Die Fermentation von Bioabfällen beinhaltet einen
mikrobiellen Abbau organischer Verbindungen bei vollständigem
Luftabschluß, wobei auch ein methanreiches Biogas als
Stoffwechselprodukt anfällt.
Die Vergärung oder Faulung wird zur Verwertung strukturarmer
Bioabfälle mit einem Wassergehalt von mehr als 70% genutzt. Typische
Anwendungen sind die Faulung von Klärschlamm aus der
Abwasserbehandlung. Weiterhin ist die Vergärung für Küchenabfälle,
Futtermittelabfälle, schlammförmige Nahrungsmittelabfälle,
Heferückstände, Ölsaatenrückstände, Fettabfälle, Proteinabfälle,
Geflügelkot, Gülle u.a. geeignet.Prozessablauf:
1. Aufbereitung der Bioabfälle
Bei der nassen Vergärung werden die organischen Abfälle zunächst
zerkleinert und auf einen Wasseranteil von ca. 90 Ma.-% eingestellt
(Anmischung). Die Verfahren der trockenen Vergärung setzen ein Substrat
mit einem Wasseranteil von 60-70 Ma.-% ein.
2. biologische Behandlung
Die Fermentation wird ein- oder zweistufig durchgeführt. Beim
einstufigen Prozeß laufen Hydrolyse, Säure- und Methanbildung in einem
Reaktor ab. Im Falle einer zweistufigen Fermentation wird das Substrat
zunächst in einem Hydrolysereaktor (Hydrolyse, Säurebildung) und
anschließend in einem Methanfermenter (Methangärung) behandelt.
3. Gasverwertung
Bei der anaeroben Fermentation einer Tonne organischer Abfälle
werden 90 bis 200m3 Biogas gebildet. Das Gas enthält 50 bis
70% Methan, 27 bis 43% Kohlendioxid sowie Spuren von
Schwefelwasserstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Kohlenmonoxid und hat
einen Heizwert von 20 bis 30 MJ pro m3 .
4. aerobe Nachrotte der festen Vergärungsrückstände
5. Abwasseraufbereitung Reaktionskette des biologischen
Abbaus:
Die Vergärung erfolgt durch unterschiedliche Bakteriengruppen in der
folgenden Reaktionskette:
1. Hydrolyse
Aufspaltung hochmolekularer Verbindungen ( Kohlehydrate, Fette,
Eiweiße) in Zucker, Fettsäuren und Aminosäuren und Lösen der Stoffe
im Wasser.
2. Säurebildung
Vergären der in der ersten Phase gebildeten Stoffe durch säurebildende
Bakterien zu Propion- und Buttersäure, Wasserstoff, Kohlendioxid und
niederen Alkoholen.
3. Methangärung
Durch säurebildende Bakterien werden Essigsäure und Wasserstoff
gebildet. Darauf aufbauend erfolgt durch methanbildende Bakterien die
Methansynthese. Gleichzeitig erzeugen sulfatreduzierende Bakterien
Schwefelwasserstoff. Reaktionsbedingungen bei der Fermentation:
Das Substrat muß genügend biogene-organische Substanz, Nährsalze und
Spurenelemente enthalten. Die Prozeßtemperatur wird entweder zwischen
32 und 50°C (mesophil) oder zwischen 50 und 70°C (thermophil)
gewählt. Der pH-Wert sollte im neutralen Bereich liegen. Die
Prozeßdauer (z.B. 2 bis 3 Wochen) hängt ab von der Temperatur, der
Substratkonzentration, der Konzentration aktiver Biomasse und vom
gewünschten Abbaugrad. Die anaerobe Behandlung ist Bestandteil von
integrierten Entsorgungskonzepten und sollte mit der aeroben
Kompostierung an einem Standort realisiert werden.
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