Schaumschläger nicht erwünscht - Dr. Neinhaus Verlag AG

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Bioenergie
Landpost 50/2013
Schaumschläger nicht erwünscht
Die unkontrollierte Schaumbildung gehört zu den häufigsten
Betriebsstörungen in Biogasanlagen
Dass im Fermenter einer
Biogasanlage im
Großen und Ganzen
das Gleiche passiert, wie im
Pansen der Kuh, gehört hierzulande
schon fast zum Allgemeinwissen.
Vermutlich weniger
bekannt ist dagegen, dass
die natürlichen als auch die
technischen Futterverwerter
verbreitet unter derselben Verdauungsstörung
leiden — einer
übermäßigen Schaumbildung.
Wiederkäuer zeigen dieses
Symptom unter anderem nach
unvermittelter Umstellung von
Heu auf Grünfutter. Die Pansentympanie,
so die veterinärmedizinische
Bezeichnung, bewirkt,
dass die Kuh das entstehende
Gas wegen des klebrigen
Schaums nicht wie sonst üblich
ausrülpsen kann. Manchmal
hilft dann nur ein gezielter lebensrettender
Schnitt in die
Flanke, damit der schaumige
Panseninhalt abfließen kann.
Frühwarnsystem soll
Schäden vorbeugen
Das geht bei einem Biogasreaktor
aus Stahl oder Beton natürlich
nicht. Anlagenbetreibern
bleibt da nur die Bekämpfung
übermäßiger Schaumbildung
im Biogasprozess, um Folgeschäden
zu vermeiden. „Diese
reichen von einigen hundert
Euro für erhöhten Personalaufwand
und den Einsatz von Antischaummitteln
bis zu schwerwiegenden
Betriebsstörungen
mit hohen Kosten etwa durch
Krustenbildung an der Reaktorwand
oder verstopfte
Gasleitungen“, weiß Dr.-Ing.
Lucie Moeller vom Helmholtz-
Zentrum für Umweltforschung
(UFZ) in Leipzig. Die Wissenschaftlerin
gehört zu einem
Forscherteam, das sich bereits
seit einigen Jahren mit der
Schaumbildung in Biogasanlagen
beschäftigt.
Ziel der Forscher ist es, ein
Frühwarnsystem zu entwickeln,
um Schaumereignisse vorherzusehen
und diesen durch eine
angepasste Prozessführung
Dr.-Ing. Lucie Moeller forscht im Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung
(UFZ) Leipzig an den Ursachen übermäßiger Schaumbildung in Biogasanlagen.
Fotos: Carmen Rudolph
entgegen zu wirken. In einem
ersten Teilprojekt, dessen Ergebnisse
jetzt vorliegen, folgte
das UFZ-Forscherteam der Spur
des Schaums, indem es deutschlandweit
den Betriebsalltag in
13 schäumenden Praxisanlagen
analysierte und Beprobungen
vornahm. Darunter fünf, in
denen überwiegend Abfallstoffe
zum Einsatz kommen,
und acht NawaRo-Anlagen.
Ergänzt wurde diese Detektivarbeit
durch eine Befragung
von Betreibern, die Erfahrungen
bei der Schaumbekämpfung in
Abfallanlagen gesammelt haben,
sowie durch begleitende
Testserien im Labor.
„Unsere Untersuchungen
zeigten, dass die Schaumbildung
in Biogasanlagen meist
auf physikochemischen Effekten
basiert. Das heißt, die Ursachen
liegen entweder bei den
Substraten oder in der nicht optimalen
Betriebsführung. Auslöser
kann auch ein unglückliches
Zusammenspiel beider
Faktoren sein“, zieht Moeller
ein erstes Resümee. In den meisten
Proben aus schäumenden
Reaktoren hätten Parameter, die
auf Stress in der Mikrobiologie
hindeuten, wie der Ammonium-Stickstoff-Gehalt
oder die
Konzentration von Essigsäure,
jedenfalls im grünen Bereich
gelegen. Das Problem sei offensichtlich
komplexer, als ursprünglich
angenommen.
