Gärsubstrate – die geheimen Stars der Biogas-Gewinnung
Biogassubstrate gehören zu den wichtigsten Zutaten im Erfolgsrezept für die Produktion von Biogas. Von ihnen hängt nicht nur ab, wie viel Biogas Sie am Ende mit Ihrer Biogasanlage erzeugt haben, sondern auch mit welchem Energiegehalt, Heizwert und Methangehalt – und das wiederum bedeutet bares Geld. Es ist also von entscheidender Bedeutung, welches Gärsubstrat zum Einsatz kommt und wie es vorbehandelt wird.
Doch welche Substrate und Substratmischungen sind für Ihre Bedürfnisse am besten geeignet? Und wie können Sie vorab herausfinden, welche Gasausbeute Sie erwartet? Wir stehen Ihnen mit Rat und Tat zur Seite und unterstützen Sie gern bei der Auswahl des richtigen Gärsubstrats. Darüber hinaus bieten wir nützliche Services, die Sie bei der Analyse Ihrer Biomasse unterstützen – damit aus den Rohstoffen von heute das Biogas von morgen wird!
Im Überblick – Bei uns erfahren Sie alles über Biogassubstrate
Biogassubstrate sind die Ausgangsstoffe und damit die Grundlage für eine effiziente Produktion von Biogas. Doch bevor Sie loslegen, sollten Sie einiges darüber wissen. Nicht jedes Substrat ist gleichermaßen für den Einsatz in Biogasanlagen geeignet und auch die Zusammensetzung der Biomasse spielt eine maßgebliche Rolle in diesem Prozess. Lesen Sie, worauf es bei der Wahl des richtigen Gärsubstrats ankommt und was Sie darüber hinaus beachten sollten.
Unsere Biogas-Services rund um Gärsubstrate
Sie wollen wissen, welchen Trockensubstanzgehalt Ihr Biogassubstrat vorweist und welches Gaspotential es hat? Kein Problem! Wir bieten Ihnen exzellenten Service in Sachen Substratanalyse (TS/oTS) und Gaspotentialanalyse (Wenderanalyse und theoretischer Biogasertrag).
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Einfach vielfältig – Diese Rohstoffe eignen sich als Gärsubstrate
Schon gewusst? Über die Hälfte aller Gärsubstrate stammt von nachwachsenden Rohstoffen, dicht gefolgt von tierischen Exkrementen. Wir erklären Ihnen, um welche Ausgangsstoffe es sich dabei genau handelt und welche Sie darüber hinaus in Ihrer Biogasanlage verwerten können. Jeder Rohstoff bietet Ihnen verschiedene Vor- und Nachteile und erfordert eventuell unterschiedliche Techniken und Methoden.
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Als Ausgangsstoff für diese Art des Gärsubstrats dient gleich eine ganze Fülle von Pflanzen beziehungsweise Pflanzenresten. Sie lassen sich grob in drei Gruppen einteilen: (Energie-)Pflanzen, Grüngut sowie pflanzliche Nebenprodukte. Dabei stechen die Energiepflanzen – insbesondere Mais und Ganzpflanzensilage – durch ausnehmend hohe Biogaserträge hervor. Aber auch Grassilage eignet sich unter Berücksichtigung spezieller Herstellungsfaktoren hervorragend zur Biogasproduktion.
(Energie-)Pflanzen
- Mais bzw. Maissilage, CCM
- Ganzpflanzensilage (GPS)
- Grünroggen bzw. Grünroggensilage
- Sorghum-Arten (Hirse) bzw. Sorghumsilage
- Futterrübensilage und Zuckerrübensilage
Außerdem:
- Gemüse
- Sonnenblumensilage
- Senf
- Kartoffeln
Grüngut:
- Gras bzw. Grassilage
- Klee bzw. Kleegras-Silage
- Grüngut von Leguminosen
- Luzerne/Weidelgras bzw. Luzerne-/Weidelgras-Silage
Außerdem:
- Garten- und Parkabfälle
- Landschaftspflege-Material
- Rasenschnitt
- Straßenbegleitgrün
Pflanzliche Nebenprodukte
Erntereste:- Heu
- Rübenblätter
- Spelzen
- Stroh
- Körner und Samen
Reste aus der Nahrungsmittel-Produktion:
- Schlempen
- Schrote/Kuchen
- Pülpe
- Trester und Treber
- Melasse
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Die Vorteile von Gärsubstraten aus tierischen Exkrementen liegen auf der Hand: Es werden keine Anbauflächen gebunden und die Nutzung verringert die Methan-Emissionen bei der Lagerung. Gülle lässt sich gut pumpen und dank des niedrigen Trockensubstanzgehalts gut mit anderen Substraten kombinieren. Festmist (z.B. Rindermist oder Geflügelmist) ist ebenfalls geeignet, erfordert eventuell jedoch einen höheren technischen Aufwand, da insbesondere Hühnertrockenkot nicht von jedem Anlagen-Typ verarbeitet werden kann.
