welche Anforderungen an den Biogasprozess existieren?
-Wassergehalt -Luftabschluss -gleichmäßige Temperatur -gleichmäßige Beschickung -pH-Wert > oder = 7
welche sind die einzelnen Bildungprozesse?
1. Hydrolyse - Verflüssigung 2.Acidogenese - Versäuerung 3.Acetogenese - Essigsäurebildung 4.Methanogenese - Methanbildung
Vorteile der einstufigen Verfahren zur Biogas Produktion?
Hydrole, Versäuerung und Methanisierung in einem Reaktor einfache Betriebsfürung Prozess wenig steuerbar
Voreile des zweistufigen Verfahren und wie funktioniert?
Hydrolyse und Versäuerung in einem Reaktor Methanisierung in einem anderen für optimierte Anbauprozesse -> Bakterien mit unterschiedlichen pH Ansprüchen Vorteil: erhöhte Prozessstabilität und bei gleicher Abbaurate geringere Prozessdauer, erhöhter technischer Aufwand
kontinuierliche Prozesse
Durchflusssystem liegender oder stehender Fermenter mit mechanischem Rührwerk konstante Gasproduktion und qualität
Diskontinuierliche Prozesse
Batchverfahren oder Wechselbehältersysteme zur kontinuierlichen Gasproduktion Animpfung durch einen Teil des bereits vergorenen/ ausgfaulten Materials
was ist notwendig beim diskontinuierlichen Prozess hinsichtlich Durchmischen
notwendig ist ein Durchmischen des Reaktorinhaltes durch Rühren, Umwelzen oder Perkulieren
was ist bei den Systemen ohne Biomasseanreicherung wchtig ?
Verweilzeit muss mindestens doppelt so hoch sein, wie die der Bakterien Verdopplungzeit der methanisierenden Bakterien kann bis zu 20Tage sein
Trockensubstanzgehalte - welche Gärungen gibt es und wie kennzeichnen sich diese?
Nassvergärung -> pumpfähige Trockensubstanz bis zu 15% Trockensubstanz Trockengärung -> stichfest, stapelbar, > 25 % TS Maximum bei 35%
welche drei ANlagentypen gibt es
1. Nawaro-Anlagen verareiten vorwiegend nachwachsende Rohstoffe, Mais, Ganzpflanzensilage 2.Kofermentationsanlage verarbeitet Entsorgungsprodukte auf gewerblicher Ebene 3.Gülleanlagen verarbeiten vorwiegend Flüssigmist und andere landwirtschaftliche Reststoffe
aus welchen Gaskomponenten besteht Biogas?
Methan 50-75% Kohlendioxid 25-45% Wasserdampf 2-7% Sauerstoff<2 Stickstoff<2 Ammoniak <1 Wasserstoff<1 Schwefelfwasserstoff <1
welche Art der Beschickungen kennen sie ?
-diskontinuierlich - quasikontinuierlich -kontinuierlich
welche Trockenubstanzgehalte der Vergärung kennen sie
-Nassvergärung -Trockenvergärung
welches Gärsubstrat hat die hächste Biogasausbeute
Maissilag mit 53% Methangehalt
wie entsteht Biogas? Anforderungen und Prozesse
- Wassergehalt -Luftabschluss -gleichmäßige Temperatur -gleichmäßige Beschickung -pH Wert > oder gleich7
was ist die Hydrolyse
-komplexe Verbindungen des Ausgangsmaterials werden in einfache organischer Verbindungen gespalten -hydrolytische Bakterien etzen Enzyme frei -> biochemische Zersetzung -Umwandlungen von POlymeren zu Monomeren -abhängig von Verweilzeit und pH -> opti 5,2 bis 6,3
Acidogene (Versäuerungsphase)
abbau der enstandenen Monomere durch FS und ALkohol fakultative anaerobe Bakterien verbrauchen den verbliebenen Sauerstoff anaerobe Bedingungen essentiell für Methanbildung es enstehen niedrige FS, Milchsäure und Alkohole, CO2 und Wasserstoff
Acetogenese (Essigsäurebildung)
acetogene Bakterien wandeln Produkte aus der Acidogenese in Vorläufersubstanzen des BIogasses um Bakterien sind temperaturempfindlich -> ausreichende temp wictig für endgene Reaktione und gleichzeitig Wachstum der Bakterien
Methanogenese / Methanbildung
strikt anaarobe Archaaen wandeln Essigsäure, CO2, Wasserstoff in Methan um Methanbildung bei hohen Raumbelastungen vorwiegend aus Wasserstoff und geringe Raumbelastung dann Essigsäure spaltender Reaktionsweg zb -> Klärschlammvergärung 70% Essigsäurespaltung und 30% Wasserstoffverwertung
welche Möglichkeiten produziertes Bigas zu nutzen?
