Agrarische Rohstoffbasis für die Biogaserzeugung

Die Landwirtschaft als Erzeuger Erneuerbarer Energie kann einen wesentlichen Beitrag zur nachhaltigen Energiebereitstellung und folglich einer CO2-Einsparung leisten. Um den Anforderungen im Bereich der Biogasproduktion aus agrarischen Rohstoffen gerecht zu werden, bedarf es in erster Linie einer Effizienzsteigerung und Optimierungen von der Rohstofferzeugung bis hin zur Fermentation. In diesem Projekt wurden einerseits pflanzenbauliche und pflanzenzüchterische Aspekte des Energiepflanzenanbaus und andererseits Aspekte der Fermentation von auf Energiepflanzen basierender Substrat-mischungen bzw. Mischungen der Reststoffverwertung beleuchtet. In Anbauversuchen auf verschiedenen Standorten Österreichs wurden zahlreiche Sorten der wichtigsten Energie-pflanzenarten angebaut, und auf Biomasse- und Methanertragsleistung untersucht. Für zwei Grünlandbestände wurde die optimale Nutzungsintensität und Anwelkstufe geprüft. Ferner wurden für drei österreichische Kleinproduktionsgebiete (Marchfeld, