Entwicklung eines Hemmstoff-Schnelltests für Biogasanlagen

Hemmstoffe

In dem Verbundvorhaben: “ Entwicklung von Schnelltests zur Erfassung und Bestimmung von Hemmstoffen und Mykotoxinen in Biogasanlagen“ entwickeln das Fachgebiet NEUTec, zwei Unternehmen und eine weitere Forschungseinrichtung gemeinsam Schnelltests zur Identifizierung von Hemmstoffen in Biogasanlagen und den verwendeten Substraten einseits sowie von Mykotoxinen in Silagen andererseits.

Das von der FNR geförderte Forschungsprojekt hat zum Ziel ein Testsystem zu entwickeln welches nach Abschluß in der Praxis zur Beurteilung der Hemmwirkung in Biogasanlagen eingesetzt werden kann. Darüber hinaus sollen die gewonnenen Erkenntnisse zur Hemmwirkung von Mykotoxinen auf die Biogasproduktion zur Etablierung eines weiteren Schnelltests zur Bestimmung von Mykotoxinen dienen.

Für weitere Auskünfte zum Projekt kontaktieren Sie bitte: Meike Walz

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Forschungsergebnisse: qualiS – Qualitätskriterien für Holzhackschnitzel

qualiS

 

 

 

 

 

Mit Novellierung der 1. Bundesimmissionsschutzverordnung (1. BImSchV) im Jahr 2015 und der damit einhergehenden Verschärfung der Emissionsgrenzwerte sind die Anforderungen an die eingesetzten Brennstoffe gestiegen. Eine Voraussetzung für die Verringerung der Staub- und Stickoxidemissionen ist die Verwendung von qualitativ hochwertigen Brennstoffen. Im Rahmen des Forschungsprojektes qualiS  wurden die Möglichkeiten der Qualitätssicherung bei der Herstellung und Bereitstellung von Holzhackschnitzeln untersucht und dokumentiert. Ein Schwerpunkt lag in der Entwicklung vereinfachter Methoden zur Qualitätsbestimmung von Hackschnitzeln, die eingesetzt werden können, wenn die Standardmethoden nach DIN EN ISO 17225-4 zu aufwändig sind, z. B. bei Selbstversorgern oder für die Prozessüberwachung in kleinen Biomassehöfen. Im Rahmen des Projektes wurden als haupteinflussnehmende Parameter der Wassergehalt und die Partikelgrößenverteilung sowie der Feingutanteil identifiziert. Ein zu hoher Wassergehalt führt zu schlechteren Verbrennungseigenschaften und damit zu höheren Emissionen. Daneben führt ein hoher Feinanteil zu hohen Mineraliengehalten im Hackgut und damit zu erhöhten Staubemissionen. Zur Qualitätssicherung wurden deshalb vereinfachte Methoden zur Qualitätskontrolle für die wichtigsten Parameter Wassergehalt und Partikelgrößenverteilung entwickelt. Diese können zur Überprüfung der Hackschnitzelqualität während der Bereitstellung herangezogen werden. Dadurch können qualitätsbeeinflussende Maßnahmen wie Absieben von Überlängen und des Feinanteils oder Trocknen der Hackschnitzel während der Zwischenlagerung beurteilt und gesteuert werden.

Erste Ergebnisse zur Einsetzbarkeit der Methoden sind in einem  Poster dargestellt. Ein Video zur Durchführung der Siebung ist hier zu finden oder kann über den folgenden QR-Code aufgerufen werden.qr code qualiS

 

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Ökobilanzierung von Pflanzenkohle

