Steigerung des Biogasertrages durch die Zugabe von Pflanzenkohle

Ein Instrument zur aktiven Kohlendioxidausschleusung aus der Atmosphäre ist die sogenannte Pflanzenkohle. Durch eine thermochemische Biomassebehandlung (Pyrolyse) wird der gebundene Kohlenstoff stabilisiert und lässt sich somit dauerhaft der Atmosphäre entziehen. Das erzeugte Produkt (Pflanzenkohle) kann vor allem auf landwirtschaftlichen Flächen eingesetzt werden. Erste Analysen zeigen, dass sich dieser Einsatz betriebswirtschaftlich jedoch noch nicht rentiert. Daher müssen weitere Einsatzmöglichkeiten entlang der landwirtschaftlichen Kaskade, in denen ein zusätzlicher Ertrag generiert werden kann, identifiziert werden. Eine dieser Möglichkeiten ist die Nutzung der Pflanzenkohle als Additiv im Biogasprozess. Verschiedene internationale Forschungsinstitute haben durch das Beimischen der Pflanzenkohle einen erhöhten Gasertrag messen können. Unter anderem soll die Akkumulation von Methanogenen sowie die erhöhte Aufwuchsfläche die mikrobielle Funktionalität unterstützen und somit ein erhöhter Gasertrag erzielt werden. Die hier vorgestellte Analyse ging der Frage nach, welcher Einsatzort im Fermentationsprozess (Hauptfermenter bzw. Nachgärer) am sinnvollsten bzgl. der Gaserträge ist. Durch die Zugabe der Pflanzenkohle in den Hauptfermenter konnten etwa 9 % mehr Methan über insgesamt 91 Tage erzeugt werden. Die Untersuchung im Nachgärer wurde in zwei unterschiedlichen Varianten durchgeführt und so auch der Einfluss der Oberfläche (große Kohlepartikel) untersucht. Die Zugabe der ursprünglichen Pflanzenkohle führte zu einem Mehrertrag von gut 13 %, und durch die großen Kohlepartikel konnte sogar 24 % mehr Methan erzeugt werden.

One instrument to withdraw carbon dioxide from the atmosphere is the so called Biochar. Through photosynthesis and a thermochemical biomass treatment (pyrolysis) the bound carbon will be stabilized and thereby stored permanently. The product (biochar) is intended to be mainly used as soil enhancer on arable land. Early analyses indicate no economic feasibility yet. Therefore new ways of utilization need to be identified along the agricultural value chain to generate additional earnings. One option is the application of biochar as an additive within the biogas process. Different international research institutes were able to measure an increase in biogas production due to the biochar addition. One reason might be accumulation of methanogenic bacteria as well as the increase of the surface area to improve the microbial functionality which leads to additional gas production. The study presented here investigated the optimal process stage within the fermentation process (main digester or secondary fermenter) to add the biochar and thereby improve the gas production. By adding biochar to the main digester an increase in gas production of approximately 9 % over a time span of 91 days was measured. To analyse the effect within the secondary fermenter two different approaches were tested. The effect of the surface area was assessed by comparing the influence of original biochar and large char particles. The original Biochar led to an increase of more than 13 % and the large particles even enhanced methane production by 24 % over 91 days.