Substratdesintegration bei einer Biogasanlage durch Ultraschalltechnik

Abstract

Diese Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der Effizienz und den Einflüssen von Ultraschalltechnik im Biogasbereich. Die Firma Ultrawaves Wasser und Umwelttechnologie hat der Firma B.A.U.M. Consult AG probeweise für sechs Monate ein Ultraschallgerät zur Einbindung in ihre Biogasanlage vermietet. Aus dem Nachgärer der Biogasanlage wird Substrat entnommen, welches mit Ultraschall behandelt wird. Der Ultraschall bewirkt die Entstehung von Kavitationseffekten, durch die Scherkräfte hervorgerufen werden, welche die Substratzellen zerstören. Die aufgeschlossenen Zellbestandteile werden zurück in den Hauptfermenter geführt. Durch die verbesserte Verfügbarkeit von Nährstoffen arbeiten die Bakterien im Fermenter besser und der Biogasertrag der Anlage steigt. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, auf welche Bereiche sich die Ultraschall‐Desintegration neben der strukturellen Veränderung des Substrates auswirkt.

Die Fragestellung nach der Effizienz der Anlage kann, aufgrund der bisherigen kurzen Laufzeit der Ultraschalldesintegration (Einbindung des Systems am 02.03.2012, Ende der Datenaufnahme 31.04.2012), in dieser Arbeit nicht eindeutig beantwortet werden. Da die Mikroorganismen im Fermenter, kurz die Biologie, Zeit brauchen, um sich an die veränderten Gegebenheiten anzupassen, konnten nahezu keine Effekte der Ultraschall‐Desintegration nachgewiesen werden. Einzig die Viskosität hat sich durch den Einsatz des Ultraschallgeräts verringert, was sich positiv auf den Energiebedarf der Biogasanlage und die Biogasproduktion auswirkt. Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung in Kapitel sechs zeigt, dass sich die Investition in das Ultraschallgerät, sobald Substrateinsparungen von mindestens 10 % auftreten, in 3,5 Jahren amortisieren wird.