Aktuell startet an der HAWK das Forschungsprojekt „Prozessketten zur Herstellung und Nutzung von Pflanzenkohlen“ mit vergleichenden Untersuchungen und Bilanzierungen von Prozessketten zur Herstellung von Pflanzenkohlen mittels Pyrolyse und hydrothermaler Carbonisierung (HTC). Das Forschungsprojekt ist ein Teilprojekt des Verbundvorhabens „Fachhochschulforschung als Motor regionaler Entwicklung“ und wird durch die Volkswagen Stiftung gefördert.
Gegenstand der Betrachtung sind neben verschiedenen Herstellungsverfahren die Nutzungspfade der aus den unterschiedlichsten Inputsubstraten erzeugten Kohlen, Öle und Gase sowie die Betrachtung der bei der HTC anfallenden Abwässer.
Am Fachgebiet NEUTec wurden im Rahmen einiger Projekte („EU-INTERREG: Biochar – Climate Saving Soils“; EFRE: HTC in Niedersachsen“) bereits erste Pflanzenkohle-Prozessketten ökobilanziell abgebildet. Diese werden nun um weitere Verfahren und Anwendungen ergänzt und an den aktuellen Stand der Technik angepasst, so dass für alle gängigen Verfahren und Nutzungspfade Lebenszyklusdaten (Life Cycle Inventories (LCI)) und die daraus resultierend Modelle zur Verfügung stehen. Diese Modelle bilden die Grundlager zur Modellierung, Bilanzierung und Optimierung der abgebildeten Herstellungsverfahren und Prozessketten. Auf Basis der entstandenen Ökobilanzen (Life Cycle Assessments (LCA)) können Aussagen über die Effizienz und Nachhaltigkeit der unterschiedlichen Verfahren und Anwendungen getroffen werden. Dies betrifft nicht nur den Vergleich der Verfahren untereinander, sondern auch die Konkurrenz zu anderen Prozessen der energetischer Biomassenutzung oder der nachhaltiger Landwirtschaft.

Ansprechpartner: Fabian Gievers

Fördergeber: Volkswagen Stiftung

Projektlaufzeit: 2016-2020

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Co-Vergärung von Papierschlamm in MBAs (II. Phase)

Papierschlamm

 

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Das Forschungsprojekt, gefördert durch die DBU geht in die 2. Phase.Das Jahresprojekt wird in Kooperation mit der PTS- Papiertechnische Stiftung München durchgeführt. In der ersten Phase wurden verschiedene Papierschlämme aus den Kategorien Deininkigschlamm, Bioschlamm und Primärschlamm auf ihre Vergärbarkeit getestet.In der zweiten Phase werden die Ergebnisse in kontinuierlichen Versuchen vaidiert. Zudem werden die Papierschlammkategorien hinsichtlich ihrer Eignung als Co-Subtrat in Mechanisch Biologischen Anlagen weiter getestet.Außerdem wird eine Methode zur Bewertung von Papierschlämmen zum Einsatz in den Anaerobstufen von MBAs entwickelt.

Für weitere Information zu dem aktuellen Projekt Co-Vergärung von Papierschlämmen in MBAs II können Sie sich gerne an uns wenden.

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ReBi 2.0: Flexible Stromerzeugung aus Biogas zur Bereitstellung von Regelenergie

Aktuell startet das Projekt ReBi 2.0 – „Regelung der Gasproduktion von Biogasanlagen für eine am Bedarf orientierte, gesteuerte Biogasverstromung“. Fördermittelgeber ist die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR). Die Koordination übernimmt das Fraunhofer Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) in Kassel. Neben NEUTec ist mit der FLEXBIO Technologie UG, eine Ausgründung von NEUTec, ein weiterer Partner beteiligt.

Die Basis bilden Vorarbeiten aus ReBi 1.0 („Regelung der Gasproduktion von Biogasanlagen“), ein gemeinsames Projekt des Fraunhofer IWES und des Fachgebiets NEUTec. In diesem Rahmen wurde das innovative ReBi-Verfahren zur bedarfsgerechten Biogasproduktion entwickelt. Technikumsuntersuchungen mit der ReBi-Biogasanlage zeigten, dass mit dem Konzept eine bedarfsgerechte Biogaserzeugung sehr gut möglich ist. Die Flexibilität ist dabei deutlich größer und längerfristiger als bei Biogasanlagen mit Gasspeichererweiterung. So kann  mit dem ReBi-Verfahren z. B. auch bei länger anhaltenden Windflauten Strom aus Biogas als Regelenergie bereitgestellt werden. Eine Nachrüstung bei bestehenden Anlagen ist mit begrenztem Aufwand möglich.

REBIReBi-Biogasanlage im Technikum der HAWK Göttingen

Im Nachfolgeprojekt ReBi 2.0 wird das Konzept durch den Projektkoordinator Fraunhofer IWES in den großtechnischen Maßstab überführt. Dazu wird am Hessischen Biogasforschungszentrum (HBFZ) in Bad Hersfeld, das gemeinsam vom IWES und dem Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen (LLH) betrieben wird, eine Anlage errichtet. Die FLEXBIO Technologie UG führt Planungen durch und begleitet den Bau und die Versuchsdurchführungen.

