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BIO4GAS: 4-Kammer-Kleinbiogasanlage für die effiziente Biogasproduktion aus landwirtschaftlichen Nebenprodukten

Umsetzung einer innovativen und wirtschaftlichen 4-Kammer-Kleinbiogasanlage in standardisierter Bauweise an der Landwirtschaftlichen Lehranstalt Rotholz, Tirol, und Durchführung von Grundlagenstudien zur Optimierung des Gasertrages sowie Charakterisierung prozessrelevanter Mikroorganismen.

Kurzbeschreibung

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Herkömmliche Kleinbiogasanlagen (< 50 kW elektrisch) sind wegen der meist teuren Einzelanfertigung und Einzelplanung nur bei hohen Förderungen ökonomisch vertretbar. Durch Standardisierung und Systemvereinfachung sollte ein marktfähiges Produkt entwickelt werden, das anschließend in Serie gefertigt werden kann.

Bereits in einer Vorstudie wurde eine bestehende Biogasanlage analysiert, welche sich auf Grund ihrer einfach und effizient funktionierenden 4-Kammer-Geometrie als geeignetes Ausgangsmodell für das geplante Produkt erwies. In weiteren Arbeitsschritten gelang die Optimierung des Anlagenkonzepts des 4-Kammer-Systems. Als Resultat konnte schließlich eine innovative Technologie mit dem Namen BIO4GAS präsentiert werden. An der landwirtschaftlichen Landeslehranstalt Rotholz (Tirol) konnte ein geeigneter Standort für die Errichtung einer Demonstrationsanlage gefunden werden.

Inhalte und Zielsetzungen

Die primären Ziele des Projektes waren der Bau und die Inbetriebnahme der Demonstrationsanlage an der Landwirtschaftlichen Lehranstalt in Rotholz. Die Funktionalität des in den Vorstudien entwickelten Anlagenkonzeptes sollte in der Praxis demonstriert werden. Der Effizienz des Verfahrens sollte direkt an der Anlage weiter optimiert werden. Mit den erhaltenen Betriebsergebnissen und Kostendarstellungen sollte aufgezeigt werden, dass auch kleine Anlagen (15 bis 50 kW elektrisch) wirtschaftlich betrieben werden können.

Im Zuge der begleitenden Grundlagenforschung sollten Einflüsse der Substratzusammensetzung auf den Anaerobprozess untersucht werden. Durch chemisch-physikalische und mikrobiologische Untersuchungen sollten Prozessoptimierungen ermöglicht und die Gaserträge verbessert werden. Weiters war eine GIS basierte Erfassung des Marktpotentials für Kleinbiogasanlagen in Tirol geplant.

Methodische Vorgehensweise

Zur Errichtung der Demonstrationsanlage wurde ein Konsortialvertrag zwischen den Partnern Austrian Research Centers GmbH - ARC, Universität Innsbruck, Ingenieurbüro BENNAT CONSULT und etaone energy GmbH abgeschlossen. Die Anlage wurde vom Konsortium direkt an der Landwirtschaftlichen Landeslehranstalt Rotholz errichtet wo sie als Vorzeigeobjekt einer breiten Öffentlichkeit zur Verfügung steht.

Im Zuge der begleitenden Grundlagenstudien wurden zunächst Vorversuche in vier parallel betriebenen 100-Liter-Laborreaktoren der Universität Innsbruck durchgeführt. Dabei wurden sämtliche Methoden zur Bestimmung der relevanten Prozessparameter (pH-Wert, CSB, flüchtige Fettsäuren, Gasqualität, usw.) in die Routineanalytik etabliert. Aus den gewonnenen Erkenntnissen wurde die geeignete Inbetriebnahmestrategie für die Demonstrationsanlage festgelegt.

In Rotholz selbst wurde neben der Inbetriebnahme des Reaktors mit dem Monitoring der Prozessparameter begonnen Die gesammelten Daten werden anschließend für eine numerische Modellierung des Gärprozesses im BIO4GAS-Reaktor herangezogen.

Weiters erfolgt durch diverse molekularbiologische Methoden eine Charakterisierung der am Gärprozess beteiligten mikrobiologischen Konsortien und deren Prozessdynamik.

Ergebnisse

Im Folgenden werden die wichtigsten Ergebnisse des Projektes dargestellt:

  • Erfolgreiche Errichtung und Beginn der Inbetriebnahme der BIO4GAS-Demonstrationsanlage an der LLA Rotholz. Die offizielle Eröffnung der Anlage findet am 2. April 2008 statt.
  • Ermittlung einer geeigneten Inbetriebnahmestrategie für die Demonstrationsanlage auf Grund von Ergebnissen eines Laborversuches. Es konnte gezeigt werden, dass die Inbetriebnahme auch ohne die Verwendung eines Inokulums (Impfmaterial) erfolgreich durchgeführt werden kann.
  • Bestimmung des Biogas-Potentials von Abfällen aus der Olivenölproduktion, sowie Darstellung der Eignung als Co-Substrat in Biogasanlagen. Ein gemeinsames EU-Projekt mit Partnern aus Italien und Spanien zur Verwertung der Olivenabfälle in einer BIO4GAS-Anlage befindet sich in Vorbereitung.
  • Entwicklung eines speziell adaptierten Microarrays zur mikrobiologische Untersuchung der involvierten methanogenen Mikroorganismen. Der Microarray bietet die Möglichkeit, die An- bzw. Abwesenheit einer Vielzahl an Mikroorganismen in nur einem Experiment zu bestimmen.
  • GIS basierte Erfassung des Marktpotentials für Biogasanlagen in Tirol (Diplomarbeit)

Publikationen

BIO4GAS

4-Kammer-Kleinbiogasanlage für die effiziente Biogasproduktion aus landwirtschaftlichen Nebenprodukten
Schriftenreihe 48/2009 D. Sperl, H. Insam, G. Wögerer, Herausgeber: bmvit
Deutsch, 67 Seiten

Downloads zur Publikation

Projektbeteiligte

Projektleiter

ao. Univ. Prof. Dr. Heribert Insam
Universität Innsbruck - Institut für Mikrobiologie

Projektmitarbeiter

Universität Innsbruck - Institut für Mikrobiologie
DI (FH) Daniel Sperl
Dr. Marta Goberna
Dr. Ingrid Whittle
Mag. Sabine Podmirseg
Maria Gadermaier

Projekt- und Kooperationspartner

  • Universität Innsbruck - Institut für Infrastruktur, AB Umwelttechnik
    Doz. DI Dr. Bernhard Wett
    DI Michael Schön
  • Austrian Research Centers GmbH - ARC
    Doz. DI Dr. Georg Haberhauer
    Ing. Gerald Wögerer
  • Ingenieurbüro BENNAT CONSULT
    DI Michael Wagner
    DI (FH) Harald Lochner
  • etaone energy GmbH
    Dipl.-Ing. Michele Schiliro
    Ing. Reinhold Leser
    Ing. Michael Lassager
  • Landwirtschaftliche Landeslehranstalt Rotholz
    Dir. DI Josef Norz
    Dir. Stv. DI Hannes Haas
    DI Josef Stoll
    Georg Lechner

Kontaktadresse

Universität Innsbruck
Institut für Mikrobiologie
Technikerstraße 25d
A-6020 Innsbruck
Tel.: +43 (512) 507 - 6009
Fax: 43 (512) 507 - 2928
E-Mail: heribert.insam@uibk.ac.at
Internet: www.uibk.ac.at/microbiology

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