tage schneller. Dieser Effekt erhöht die Kapazitäten von Kompostwerken um 10 bis 15 % bei gleichem Energiebedarf und ohne Ausbau.
Beim Pressen werden Siebkörbe mit Lochweiten von 10 bis 20 mm eingesetzt. Aus einer Tonne Bioabfall lassen sich in Gescher im Jahresmittel rund 45 kg Organik gewinnen. Der Anteil der gelösten organischen Kohlenstoffe im Bioabfall schwankt im Jahresverlauf. Er liegt im Winter höher als im Sommer, weil dann die Tonnen überwiegend mit Küchenabfällen gefüllt sind.

Biofilm fördert Gasbildung

Für das Vergären von Presswasser eignen sich in erster Linie nasse Verfahren. Das Projektteam entschied sich für einen neu konzipierten Biofilmfermenter mit steilem Trichter im Fuß. In diesem Fermenter haften die Mikroorganismen an einem Festbett aus speziellen Textilien und bilden so eine große Oberfläche. Es entsteht ein Biofilm, der einer Schleimschicht ähnelt, und es werden nur geringe Mengen Bakterien aus dem Prozess ausgespült. Durch die große Gesamtfläche lässt sich die Verweilzeit des Substrats im Fermenter verkürzen, was auf der Anlage einen hohen Durchsatz ermöglicht. Das Verfahren setzt bis zu 86 % der enthaltenen Organik um.
Besonders an Gartenabfällen haftet eine beträchtliche Menge Erde und Sand. Diese müssen kontinuierlich abgetrennt und entfernt werden, um die Fermenter nicht zu verstopfen bzw. ihr Füllvolumen zu verkleinern. Dazu wurden Auffangbehälter im Fuß der einzelnen Anlagen angebracht, aus denen der Sand regelmäßig und ohne Prozessunterbrechung abgeführt werden kann. In einem zu Projektbeginn getesteten Rührkesselfermenter setzten sich schnell große Mengen Sand ab. Um diesen zu entfernen, musste der Prozess gestoppt, das Substrat abgelassen und der Sand unter Beachtung des Arbeits- und Explosionsschutzes mechanisch entfernt werden.
Die Gärreste können größtenteils zum Wässern des frischen Bioabfalls verwendet und damit im Kreislauf geführt werden. Dies vermeidet ein externes Entsorgen. Ansonsten müssen sie für eine Verwendung als Dünger mit zusätzlichem Energieaufwand hygienisiert werden. Der ausgewählte Biofilmfermenter erfüllt die eingangs erwähnten Anforderungen am besten. Andere Trocken- und Nassvergärungsverfahren könnten zwar eine höhere Gasausbeute ermöglichen, hätten aber gravierende Nachteile bei den Investitions-, Verschleiß- und Betriebskosten oder der Prozessstabilität. Ein in der ersten Projektphase eingesetzter, marktverfügbarer Filmbettfermenter mit einem sogenannten Röhrenfestbett hat sich nicht bewährt und wurde nach einer Havarie durch die heutige Anlage ersetzt.

Projektinfo 17/2014:
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Wissenschaftliche Projektbegleitung
Universität Duisburg-Essen, SiWaWi

Großtechnische Anlage
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