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Roderich Garmeister und Ira Wachendorf prüfen im Labor verschiedene Silagevarianten im Hinblick auf Silagequalität, Haltbarkeit und Gasertrag.
Roderich Garmeister und Ira Wachendorf prüfen im Labor verschiedene Silagevarianten im Hinblick auf Silagequalität, Haltbarkeit und Gasertrag.(Download )
27.07.2016

Forscher verwandeln Stroh in Biogas

Projekt: Recyclebare Koppelprodukte zur Methangaserzeugung nutzen

Soest. Der Begriff „Flächenkonkurrenz“ beschreibt die Konkurrenz verschiedener Anbauformen z.B. von Energiepflanzen und Pflanzen für die Nahrungs- und Futtermittelproduktion. Vor diesem Hintergrund forschen Wissenschaftler der Fachhochschule Südwestfalen an der Nutzung von landwirtschaftlichen Koppelprodukten – dazu zählen Ernterückstände wie Getreidestroh – um den Ertrag einer Fläche möglichst effizient und nachhaltig zu nutzen. Sie wollen herausfinden, wie Mischsilagen, z.B. mit Stroh, in der Biogasproduktion eingesetzt werden können.

Biomasseaufwertung und Silierung lignocellulosereicher Koppelprodukte zur Optimierung der Methanausbeute – kurz BASiliKOM – so der ausführliche Titel des Forschungsprojekts. Das Projekt folgt auf den Vorgänger „BIO-EKO-LAB“ und wird über 28 Monate von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) mit gut 290.000 Euro gefördert. Die Projektleitung haben Prof. Dr. Harald Laser sowie Prof. Dr. Marc Boelhauve vom Fachbereich Agrarwirtschaft übernommen. Forschungsziel ist es, Koppelprodukte aus der Landwirtschaft für die Nutzung in Biogasanlagen zu optimieren. Im Zentrum der Systemoptimierung steht das gezielte Mischen von trockenen, lignocellulosereichen Koppelprodukten mit energiereicheren, jedoch problematisch nassen Pflanzenmaterialien. Im Labormaßstab legt Roderich Garmeister, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachbereich, zunächst Silagen mit verschiedenen Koppelproduktmischungen an. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Lignocellulose. „Lignocellulose findet sich in verholzten Pflanzenteilen. Cellulose und Lignin sind Gerüstsubstanzen pflanzlicher Zellwände. Cellulose bildet zunächst zusammen mit Hemicellulosen, Pektinen und Proteinen ein flexibles Gerüst. Beim Prozess der Verholzung lagert sich das Lignin ein.“, beschreibt Garmeister diese so genannte Lignifizierung. Im Hinblick auf die Optimierung der Methangasausbeute versuchen die Forscher die so entstandene, schwer zersetzbare Lignocellulose aufzuwerten: „Wir wollen in den natürlichen Kreislauf der Zersetzung und Neuentstehung so schonend wie möglich eingreifen und landwirtschaftliche Koppelprodukte, die sonst anderweitig genutzt werden, nachhaltig der Biogaserzeugung zuführen“, so der Diplom-Ingenieur weiter. Im Labor testet er verschiedene Silagevarianten im Hinblick auf Silagequalität, Haltbarkeit und Gasertrag. Rübenblätter beispielsweise sind sehr wasserhaltig und gelten daher als eher schlecht silierbare, aber kostengünstige Methanlieferanten. Während des Silierprozesses tritt jedoch Sickersaft aus. Dieser schwemmt energiereiche Nährstoffe aus. Ist die Nähstoffkonzentration zu gering, stehen den am Gärprozess beteiligten Milchsäurebakterien weniger Kohlenhydrate zur Verfügung. Im ungünstigsten Fall steigt der pH-Wert an, gärschädliche Bakterien können sich ausbreiten und die Biogasproduktion wird gehemmt. Vermieden werden können Sickersaftverluste durch das Einsilieren von Stroh, welches anfallende Flüssigkeit aufnimmt und dabei durch Quellung eine möglicherweise bessere Vergärbarkeit in der späteren Methanbildung aufweist. Zwar schneiden die Versuche mit Zuckerrübe oder Zuckerrübenblatt nicht so gut ab wie jene mit Maissilage, dennoch: „Mit einer Mischsilage aus Zuckerrübenblatt und Gerstenstroh konnten wir im Labormaßstab ein an die Maissilage heranreichendes Ergebnis erzielen. Mais oder eine andere Feldfrucht kann dann anderweitig genutzt, zum Beispiel vermarktet werden.“, zählt Roderich Garmeister Möglichkeiten auf, das Gesamtsystem zu optimieren. Außerdem könne auf diese Weise die Anbaufläche für Silomais zur Biogaserzeugung und damit verbundene Negativeffekte für Landschaft und Umwelt reduziert werden. Liefern die Silagezusammensetzungen im Labormaßstab kontinuierlich gute Ergebnisse, wird der Versuch auf Praxisgröße ausgeweitet. Dabei arbeitet die FH mit der Firma Abel ReTec GmbH & Co. KG zusammen.
Nach Meinung der Forscher, kann die Biogaserzeugung einen nachhaltigen Beitrag zur dezentralen Energieversorgung leisten. Deutschlandweit gibt es derzeit mehr als 8.000 Biogasanlagen. Als Ergebnis dieser Forschung sollen praxisnahe Maßnahmen entwickelt werden, die mit möglichst geringen Investitionen für den Biogasanlagenbetreiber in den Produktionsablauf bestehender Anlagen auch kurzfristig integriert werden können.