Das Gesamtziel des Verbundvorhabens war die Verbesserung der Effizienz und Betriebssicherheit von Biogasanlagen durch die Entwicklung eines neuen Online-Einzelsäure-Messsystems, welches in der Flüssigphase von Biogasreaktoren eingesetzt werden kann. Durch die Bestimmung der Säurekonzentrationen und deren Verknüpfung mit weiteren, in den Biogasanlagen erfassten Parametern sollten neue grundlegende Erkenntnisse über die in Biogasanlagen ablaufenden chemisch-biologischen Prozesse gewonnen und daraus Handlungsempfehlungen für die Prozessoptimierung abgeleitet werden. Der Einsatz der entwickelten Messtechnik soll zu einer Steigerung der Effektivität von Biogasanlagen beitragen, weil mögliche Prozessinstabilitäten früher erkannt werden können.
Mit dem neuen Sensorsystem wurden die Konzentrationen an Essig-, Propion- und Buttersäure im flüssigen Reaktormedium und im Reaktor selbst bestimmt, d. h. es müssen keine Proben für eine externe Analyse entnommen werden. Für die Einschätzung der Sensormesswerte wurden parallel verschiedene Offline-Methoden für die Bestimmung der organischen Säuren miteinander verglichen.
Die neu entwickelte Messtechnik, die regelmäßig und automatisch die Konzentration der im Medium gelösten Säuren bestimmen kann, funktionierte in der Versuchsphase sehr gut und ermöglichte eine unmittelbare Erfassung des Zustandes des anaeroben Gärprozesses. Mit den an den Laborbiogasanlagen durchgeführten Messungen konnten neue Erkenntnisse zum Zusammenhang zwischen Säurenbildung und Prozessstabilität gewonnen bzw. bekannte Phänomene vertiefend untersucht werden. Hierbei war ein Schwerpunkt die Untersuchung der Prozessstabilität bei identischer Betriebsweise beider Reaktoren. Obwohl die zwei Reaktoren in allen Punkten gleich betrieben wurden, verhielten sie sich unter Stressbedingungen immer unterschiedlich stabil. Gezeigt wurde durch die Erprobung des Messsystems an einer Praxisanlange, dass der Sensor auch unter Praxisbedingungen zuverlässig die Säurekonzentration bestimmt.
Die zum Vergleich durchgeführten Offline-Bestimmungen zeigten, dass sich der getestete FOS/TAC-Analysator am ehesten für die Bestimmung der Gesamtsäuren und der Pufferkapazität eignet. Für die Einzelsäurebestimmung eignet sich hauptsächlich die Gaschromatographie. Die obligatorische Aufarbeitung stellt die größte Herausforderung dar. Hier traten, trotz umfangreicher Optimierung, relevante Analytverluste auf. Bis zur möglichen Vermarktung des Produktes sind noch weitere Entwicklungsarbeiten am Gesamtsystem erforderlich, die v. a. die Handhabung betreffen.
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR)
Dipl.-Ing. (FH) Boris Habermann
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