Dennoch gelangten die Wissenschaftler
am UFZ zu Erkenntnissen,
die Ansatzpunkte für
die weitere Forschung liefern.
Ein Indikator ist zum Beispiel
die Schaumbeschaffenheit. Je
kleiner die Blasen je größer die
Probleme, könnte man es auf
den Punkt bringen. Warum sich
die Schäume in der Blasengröße
unterscheiden, wird nun weiter
untersucht. Ein ähnlicher Zusammenhang
besteht zwischen
der Abbaubarkeit der Substrate
und der Schaumneigung. Je
mehr leicht abbaubare Substanzen
die Einsatzstoffe enthalten
und je besser sie aufgeschlossen
sind, desto größer ist das Risiko.
Kritisch ist vor allem die Umstellungsphase.
Ein Betreiber
berichtete, dass der Fermenterinhalt
kurz nach der ersten Fütterung
mit Schlachtabfällen
„wie Hefeteig“ aufging und die
Gasableitung verstopfte. Als
schaumauslösend gelten außerdem
Stoffe, die, ähnlich wie
bei Waschmitteln, die Oberflächenspannung
herabsetzen.
Dazu zählen Fettabscheiderinhalte,
Reste aus der Bioethanolproduktion
und Abwasser
aus Molkereien. Aus den
Beobachtungen der Anlagen ergibt
sich zudem die Vermutung,
dass eine plötzliche Temperaturschwankung
die Schaumbildung
begünstigt.
Schaumkrone wie beim
Frischgezapften
Biogasanlagen, die überwiegend
mit nachwachsenden
Rohstoffen beschickt werden,
haben wegen des eher gleich
bleibenden Fütterungsmenüs
weniger Probleme mit übermäßiger
Schaumbildung. Dennoch
gibt es auch hier kritische Substrate.
Bekannte Problemstoffe
sind der stickstoffreiche Hühnertrockenkot
und Zuckerrüben.
Letztere begünstigen die
Blasenbildung nicht nur durch
ihren Gehalt an Zucker son-
Übermäßige Schaumbildung in Fermentern von Biogaslagen mindert den
Energieertrag und kann zu enormen Schäden führen.

Landpost 50/2013
Bioenergie
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Internetportal verbraucherfreundlicher
Mehr Durchblick im „Siegel-
Dschungel“ verspricht
das Internetportal www.labelonline.de,
das jetzt von der
Verbraucherinitiative mit Unterstützung
vom Bundesagrarministerium
noch verbraucherfreundlicher
gestaltet wurde.
Wie das Berliner Agrarressort
vergangene Woche mitteilte,
ist die Warenwelt zu keiner Zeit
dern auch durch hohe Mengen
an Pektin in den Zellwänden.
Mit Schaumbildung reagiert
die Fermentation auch auf die
Fütterung mit nasser, verdorbener
oder verschimmelter
Maissilage. Dies gilt ebenso
für das in Biogasanlagen gern
als Energiebooster eingesetzte
Getreideschrot, wenn die Zugabe
in unverhältnismäßiger
Menge erfolgt. Grund ist hier
ebenfalls eine rasche Verwertung
des Substrates wegen der
stark vergrößerten Fläche der
winzigen Partikel. Fein gemahlener
Schrot verursacht ja gelegentlich
auch Blähungen im
Rinderpansen. Hinzu kommt,
dass Stärke und Proteine den
Schaum stabilisieren. Ein Effekt,
der in der Lebensmittelindustrie
willkommen ist. Doch während
der Anblick einer schönen
Schaumkrone auf frisch gezapftem
Bier erfreut, ist sie im
Fermenter höchst unerwünscht.
des Jahres so bunt und vielfältig
wie im Weihnachtsgeschäft.
