TY  - THES
T1  - Untersuchungen zur Verwertbarkeit von Pferdemist im Biogasprozess
A1  - Mönch-Tegeder,Matthias
Y1  - 2014/07/28
N2  - Die zunehmende Nutzung von Energiepflanzen als Haupteinsatzstoff und der damit verbundende Flächenverbrauch ist der zentrale Kritikpunkt der Bevölkerung an der Biogasproduktion. Obwohl erhebliche energetische Potentiale an Abfällen und Reststoffen vorhanden sind, konnte sich die Verwertung dieser Materialien im Biogasprozess bis heute nicht flächendeckend etablieren. Wesentliche Hemmnisse sind hierbei die stark variierende Zusammensetzung dieser Stoffe und deren Substrateigenschaften. In der Regel beinhalten die Reststoffe einen hohen Faseranteil, der die vorhandene Verfahrenstechnik vor große Herausforderungen stellt.
Daher war das Ziel dieser Arbeit, die Eignung und Verwertbarkeit des rohfasereichen Substrates Pferdemist als Beispielsubstrat zur Biogaserzeugung in kontinuierlich betriebenen landwirtschaftlichen Biogasanlagen zu untersuchen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde die vorliegende Arbeit in drei Abschnitte gegliedert:
1. Untersuchung der Zusammensetzung und Verwertbarkeit von Pferdemist mit verschiedenen Einstreumaterialien und Bestimmung der spezifischen Methanerträge unter Berücksichtigung des Alterungsprozesses des Pferdemistes;
2. Ermittlung der Effekte der mechanischen Substratvorbehandlung mit dem Querstromzerspaner auf den spezifischen Methanertrag und die Abbau-geschwindigkeit von nachwachsenden Rohstoffen und Pferdemist im Labormaßstab;
3. Untersuchungen zur Verwertbarkeit von Pferdemist im Praxismaßstab und den Einflüssen der mechanischen Aufbereitung auf den Biogasprozess an der Forschungsbiogasanlage „Unterer Lindenhof“.
Eine Verwertung von strohhaltigem Pferdemist im Biogasprozess ist möglich. Allerdings muss eine Verunreinigung mit alternativen Einstreumaterialien aufgrund der geringen Abbaubarkeit vermieden werden. Zudem konnte ein erheblicher Verlust des Methanpotenzials durch eine Zwischenlagerung und der dadurch stattfindenden aeroben Rotte nachgewiesen werden. Aufgrund hoher Trockensubstanzgehalte und geringer Gehalte von essentiellen Mikro- und Makronährstoffen sollte der Einsatz von Pferdemist in Biogasanlagen nur mit geeigneten Co-Substraten erfolgen. 
Die mechanische Aufbereitung mittels Querstomzerspaner von Silagen und Pferdemist führte zu einer signifikanten Reduktion der Partikelgröße und Steigerung der Substratoberfläche. Es wurden jedoch keine signifikanten Veränderungen des spezifischen Methanertrages der untersuchten Silagen durch die Vorbehandlung festgestellt. Bedingt durch die Vergrößerung der Substratoberfläche wurde bei der Grassilage und der Getreide-Ganzpflanzensilage eine Steigerung der Abbaugeschwindigkeit nachgewiesen. Die mechanische Desintegration von Pferdemist resultierte in einer signifikanten Steigerung des spezifischen Methanertrags und einer deutlichen Verbesserung der Abbaukinetik. Bei der Betrachtung der Energiebilanz der Zerkleinerung konnte nur für die Aufbereitung der rohfasereichen Substrate ein positives Ergebnis erzielt werden. Dementsprechend ist eine vorherige Desintegration von Silagen für die Biogaserzeugung nicht zu empfehlen.
Die Ergebnisse aus den Untersuchungen zur Verwertbarkeit von unbehandelten und mechanisch aufbereiteten Pferdemist im Praxismaxstab zeigen, dass der Einsatz von unzerkleinertem Pferdemist zu erheblichen verfahrenstechnischen Problemen führt und in unzureichenden Abbaugraden resultiert. Durch die mechanische Aufbereitung war ein störungsfreier Anlagenbetrieb möglich. Zusätzlich konnte eine sehr gute Substratausnutzung erzielt werden. Der zusätzliche Energieaufwand der mechanischen Intensivaufbereitung konnte durch den höheren Gasertrag weit mehr als ausgeglichen werden. 
Die Resultate der vorliegenden Arbeit zeigen, dass mit einer geeigneten Aufbereitungstechnik der Einsatz von Pferdemist und weiteren rohfaserreichen Strukturmaterialien in landwirtschaftlichen Biogasanlagen möglich ist. Eine vollständige Konversion des strohhaltigen Pferdemistes stellt ein Flächenäquivalent von bis zu 156.000 ha Maisanbaufläche dar. Damit liefert diese Arbeit einen wesentlichen Beitrag zur Steigerung der Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit der Biogaserzeugung und dem Erreichen der energiepolitischen Ziele. 

KW  - Biogas
KW  - Biogasanlage
KW  - Effizienz
CY  - Hohenheim
PB  - Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim
AD  - Garbenstr. 15, 70593 Stuttgart
UR  - http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2014/987
ER  -