Biogasproduktion aus organischen Reststoffen aus der Lebensmittelindustrie

Abstract

Zuckerrübenschnitzel fallen als Nebenprodukt bei der Herstellung von Weißzucker an. Für deren Trocknung wird 1/3 des gesamten fossilen Energieverbrauchs in der Produktion benötigt. Steigende Energiekosten, Preisschwankungen am Futtermittelmarkt und die Öffnung des EU-Zuckermarktes führen zur Suche nach Alternativen in der Behandlung von Zuckerrübenschnitzel. Mit anaeroben Abbauversuchen im Labor-, und Pilotmaßstab konnte eine Technologie entwickelt werden, wodurch der Verbrauch an fossiler Energie reduziert, die Kosten für die Entsorgung der Schnitzel gesenkt und die Konkurrenzfähigkeit am Zuckermarkt erhöht werden konnte. Das entwickelte Verfahren kann innerhalb kurzer Zeit vor Beginn hochgefahren werden und garantiert eine stabile Biogasproduktion während der nur drei Monate dauernden Zuckerkampagne. Die Versuche wurden in volldurchmischten, mesophilen Ausschwemmreaktoren durchgeführt. Als Kontrollparameter bewährten sich der pH-Wert und die Konzentration der organischen Fettsäuren. Kommunaler Faulschlamm eignete sich als Impfschlamm. Die regelmäßig analysierten Daten wurden mit Hilfe von Massenbilanzen auf ihre Richtigkeit überprüft. Im zweistufigen Verfahren konnten 85 % der organischen Trockensubstanz (oTS) bzw. 75 % des CSB in Methan umgewandelt werden. Die Gasproduktion betrug dabei i.M. 410 NL/ kg CSBzu. Versuche im einstufigen Verfahren brachten ähnliche Ergebnisse. So wurden 80 % des oTS und 75 % des CSB mit einer Gasproduktion von i.M. 400 NL/ kg CSBzu abgebaut. Basierend auf den Ergebnissen wurde eine einstufige, großtechnische Biogasanlage mit einer Raumbelastung von 8.5 kg CSB/(m³.d) und einem Schlammalter von 30 d ausgelegt. Bereits im zweiten Betriebsjahr konnten 50 % des fossilen Energiebedarfs für die Zuckerproduktion mit dem produzierten Biogas abgedeckt werden.

Sugar beet pulps accumulate as a by-product in sugar factories.<br />One third of the energy used during the production is required to desiccate the pulps and process them into animal food. Rising energy prices and the opening of the EU sugar market has caused pressure to find alternatives in the treatment of the pulps. With the anaerobic treatment a technology has been implemented that was easy to operate, could be started up within a short time and ensured a stable biogas production during the whole sugar production process. Lab scale and pilot scale experiments were conducted in mesophilic and continuously stirred reactors. pH-values and volatile fatty acids were useful parameters for a stable process. Anaerobic sludge from a municipal wastewater treatment plant proved to be a suitable inoculum. Calculating the COD mass balance of all input and output paths was a useful tool to check the reliability of analytical results. In the two stage configuration, the VSS and COD degradation was 85%, respectively 75%.<br />Gas production was 570 NL/ kg VSSinput. Experiments in single stage brought similar results. 80 % of the VSS and 75% of the COD could be removed. The gas production was 520 NL/ kg VSSinput. According to the results the biogas plant was designed in a single stage, mesophilic configuration with a volumetric COD-load of 8.5 kg COD/(m³.d) and a SRT of 30 days. In the second year of operation 50% of the fossil power required for heat production was already covered by biogas.