Molekularbiologische und verfahrenstechnische Charakterisierung sowie Modellierung und Optimierung einer etablierten Biogasanlage

Bayer. Forschungsstiftung (AZ: 593/03)

Von 03/2005 bis 02/2008

Projektleiter: Stefan Peiffer
Mitarbeiter: Likke Likke

Das von der Bayrischen Forschungsstiftung geförderten Projekt “Molekularbiologische und verfahrenstechnische Charakterisierung sowie Modellierung und Optimierung einer etablierten Biogasanlage” wurde mit 1. April 2005 gestartet. In diesem Projekt arbeiten zwei Lehrstühle der Universität Bayreuth, nämlich der Lehrstuhl für Bioprozesstechnik (Prof. Dr. Ruth Freitag) und der Lehrstuhl für Hydrologie (Prof. Dr. Stefan Peiffer), mit zwei Partnern in der Industrie, nametlich Rauschert Verfahrenstechnik GmbH und BKW Fürstenwalde GmbH, zusammen. Für die Arbeiten wurden eine Postdoc-Stelle am LS für Bioprozesstechnik (Dr. Agnes Weiß) und die einer technischen Mitarbeiterin am LS für Hydrologie (Likke Likke) geschaffen. In der untersuchten Biogasanlage werden bei Temperaturen von 55°C organische Abfälle, Reste aus der Tierkörperverwertung und Gülle unter anaeroben Bedingungen fermentiert. Dadurch wird die in diesen Substraten enthaltene Energie nutzbar gemacht (Strom, Wärme). Außerdem dient dieser Vorgang der Sanitation der Substrate und beugt Tierseuchen vor. Der Fermentationsprozess ist sehr komplex und wird von Konsortien verschiedenster Mikroorganismen (Archaea, Bakterien) durchgeführt. Er wurde noch nicht hinreichend erforscht, und ist zurzeit nicht gänzlich verstanden. Bei der Fermentation von Abfällen mit hohem Proteinanteil (Küchenabfälle, Tierkörper) wird Ammonium produziert. Unter thermophilen Bedingungen verschiebt sich das Gleichgewicht zwischen Ammonium und Ammoniak zu letzterem. Es wird vermutet, dass Ammoniak eine hemmende oder toxische Wirkung auf Mikroorganismen ausübt, die zur Methanproduktion unerlässlich sind. So kommt es zu Einbußen in der Ausbeute. Die Aufgabe des Lehrstuhls für Bioprozesstechnik ist es, den Status-quo und die Mikroorganismen-Konsortien einer etablierten thermophilen Biogasanlage zu erfassen. Die Mikroorganismen werden mittels moderner molekularbiologischer Verfahren identifiziert, und der Einfluss von Ammoniak auf ihren Stoffwechsel wird untersucht. Der Schwerpunkt der Arbeiten am Lehrstuhl für Hydrologie liegt in der chemischen Analytik. Neben der Probenahme und -aufarbeitung werden zahlreiche Analysenmethoden etabliert und adaptiert. Rauschert Verfahrenstechnik GmbH wird Möglichkeiten zur Entfernung von Ammoniak erproben. Die dadurch induzierten änderungen im Reaktor werden überwacht und evaluiert. Ziel dieses Projektes ist es, durch Vernetzung von Ergebnissen aus der Mikrobiologie/Molekularbiologie, Chemie und Verfahrenstechnik ein umfassendes Verständnis der Biogaserzeugung zu erlangen, und diese zu optimieren.