Biogasanlage nicht nur für die Gaserzeugung

Wertige organische Säuren aus der Biogasanlage

Biogas kann energetisch zur Wärmeproduktion oder für eine Verstromung genutzt werden. In einem zweistufigen Verfahren können auch wertige organische Säuren für die Futter-, Lebensmittelindustrie oder die Kosmetik extrahiert werden.

Dem war das Verbundprojekt der Universität Hohenheim mit der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung sowie dem Europäischen Institut für Energieforschung auf der Spur.

Zwischenprodukte nutzen

Die Biogaserzeugung ist ein hochkomplexer Prozess. Auf dem Weg vom Biomassesubstrat zum Gas entstehen zahlreiche organische Säuren wie Buttersäure, Capronsäure oder Valeriansäure. Im Fermenter wirken sie in hoher Konzentration eher hemmend auf die Gasausbeute. Für die Industrie hingegen ist beispielsweise die Buttersäure ein hochwertiger Ausgangsstoff für Aromen wie Apfel, Ananas, Erdbeere oder Aprikose.

Dem Forschungsverbund ist es im Projekt „OPTIGÄR – Entwicklung effizienter zweiphasiger Biogasanlagen über eine gekoppelte energetische und stoffliche Nutzung nach Abtrennung von Hydrolyseprodukten“ diese wertigen Säuren zu extrahieren. Sie können als wirtschaftlichen Mehrwert für die Biogasanlage verkauft werden.

Hydrolyse und Säuretrennung

Mit einer vorgeschalteten Hydrolyse zur Aufbereitung des Biogassubstarts wird die Energieausbeute und der Methangehalt im Fermenter erhöht. Die Verweilzeit im Hydrolysefermenter liegt zwischen drei und fünf Tagen. Die Temperatur wird im Bereich zwischen 20 und 30 Grad Celsius gehalten. Ein entsprechendes Projekt wurde bereits 2013 erfolgreich von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe abgeschlossen.

Die aktuellen Projekte zeigen: Während der Hydrolyse kann mit Temperatur- und pH-Regulierungen der Säuregehalt sogar erhöht werden. Dafür sind noch anlagenspezifische Kalibrierspektren notwendig. Mit Hilfe der Membrantechnik gehen 99 Prozent der Fettsäuren in eine klare und schwebstofffreie Permeatlösung über. Die Feststoffe gehen zurück in den Fermenter.

Die Säuren liegen im ersten Schritt als Gemisch vor und können nach dem Membranverfahren mit Lösungsmittelextraktion und Destillation sauber getrennt werden.Butter-, Capron- und Valeriansäure werden nahezu vollständig extrahiert und können aufkonzentriert werden.

Fazit

Noch ist der Aufwand für die Trennverfahren hoch. Für eine wirtschaftliche Nutzung sind weitere technische Verbesserungen notwendig.

Lesestoff:

Weitere Informationen zum Projekt finden Sie in der Projektdatenbank der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) unter den Förderkennzeichen 22410212, 22400515 und 22400615.

roRo; Foto: roRo

© Herd-und-Hof.de Nutzungswünsche: https://herd-und-hof.de/impressum.html