Wer wissen wolle, was sich hinter
einem Label verberge und
wie verlässlich es sei, finde in
dem Portal zuverlässige Informationen,
versprechen die
Betreiber. Wer das Label seiner
Wahl aufruft, erhält nun ein
kurzes Profil mit allen wichtigen
Informationen. lp
Als Gegenstrategie bei überschäumenden
Biogasprozessen
verordnen viele Betreiber dem
Biogasfermenter zunächst eine
strenge Diät. Durch die Hungerkur
erhalten die Mikroorganismen
Zeit, sich an die Betriebsbedingungen
anzupassen.
Helfen kann auch, einen Teil
des Fermenterinhalts abzupumpen,
um Platz zu schaffen
und den Schaum unterzurühren
oder das Gärsubstrat mit Wasser
zu verdünnen. „Daher sollte
man schon beim Bau einer Biogasanlage
einen Behälter für
die Aufnahme von kostengünstigem
Regenwasser einplanen“,
empfiehlt Moeller.
Kontrovers wird die Nutzung
von Antischaummitteln diskutiert.
In der Regel greifen
Schaumgeplagte hier zum
preiswerten Rapsöl, dass beim
Biogasprozess sozusagen als
natürliche Zugabe mit verstoffwechselt
wird. Laboruntersuchungen
haben allerdings
gezeigt, dass Rapsöl kein Alleskönner
in Sachen Schaumbeseitigung
ist und insgesamt die
schlechteste Wirkung aufweist.
Vier von sieben handelsüblichen
Entschäumern wurden
ebenfalls in Biogas umgesetzt.
An erster Stelle bei den Methoden
zur Schaumvermeidung
steht für Moeller jedoch die
Prävention. „Durch umsichtiges
Agieren kann der Anlagenbetreiber
vor vielen Problemen
bewahrt werden. Deswegen
muss er seine Anlage wie einen
lebenden Organismus betrachten.
Er muss für seine Betonkuh
denken. Eine echte Kuh reguliert
die Futtereinnahme je nach
momentaner Befindlichkeit. Bei
einer Biogasanlage, die ähnlich
wie ein Pansen funktioniert,
muss diese Regulierung vom
Bedienpersonal übernommen
werden“, so die Expertin für
Störfalldiagnostik.
Schneller Schaumtest
für Praktiker
Um die Betreiber in der täglichen
Praxis dabei zu unterstützen,
hat die Wissenschaftlerin
ein einfach zu bedienendes
Testset entwickelt.
Mit dem „Leipziger Schaumtester“
ist es ohne aufwändige
Analytik möglich, Substrate
vor Ort auf ihre Schaumneigung
zu untersuchen. Dafür
wird etwas aktives Gärmaterial
in den Glasbehälter des
Sets gefüllt und eine Probe des
Der „Leipziger Schaumtester“ ermöglicht
eine relativ schnelle Voruntersuchung
von Substraten auf
ihre Schaumneigung.
neuen Substrats zugegeben.
Dann bleibt der durchsichtige
Minifermenter einige Stunden
bei konstanter Temperatur je
nach Anlagentyp im mesophilen
beziehungsweise thermophilen
Bereich stehen. So
wird ersichtlich, wie stark die
geplante neue Komponente im
Futtermix zur Schaumbildung
neigt, ob dieser Einsatzstoff entweder
gar nicht oder zunächst
besser nur in homöopathischen
Dosen zugesetzt werden sollte.
Nach Einschätzung der Forscherin
haben etwa 80 Prozent
der Abfallanlagen und zehn bis
20 Prozent der NawaRo-Anlagen
regelmäßig Probleme mit
übermäßiger Schaumbildung.
Mit dem Leipziger Messgerätespezialisten
Eismann & Stöbe
wurde ein Hersteller für den
Schaumtester gefunden.
Wolfgang Rudolph
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