Clostridien - Freund oder Feind im Gärprodukt - Biogas-Infoboard

Clostridien - Freund oder Feind im Gärprodukt
- Kurzfassung -
Clostridien gehören zu den anaeroben Sporenbildnern. Die Gram-positiven
Bakterien bilden gestreckte zylinderförmige Stäbchen. Sie benötigen zum
Wachstum keinen Sauerstoff. Die meisten Arten sind strikt anaerob, einige jedoch
mikroaerophil. Clostridien enthalten in der Regel keine Cytochrome oder
Katalasen, d.h., sie sind extrem Sauerstoff empfindlich. Sie enthalten jedoch eine
Reihe von Flavinenzymen. Diese bilden in Gegenwart von Luftsauerstoff
Wasserstoffperoxid, das auf Zellen toxisch wirkt.
Clostridien verfügen über die Eigenschaften, die unterschiedlichsten Substrate wie
Polysaccharide, Proteine, Aminosäuren und Purine vergären zu können und sind
daher im Pansen und in der Umwelt überall zu finden und notwendig für die
Verdauung und Zersetzung von Materialien. Aufgrund der Verwertbarkeit der
Substrate kann z. B. zwischen
saccharolytischen Clostridien
Clostridium cellulosaedissolvens
C. thermocellum
C. butyricum
C. acetobutylicum
C. acetogenum
C. thermoaceticum
Pepto-Clostridien
C. histolyticum
C. sporogenes
C. tetani
C. perfringens
C. botulinum
Harnsäure –zersetzende Clostridien
C. acidi-urici
und den freilebenden Stickstoff – bindenden Clostridien
C. pasteurianum
unterschieden werden. Die Gruppe der Clostridien gehören im Boden zu den
wichtigsten Cellulosezersetzern.
Neben den Clostridien sind im Bioreaktor noch eine Vielzahl anderer Organismen
an der Hydrolyse, Säure- und Essigsäurebildung beteiligt. So konnten im Pansen
der Kuh neben den Clostridien auch eine Vielzahl anderer Cellulosezersetzer wie
zum Beispiel Bacteroides - und Ruminococcus- Arten nachgewiesen werden.
Die in einem Bioreaktor ablaufenden Prozesse sind kurz in einem Schaubild
zusammengefasst:
Dr. Annette Sander PlanET Biogastechnik GmbH, Up de Hacke 26, 48691 Vreden
Manuela Beyer EWE Biogas GmbH & Co. KG, Isums 45a, 26409 Wittmund

Es soll in diesem Zusammenhang betont werden, dass mit Ausnahme der
Methanbildung Clostridien an all diesen Prozessen beteiligt sind; jedoch stellen sie
nicht die Mehrzahl der Bakterien dar.
Dr. Annette Sander PlanET Biogastechnik GmbH, Up de Hacke 26, 48691 Vreden
Manuela Beyer EWE Biogas GmbH & Co. KG, Isums 45a, 26409 Wittmund

Biomasse:
•Proteine
•Kohlenhydrate
•Fette
1
Aminosäuren
Zucker
Glycerin
Fettsäuren
2
Bioreaktor - Methanbildung
2
Buttersäure
Propionsäure
Alkohole u.a.
Wasserstoff
Kohlendioxid
Essigsäure
Wasserstoff
Kohlendioxid
Essigsäure
Dr. Annette Sander PlanET Biogastechnik GmbH, Up de Hacke 26, 48691 Vreden
Manuela Beyer EWE Biogas GmbH & Co. KG, Isums 45a, 26409 Wittmund
Biogas:
•Methan
•Kohlendioxid
Hydrolyse (1) Säurebildung (2) Methanbildung (3)
2
3
3
•Schwefelwasserstoff
•Ammoniak
3
Gärreste
„Edelgülle“