Biogassubstrate aus tierischen Exkrementen sind in puncto Preis oft günstiger als die Substrate pflanzlicher Herkunft. Allerdings erreichen sie im Vergleich durchschnittlich weniger hohe Biogaserträge als beispielsweise Maissilage oder Ganzpflanzensilage.
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Substrate dieser Kategorie können pflanzlicher und/oder tierischer Herkunft sein. Zu ihnen zählen beispielsweise Speiseabfälle aus privaten Haushalten, der Gastronomie oder der Lebensmittelindustrie, aber auch abgelaufene Lebensmittel aus dem Einzelhandel. Ebenso zum Einsatz kommen Federn, Schlachtabfälle sowie Milch beziehungsweise Milchprodukte. Auch Fette, Öle und Hefen finden Verwendung. Bei dieser Art der Gärsubstrate muss oft eine Hygienisierung stattfinden, damit sie für die Verwendung in einer Biogasanlage geeignet sind. Die Anlage für diese Substrate benötigt eine spezielle Genehmigung.
Welchen Einfluss hat der Trockensubstanzgehalt von Gärsubstraten?
Der Trockensubstanzgehalt (TS-Gehalt) oder auch Trockenmassegehalt gibt Auskunft darüber, wie hoch der Anteil der „trockenen“ Bestandteile ist, nachdem der Biomasse das Wasser vollständig entzogen wurde. Beim organischen Trockensubstanzgehalt (oTS-Gehalt) sind zusätzlich zur Flüssigkeit auch alle mineralischen Bestandteile herausgerechnet. Beide Werte werden in Prozent angegeben. Wie Sie sich vorstellen können, sieht der TS-Wert bei Rindergülle (ca. 8 %) anders aus als beispielsweise bei Maissilage (ca. 35 %) oder gar Heu (ca. 86 %). Je mehr trockene Bestandteile ein Gärsubstrat hat und je weniger Wasser es beinhaltet, desto höher ist der Trockensubstanzgehalt.
Doch welche Rolle spielt er bei der Biogasproduktion? Zum einen ist er ausschlaggebend für die Lagerung und die Vorbehandlung des Substrats. Flüssige Gärsubstrate wie Gülle müssen anders gelagert und für die Fermentation aufbereitet werden als Speiseabfälle, Maissilage oder gar stapelbares Heu. Auch für die Beschickung beziehungsweise Förderung ist er relevant. Gülle und mit ausreichend Prozessflüssigkeit vermischte Silagen können meist gut gepumpt werden, reiner Hühnertrockenkot oder Stroh benötigen andere Techniken.
Zu guter Letzt hat der Trockensubstanzgehalt Auswirkungen auf die Fermentation selbst. Ob Nass- oder Trockenvergärung – so oder so wird für den Vergärungsprozess Feuchtigkeit benötigt. Ist die Biomasse zu nass, entsteht möglicherweise zu wenig Biogas. Zu trockene Biogassubstrate können hingegen dem Rührwerk des Fermenters Schwierigkeiten bereiten und zu technischem Verschleiß führen. Nur mit dem richtigen TS-Gehalt kann die effiziente Biogaserzeugung sichergestellt werden.
Entscheidend für Ihren Gewinn: optimaler Gasertrag, Heizwert & Methangehalt
Ausschlaggebend für die Wirtschaftlichkeit Ihrer Biogasanlage und folglich für Ihren Gewinn ist der Gasertrag, dessen Volumen in Kubikmeter angegeben wird. Das Volumen allein sagt jedoch erst einmal nichts über den tatsächlichen Energie- und Methangehalt aus. Denn erst diese beiden Werte geben Ihnen Auskunft darüber, wie effizient Ihre Biogasproduktion ist.
Abhängig von zahlreichen Variablen wie der Vergärungs-Technik, der Temperatur sowie der Verweildauer im Fermenter, aber vor allem von der Art und der Zusammensetzung Ihres Substrats ergeben sich jeweils sehr unterschiedliche Energie- und Methan-Werte. Der Energiegehalt (Heizwert) wird dabei in Kilowattstunden (KWh) angegeben, der Methangehalt in Prozent. Dabei gilt: Je höher der Anteil des Methans desto höher ist auch der Heizwert.
Je nachdem welchem Verwendungszweck Sie das Gas zuführen möchten, müssen die Werte höher oder niedriger sein. Möchten Sie das Biogas beispielsweise den Gasmotor Ihres Blockheizkraftwerks damit betreiben, muss der Methananteil bei mindestens 50 Prozent liegen. Soll das Biogas in das Erdgasnetz eingespeist werden, muss der Anteil höher als 96 Prozent sein.
Mit der Auswahl des richtigen Substrats können Sie hierauf Einfluss nehmen. Kohlenhydrathaltige Gärsubstrate wie Maissilage liefern meist ein hohes Gasvolumen, ihr Methangehalt ist jedoch durchschnittlich etwas niedriger. Substrate mit einem hohen Fettanteil – zum Beispiel Schweinegülle – ergeben zwar deutlich weniger hohe Mengen an Biogas, dafür ist der Methangehalt sehr hoch.
