Unsere Forschungsprojekte

Titel

Biogasgewinnung aus stickstoffreichen nachwachsenden Rohstoffen und landwirtschaftlichen Reststoffen - Entwicklung und Optimierung von verfahrenstechnischen und mikrobiologischen Lösungen zur Vermeidung von Ammoniak-Hemmungen.

Kürzel

N-Umsatz

Beginn

01.04.2012

Ende

31.05.2017

Koordinierendes Institut

Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. (ATB)

Koordination

Zusammenfassung

In Biogasfermentern wird pflanzliche Biomasse mittels artenreicher und dynamischer Biozönosen abgebaut. Die beteiligten Populationen sind dabei komplexen Interaktionen unterworfen, welche sehr sensitiv auf substratabhängige Akkumulation von Intermediaten (z.B. flüchtige Fettsäuren, Ammonium/ Ammoniakkonzentration) reagieren. Derartige chemische Ungleichgewichte spiegeln sich oftmals in verminderter Effizienz und Prozessinstabilität wieder. In diesem Projekt soll daher die anaerobe Vergärung von agrarflächenunabhängigen Biomassen mit hohem Stickstoffgehalt (z.B. Gräser, Leguminosen und biogene landwirtschaftliche Reststoffe wie Geflügeldung) untersucht werden, die leicht zur Entstehung und Akkumulation des den Biogasprozess hemmenden Ammoniaks neigen. Ein Forschungsschwerpunkt ist die an den Prozess angepasste verfahrenstechnische Optimierung von Stickstoffeliminierungsstrategien (Stripping, MAP, Anammox), um sowohl bestmögliche Erfolgschancen zu erzielen als auch Informationen über die Wirtschaftlichkeit angewendeter Verfahren im Vergleich zu erhalten. Besonderes Augenmerk liegt dabei in der verfahrenstechnischen Verbesserung von leistungsfähigen zweiphasigen Verfahren (thermophil/hyperthermophil), welche speziell zur Vergärung rohfaserreicher Biomasse am ATB entwickelt wurden. Neben der verfahrenstechnischen Optimierung werden auch mikrobiologischen Grundlagen erforscht. Hierbei sollen mit molekularen Techniken (u.a. Pyrosequenzierung, FISH, real-time PCR) grundlegende Erkenntnisse über die Biozönosen bei variierenden Ammoniakkonzentrationen gewonnen werden. Neben Metagenomanalysen zur Aufklärung genetischer Grundlagen der Ammoniakverträglichkeit und der Entwicklung molekularer Marker zum Nachweis spezifischer Taxa sollen auch mit Hilfe von Anreicherungskulturen geeignete "Hochleistungsinokula" generiert werden Gesamtziel ist die Entwicklung von Strategien zur Verwertung von bislang wenig genutzten, stickstoffreichen Substraten, auch in Monovergärungen.

Förderung

Projektträger

Förderkennzeichen