An der HAWK Göttingen wird das Teilprojekt „Flexible Biogasproduktion durch die Vergärung eines breiten Substratspektrums mit der bestehenden ReBi-Technikumsanlage“ bearbeitet. Das ReBi-Konzept umfasst als ersten Verfahrensschritt eine Hydrolysestufe, in der bisher Maissilage eingesetzt wurde. Bekannt ist, dass auch Stroh und strohhaltige Substrate in Hydrolysestufen kurzfristig und effizient umgesetzt werden können. Daher wird getestet, wie gut Stroh- ein bisher kaum genutzter Reststoff – in der Hydrolyse aufgeschlossen wird. Um die notwendige Ansäurerung zu erreichen, wird das Hauptsubstrat Stroh mit kleineren Anteilen Maissilage bzw. Zuckerrübensilage kombiniert. Die geeignetsten Mischungsverhältnisse werden durch Laboranalysen und Gasertragstests bestimmt.

Anschließend werden mit den ausgewählten Mischungsverhältnissen an der Technikumsanlage kontinuierliche Versuche durchgeführt, einschließlich Belastungstests und dem Abfahren von Lastprofilen.

Ziel des Teilprojekts ist, das ReBi-Konzept so weiterzuentwickeln, dass ein möglichst hoher Anteil an bisher unerschlossenen Reststoffen bei der flexiblen Biogaserzeugung eingesetzt werden kann.

Weitere Informationen erhalten Sie hier:

Projektbeschreibung von ReBi 1.0 bei der FNR

Projektbeschreibung von ReBi 2.0, Teilprojekt 1: Fraunhofer IWES

Projektbeschreibung von ReBi 2.0, Teilprojekt 2: HAWK Göttingen

Pressemitteilung des Fraunhofer IWES

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Flexibilisierungsoptionen regionaler Energiesysteme

Moderne Energiespeicher sind ein wichtiger Baustein der Energiewende in Deutschland, denn sie stellen eine wesentliche Alternative zum Netzausbau dar. Insbesondere auf regionaler Ebene führt der Zubau von Wind-und Solaranlagen zukünftig zu einem wachsenden Anteil von nicht übertragbarer Leistung. Anstatt Anlagen bei hoher Einspeiseleistung abzuregeln, sollten in Zukunft Energiespeicher die überschüssige Energie aufnehmen und zu einem späteren Zeitpunkt ins Netz zurückspeisen.

Regionale Nah-und Fernwärmenetze, die in der Regel bereits heute durch einen hohen Anteil an erneuerbaren Energien charakterisiert sind, bieten in diesem Zusammenhang ein interessantes Potenzial zur Aufnahme von „Überschussenergie“. Sowohl die Ausnutzung großer Wärmespeicher, entsprechend dem Power-to-Heat-Konzept als auch die flexible Betriebsweise von Biomasse-KWK-Anlagen werden dabei zukünftig an Bedeutung erlangen.

Im Rahmen dieses Vorhabens sollen vergleichende Untersuchung zur Optimierung und Flexibilisierung von regionalen Energiesystemen mit dem Schwerpunkt der Integration von innovativen Energiespeichern in bestehende Energienetze erfolgen.

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Thermische Speicher für die Flexibilisierung von KWK-Anlagen

Eine größere Flexibilisierung von Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen läßt sich durch die Integration thermischer Speicher in Fernwärmenetze erreichen, weil dadurch eine zeitliche Entkopplung der Lieferung von Strom und Wärme ermöglicht wird. In diesem Forschungsprojekt wird untersucht, unter welchen Randbedingungen die Investition in den Bau eines Speichers wirtschaftlich ist und welche Verbesserungen sich aus umweltpolitischer Sicht ergeben. Damit kann die Studie Betreiber bei der Investitionsentscheidung unterstützen sowie eine Basis für die zukünftige Diskussion der politischen Rahmenbedingungen darstellen. Das Projekt wird an der TU Berlin in Zusammenarbeit mit der Universität Leipzig, der HAWK sowie mit Beratung durch Industriepartner durchgeführt.Weitere Informationen

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Co-Vergärung von Papierschlämmen

Papierschlamm

 

 

 

 

In dem DBU geförderten Forschungsprojekt Co-Vergärung von Papierschlämmen in MBA´s wurde die erste Phase abgeschlossen.