Um genaue Informationen über den zu erwartenden Energiegehalt Ihres Biogases sowie den Methangehalt zu erhalten, können Sie Messungen durchführen lassen. Dabei werden die Inhaltsstoffe Ihres Substrats (u. a. Proteine, Fette und Kohlenhydrate) analysiert und die voraussichtliche Biogasausbeute errechnet.
Wissen, was drinsteckt – So leicht funktionieren Substratanalyse (TS/oTS) und Gaspotentialanalyse
Die Zusammensetzung von Biogassubstraten sowie der Trockensubstanzgehalt haben entscheidenden Einfluss auf die Effizienz der Produktion und auf die Qualität und Menge des erzeugten Biogases.
Mithilfe unserer Substratanalyse erfahren Sie schnell und zuverlässig, ob der TS-Gehalt und oTS-Gehalt Ihrer Biomasse optimal ist oder ob Sie Anpassungen vornehmen müssen. Bei unserer Gaspotentialanalyse (Weender-Analyse und theoretischer Biogasertrag) untersuchen wir alle Inhaltsstoffe Ihres Substrats und berechnen für Sie das voraussichtliche Biogaspotenzial.
Dazu können Sie einfach eine Probe Ihres Substrats ziehen, das wir mit TNT Express Versand direkt bei Ihnen abholen. Als Neukunde kommen wir gern bei Ihnen vorbei und nehmen die Probe selbst ab. Je nach Aufwand der Analyse liefern wir Ihnen die Ergebnisse nach drei bis sieben Tagen – einfach und unkompliziert.
Rufen Sie uns über unsere kostenlose Service-Hotline 0800 / 723 6999 an oder schreiben Sie uns eine Nachricht. Gerne können Sie auch direkt Kontakt zu Ihrem Fachberater aufnehmen. Wir freuen uns auf Sie.
Das müssen Sie bei der Lagerung und Aufbereitung von Substraten beachten
Für eine hohe Biogas-Ausbeute ist nicht nur die Art des Gärsubstrats, sondern auch die Vorbehandlung essenziell. Je besser die Biomasse bearbeitet und je homogener ihre Konsistenz ist, desto effizienter verläuft die Fermentation. Es gibt weniger störende Stoffe, die Masse ist leichter zu fördern und zu rühren und die für die Vergärung zuständigen Mikroorganismen können besser ihrer Arbeit nachkommen.
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Nach der Anlieferung von Substrat wird dieses meist in der Vorgrube gelagert. Dabei muss diese so gebaut sein, dass sich die verschiedenen Stoffe nicht vermischen. Insbesondere der Kontakt von Bioabfall und Resten aus der Tierverwertung mit anderen Substraten ist aus tierseuchen- und hygienerechtlichen Gründen zu vermeiden. Schon vor der Einlagerung in der Vorgrube werden diese Stoffe hygienisiert, das heißt durch thermische Verfahren auf mindestens 70 Grad Celsius erhitzt, um Keime und Krankheitserreger abzutöten.
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Für eine hohe Biogas-Ausbeute ist nicht nur die Art des Gärsubstrats, sondern auch die Vorbehandlung essenziell. Sie sichert die Voraussetzungen für den optimalen Verlauf der Fermentation, es gibt weniger störende Stoffe, die Masse ist leichter zu fördern und zu rühren.
Insbesondere langfasrige Biogassubstrate wie Gras und Mist, aber auch Körnermais und Silagen müssen zuerst auf wenige Millimeter zerkleinert oder zermahlen werden. Das kann beispielsweise mit Schreddern, Mühlen, aber auch mithilfe von Ultraschall geschehen.
Durch eine chemische Vorbehandlung werden die Substrate weiter aufgeschlossen und bestimmte Stoffe herausgelöst. Da dabei mit Säuren und anderen Gefahrenstoffen gearbeitet wird, ist mit einer gewissen Vorsicht vorzugehen, um Schäden für Mensch und Umwelt auszuschließen.
Auch der Einsatz von biologischen Mitteln hat sich bei der Substrataufbereitung bewährt. Enzyme, Bakterienkulturen sowie spezielle Pilze sind genau auf die Bedürfnisse der für die Vergärung notwendigen Mikroorganismen abgestimmt und unterstützen diese dabei, die Biomasse zu zersetzen.
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Für den Gärprozess ist es wichtig, dass die Substrate gleichmäßig vermischt werden. Daher werden sie – abhängig vom Vergärungsverfahren, der Beschickungstechnik und weiteren Faktoren – so weit wie möglich homogenisiert und sofern nötig mit Flüssigkeit angemaischt. Hierfür sind beispielsweise Gülle oder flüssige Gärreste bestens geeignet. Dieser Schritt kann im Fermenter erfolgen. Meist jedoch wird er in der Vorgrube ausgeführt, von wo das so vorbereitete Biogassubstrat im Anschluss mehrmals täglich mithilfe elektrisch betriebener Pumpen in den Fermenter eingebracht wird.
Wenn Sie wissen möchten, wie es mit dem Gärsubstrat im Fermenter weitergeht, erfahren Sie auf unserer Expertenseite zum Thema Fermentation mehr.
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