Neben der Methanbildung fällt ein nicht unerheblicher Teil an Reststoffen an, der
als „Dünger“ wieder auf die Felder ausgebracht wird. In diesem Zusammenhang
drängen sich Fragen nach der hygienischen Unbedenklichkeit dieser Gärreste auf.
Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass Gülle, Silagen, Rest- und Abfallstoffe
aus Landwirtschaft und Kommune je nach Beschaffenheit, Gewinnung,
Behandlung, Lagerung und Transport qualitativ und quantitativ unterschiedlich
stark mit obligat oder fakultativ pathogenen Mikroorganismen belastet sind.
So konnten W. Philipp und R. Böhme (Hygienisches Risiko bei anaerober
Verwertung von Reststoffen; KTBL-Schrift 444, 2006) zeigen, dass sich die
Zellzahl an Clostridium perfringens in einer Kofermentationsanlage durch die
thermophile Behandlung weder vermehren noch reduzieren ließ. Zu ähnlichen
Ergebnissen kamen auch die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft und die
TU München bei der Auswertung von Gärdaten. Sie konnten eine Vermehrung
von Clostridium perfringens während der Gärversuche weder unter mesophilen
noch unter thermophilen Bedingungen beobachten. Bei Untersuchungen in
Österreich (J. Humer; Qualität von Abfällen aus Biogasanlagen,
Umweltbundesamt, M-160, 2002) zeigte sich, dass in Gärrückständen ähnlich
hohe Keimbelastungen wie im Wirtschaftsdünger zu finden sind. Auch die in 2005
durchgeführte bundesweite Nachfrage bei Veterinären durch Herrn Prof. Wittmeier
(Institut für Kreislaufwirtschaft, Bremen), ob Botulismus in einem Tierbestand auf
die Ausbringung von Gärsubstrat aus Biogasanlagen auf Grünflächen
zurückzuführen sei, ergab nach ca. 50% Rückmeldung bislang keinen einzigen
bekannten Fall (persönliche Mitteilung).
Hingegen vertreten Frau Prof. Monika Krüger (Uni Leipzig) und Herr Prof. Helge
Böhnel (Uni Göttingen) in verschiedenen Artikeln die Ansicht, dass von Gärresten
aus Biogasanlagen ein erhebliches Gefährdungspotential ausgeht. Hervorgerufen
durch die Toxinbildung von C. perfringens und C. botulinum könnte es zu
Vergiftungen von Tier und Mensch kommen. Insbesondere C. botulinum ist für die
Bildung von toxischem Gift unter gewissen Umständen bekannt (Botulismus).
Beide Wissenschaftler empfehlen daher die permanente Kontrolle der Gärreste
auf die Anwesenheit dieser pathogenen Organismen, zumal sie auch von einer
Vermehrung der Bakterien während der Fermentation und der Lagerung der
Gärreste ausgehen.
Zur Abklärung des Gefährdungspotentials werden im Auftrag des
Niedersächsischen Landwirtschaftsministeriums an der Bundesforschungsanstalt
für Landwirtschaft unter der Führung von Prof. Weiland entsprechende
Untersuchungen durchgeführt. Die zurzeit vorliegende Datenlage deutet ebenfalls
nicht auf eine Erhöhung der pathogenen Keimbelastung in Gärresten hin
(persönliche Mitteilung).
Eine abschließende Beurteilung, ob durch die Ausbringung der Gärreste
grundsätzlich eine Gefahr für Tier und Mensch besteht, ist nach Sichtung der
derzeitigen Datenlage noch nicht möglich.
Dr. Annette Sander PlanET Biogastechnik GmbH, Up de Hacke 26, 48691 Vreden
Manuela Beyer EWE Biogas GmbH & Co. KG, Isums 45a, 26409 Wittmund

Die EWE Biogas GmbH & Co. KG betreibt selbst und für die EWE AG drei
Biogasanlagen in Werlte, Surwold und Wittmund. Es sind alles
Kofermantationsanlagen mit einem Durchsatz von ca. 70% Gülle und 30% Abfall.
In Werlte und Wittmund werden jeweils ca. 100-120.000 to/a durchgefahren, in
Surwold ca. 40.000 to/a.
Alle Anlagen sind Güte gesichert und sind in der Zulassung oder schon seit
langem Entsorgungsfachbetrieb.
Gülle und Abfälle werden komplett durch die 70°C Hygienisierung gefahren und
enthalten keine E. coli, Salmonellen oder keimfähige Samen.
In den drei Anlagen wurden bereits mehrfach Clostridien durch die LUFA
bestimmt. Nachgewiesen wurden im Gärrest:
- C. perfringens in allen Anlagen
- C. bifermentans
- C. sordellii
- C. sporellii
- C. difficile
Bislang wurde C. botulinum nicht nachgewiesen. Parallel dazu wurde Gülle
untersucht, die ebenfalls so auf Flächen ausgebracht wird.
Auch hier fand man in Schweine- und Rindergülle :
- C. perfringens in allen Proben
- C. sordellii
- C. bifermentans
- C. beijerinkii
- C. butyricum
Quantitativ wurde nicht jede Probe bestimmt. Gefunden wurden Größenordnungen
an Clostridien gesamt von 2-5 X 10^2 KBE/l nach der Vergärung.
Dr. Annette Sander PlanET Biogastechnik GmbH, Up de Hacke 26, 48691 Vreden
Manuela Beyer EWE Biogas GmbH & Co. KG, Isums 45a, 26409 Wittmund