Fragestellung:

Für die Entsorgung der Papierschlämme sollten  neue, energetisch und klimapolitisch sinnvolle sowie für die Papierindustrie kostengünstige Verwertungswege gesucht werden. Die bislang realisierten Entsorgungswege zur direkten Ausbringung und zur Kompostierung mit anschließender Ausbringung werden in Zukunft nicht mehr möglich sein. Eine energetische Verwertung der Papierschlämme in externen Verbrennungsanlagen ist teuer. Eine energetisch/stoffliche Verwertung in Ziegeleien und Zementwerken ist aufgrund des hohen Wasseranteils nur bedingt sinnvoll. Ein alternativer biologischer Verwertungsweg wird deshalb von Papierfabriken und Entsorgern gewünscht.Der Einsatz von unterschiedlichen Schlämmen aus der Papierindustrie und deren produktionsbedingter Inhaltsstoffe in der Vergärungsstufe von Abfallbehandlungsanlagen wurde bisher noch nicht näher untersucht und praktiziert. Darüber hinaus fehlten bisher geeignete Testverfahren, um die Hemmmechanismen von Papierschlämmen bei der Vergärung und in Mechanisch-Biologischen Anlagen (MBA’s) zu testen.

Ziele:

Die erste Phase des Forschungsprojekts hatte deshalb das Ziel, die Schlämme und organischen Rückstände der Papierindustrie grundsätzlich einer Co-Vergärung zugänglich zu machen.

Analysen:

Im Rahmen des ersten Teils des Forschungsprojekts wurden alle wesentlichen Schlammarten der Papierindustrie (Deinking-, Primär- und Bioschlamm) auf ihre Zusammensetzung und ihre Eignung für eine Co-Vergärung bewertet.

20 Schlämme wurden auf den Gasertrag und eine mögliche Hemmung der Co-Vergärung untersucht. Dabei wurde insbesondere darauf geachtet, dass alle wesentlichen Papierproduktionsgruppen (Holzfreie und holzhaltige Papiere sowie Druck- und Verpackungspapiere aus Altpapier) berücksichtigt wurden. Als Impfmaterial wurde Pelletschlamm aus einem UASB-Reaktor einer Papierfabrik verwendet.

Ergebnisse:

Die Untersuchung der Zusammensetzung der Papierschlämme ergab sehr geringe Schwermetallgehalte. Die Gehalte an organischen Chlorverbindungen liegen in einem Bereich, wie sie auch im Fermenterinhalt von Vergärungsanlagen zu finden sind. Dies trifft auch für die Mineralölgehalte von Primär- und Bioschlämmen zu. Die Mineralölbestandteile, die sich im Altpapier befinden, das zur Papierproduktion eingesetzt wird, reichern sich vorwiegend in den Deinkingschlämmen an. Die Gehalte in den Deinkingschlämmen übersteigen jedoch nicht die Konzentrationen, die in bedruckten Papieren zu finden sind. Diese Ergebnisse lassen bei einer Zugabe von bis zu 100 % Deinkingschlamm keine Hemmungen bei der Vergärung erwarten. Dies konnte auch im Rahmen der angepassten Vergärungs- und Hemmstofftests bestätigt werden.

Die Ergebnisse des Gasertragstests zeigten, dass die Papierschlämme im Vergleich zu sonstigen Vergärungsstoffen (z.B. Maissilage, Bioabfall) zum Teil gleich hohe Gaserträge haben können. Dabei unterscheiden sich die Schlamm­arten untereinander weniger als die einzelnen Schlammproben innerhalb einer Schlammart. Dabei betragen Die Methangehalte im Biogas 52 % bis 70 %.

Damit sind die meisten Schlämme der Papierindustrie für eine Co-Vergärung sehr gut geeignet und können als Co-Substrat eine gute Ergänzung darstellen. Vor einer praktischen Umsetzung ist im Einzelfall das Abbauverhalten von Papierschlamm im kontinuierlichen Versuch genauer zu analysieren und die Wirtschaftlichkeit dieses alternativen Entsorgungsweges zu prüfen.

Nachdem festgestellt werden konnte, dass die Papierschlämme grundsätzlich für eine Co-Vergärung sehr gut geeignet sind, sollten in der nächsten Phase durch labortechnische Untersuchungen die praktische Umsetzbarkeit einer Co-Vergärung von papiertechnischen Schlämmen untersucht werden. Dazu sollten die Batchversuche als kontinuierliche Versuche fortgesetzt werden. Damit soll geklärt werden, ob auch in einem praktischen Betrieb die festgestellten positiven Potenziale zur Co-Vergärung von Papierschlämmen überhaupt umgesetzt werden können. Außerdem stellen sich Fragen zur Praktikabilität und zum Handling des Papierschlammeinsatzes. Des Weiteren sollte der Mineralölgehalt in den einzusetzenden Deinkingschlämmen weiterhin beobachtet werden. Damit soll eine Überführung in den großtechnischen Maßstab in einer konventionellen MBA sichergestellt werden.

