Organische Säuren unter der analytischen Lupe: Harmonisierung bestehender Messverfahren für den optimierten Betrieb von Faulungen und Biogasanlagen

5 März 2024

Faulungen und Biogasanlagen sind als witterungsunabhängige, regenerative Energiequelle ein wichtiger Baustein für die Energiewende. Dabei erfordert die biologische Methanproduktion u. a. eine Überwachung der organischen Säuren. Jedoch sind die in der Praxis angewandten Messverfahren noch nicht miteinander vergleichbar. Das von der Universität der Bundeswehr München koordinierte Verbundprojekt AciDi (Acid Digester; Organische Säuren als Steuerungsparameter für den optimierten Betrieb von Faulungen und Biogasanlagen) verfolgt das Ziel, die Verfahren zur Bestimmung des Stabilitätsparameters organische Säuren zu validieren und zu korrelieren.

Das in Faulungen und Biogasanlagen (Fermenteranlagen) erzeugte Methan wird in elektrische und thermische Energie umgewandelt. Vielfach wird aufgrund des derzeitigen Betriebes der Fermenteranlagen das vorhandene Potenzial zur Gewinnung von Energie allerdings nicht gänzlich ausgeschöpft. Betriebsweisen, welche die Methanausbeute erhöhen, bergen zudem das Risiko von Prozessinstabilitäten.

Dies kann sich ändern, wenn Prozessinstabilitäten durch einen Frühindikator angezeigt werden und sich daraus klare Betriebs- und Handlungsempfehlungen für die Betreiber ergeben. Die Konzentration an organischen Säuren ist ein geeigneter Frühindikator, da diese Säuren eine Hemmung durch die Akkumulation von Stoffwechselzwischenprodukten darstellen. In der Praxis gibt es eine Vielzahl von nicht standardisierten Verfahren zur Überwachung der organischen Säuren.

Anwenderbezogener Leitfaden

Der hohe Innovationsgrad von AciDi ergibt sich aus der Zusammenführung verschiedener Messverfahren und -methoden für organische Säuren. Dabei wird die neuartige Entwicklung eines Sensors integriert. Mit Abschluss von AciDi wird es für Betreiber eine allgemeingültige Leitlinie für die Bewertung von Prozessinstabilitäten geben. Erst durch die Bewertung mit Handlungsempfehlungen für die Betreiber kann aus dem Messparameter organische Säuren ein Steuerungsparameter werden. AciDi wird einen entscheidenden Beitrag mit der Erstellung der Leitlinie für die direkte Umsetzung in die Praxis schaffen. Durch die Standardisierung werden bisherige und zukünftige Forschungsergebnisse in diesem Bereich vergleichbar und damit eine Beschleunigung des Wissensgewinns in diesem Forschungsbereich zur Folge haben.

Das dreijährige Forschungsvorhaben läuft seit Januar 2024 und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms im Themenfeld „Energetische Nutzung biogener Rest- und Abfallstoffe“ gefördert.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit

Am Projekt AciDi sind neben der Universität der Bundeswehr München das Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP, die Hach Lange GmbH sowie die Finsterwalder Umwelttechnik GmbH & Co. KG und die ALLNET GmbH beteiligt. Das Forschungskonsortium wird zusätzlich von acht assoziierten Partnern unterstützt, die vor allem als Betreiber von Kläranlagen tätig sind.

Bild: © Universität der Bundeswehr München/Siebold