-BLockheizkraftwerk-> Strom und Wärme -Gasaufbereitungsanlage -> BIomethan (Edgasnetz) -> Strom und Wärme. Wärme oder Biokraftstff
welche Bedingungen der Biogasproduktion im Fermenter existieren
- man braucht polymere Substrate (Proteine, KH und Fette) fermentative, acetogene und methanogene Bakterien
wie setzt sich BIogas zusammen?
Methan 50-75% KOhlendioxid 25-45% Wasserdampf 2-7% Sauerstoff, Stickstoff, Ammoniak, Wasserstoff und Schwefelwassserstoff
Faserpflanzen - Aufbereitung von Hanf beispiels
1.Hanfernte: Langpflanzen -> Schneiden der Halme, büneln der Garben, aufstiegen, trocknen und transportieren der Bündel Kurzpflanzen > Halme häckseln, Feldröste, 3-4 mal lüften, zu Quaderballen pressen 2. Sortirung zwischen Samen/Öl, Blüten und Fasern Samen/Öl kaltpressen, einsetzten in Lebensmittelindustrie und Naturkosmetik; Blüten als Medikamentenzusatz auf natürlicher THCBasis 3.Faser -> mechnischer Faseraufschluss Schäben als Einstreu und nach Aufbereitung der Faser -> Textilien mechnaische Aufbereitung der Fasern -> Autoinnenverkleidung, Geotextilien und Nadelfilzbeläge
welche Aufschlussverfaren für Fasern existieren?
Röste -> Lösen der Fasern vom holzartigen Stängel und Zersetzung von Lignin mechanischer Aufschluss -> Ziel möglichst viele Kurzfasern gewissen durch Brechen vom Stängel chemischer Aufschluss -> Aufschluss durch Schwefelsäure Natronlauge Tensidaufschlss -> Pektine, Lignine und Hemicellulose Damp-Druckaufschluss -> Wasserdampf überhitzt -> Ziel: Cottonisierte leinfasern > bakterieller Aufschluss thermischer Aufschluss -> Einsatz elektrischer Felder, Heißdampf, Heißlft und Gasflamme Enzymatischer Aufschluss -> Fermente lösen Pektine
1. Aufschlussverfahren für Fasern
▪ Röste - Lösen der Fasern vom holzartigen Stängel & Zersetzen von Lignin ▪ Mechanischer Aufschluss - Ziel: möglichst viele Kurzfasern gewinnen durch Brechen vom Stängel ▪ Chemischer Aufschluss - Aufschlussverfahren durch Chemikalien wie Schwefelsäure, Chlorkalk, Soda, Kaliseife, Natronlaufe ▪ Tensidaufschluss - Pektine, Lignine und Hemicellulose wird durch Dispergier- & Emulgiervorgänge gelöst - Langfasertechnologie ▪ Dampf-Druck-Aufschluss - Einsatz von überhitztem Wasserdampf - Ziel: cottonisierte Leinfasern (Kurzfasertechnologie) ▪ Bakterieller Aufschluss - Faseraufschluss durch MO, Abbau von Lignin & Pektin ▪ Thermischer Aufschluss - Faseraufschluss durch Einsatz elektrischer Felder, Heißdampf, Heißluft, Gasflamme - Denaturierung der Eiweiße (ab 70°C) ▪ Enzymatischer Aufschluss - Spezielle Fermente lösen Pektine