In einer weiteren dritten Phase sollten die Ergebnisse und Erkenntnisse großtechnisch in einer Pilot- bzw. Demonstrationsanlage umgesetzt werden

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Kein Risiko durch Botulismus – Clostridien in Biogasanlagen

Clostridien-Projekt HAWK TI

 

 

 

 

 

Das Forschungsprojekt „Abundanz und Vielfalt von Clostridien in landwirtschaftlichen Biogasanlagen unter Berücksichtigung von Clostridium botulinum“  unter Leitung des Thünen Instituts für Biodiversität und dem Fachgebiet NEUTec der HAWK Göttingen erforschte das Vorkommen von Clostridien in Biogasanlagen.

Besondere Berücksichtigung fand der Erreger Clostridium botulinum der die Krankheitsbild des Botulismus bei Menschen und Tieren auslösen kann.Vorallem Berichte über erkrankte Rinder und infizierte Rindergülle sorgten in der Vergangenheit für Aufsehen. In diesem Forschungsprojekt wurden  mögliche Risiken durch Vermehrung oder Anreicherung von Clostridium Botulinum in Biogasfbehältern untersucht.

Die Untersuchung von 12 landwirtschaftlichen Biogasanlagen sowie Untersuchungen in Batch- und kontinuierlichen Biogasanlagen zeigten:

  • Kein Ergebnis des Projektes weist Risiken durch eine mögliche Anreicherung und damit Gefährdung von Biogas‐Anlagen oder deren Substrate und Gärungsprodukte durch C.botulinum auf
  • Störungen des Biogasprozesses können die Abundanz von Cluster I Clostridien erhöhen.
  • Ob damit auch eine Zunahme von Clostridium botulinum verknüpft ist, wird zur Zeit untersucht

pdf Clostridien downloaden

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Forschungsprojekt QualiS

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Brennstoffqualifizierung und Qualitätsmanagement in der  Hackschnitzelproduktion

Grundlage dieser Projektidee ist die Verschärfung der  Emissionsgrenzwerte für Kleinfeuerungsanlagen  nach der 1. BImSchV. Vor allem bei kleineren Feuerungen gefährdet der Einbau zusätzlicher Filteranlagen die Wirtschaftlichkeit, so dass die Frage zu beantworten ist, wie die Grenzwerte – insbesondere der seit dem 01.01.2015 gültige Wert für Staubemissionen  mit 20 mg/m3 – auch ohne Zusatzfilter zuverlässig eingehalten werden können.

In dem Forschungsprojekt QualiS (Brennstoff-Qualifizierung und Qualitätsmanagement in der Hack­schnitzel­produktion als Beitrag zur Emissionsminderung und Nachhaltigkeit), das unter der Federführung des BBE mit den Projektpartnern HAWK, TFZ, DBFZ , LWF Bayern läuft, geht es um die Untersuchung und Optimierung der Hackschnitzel­bereitstellung entlang der gesamten Prozesskette. Dabei werden u. a. unterschiedliche Herstellungswege der Hackschnitzel untersucht, vom Selbstversorger bis zum Hackschnitzelhändler mit aufwändiger Brennstoffaufbereitung. Die HAWK ist dabei für die Untersuchung der Brennstoffqualität zuständig, wobei abgeleitet von den normgerechten Verfahren auch für Selbstversorger einsetzbare vereinfachte Verfahren entwickelt werden sollen, z. B. zur Bestimmung der Partikelgrößenklassen (Stückigkeit).

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Fachgebiet NEUTec
Nachhaltige Energie- und Umwelttechnik

HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst
Fakultät Ressourcenmanagement
Standort Göttingen
www.hawk-hhg.de

Fachgebietsleitung:
Prof. Dr. Achim Loewen E-Mail:achim.loewen@hawk-hhg.de
Telefon: 0551/5032-257

Prof. Dr. Stefan Holler
E-Mail:stefan.holler@hawk-hhg.de
Telefon: 0551/5032-287

Rudolf-Diesel-Straße 12
37075 Göttingen

NEUTec/ Technikum:
E-Mail: petra.wigger@hawk-hhg.de
Telefon: 0551/5032-264
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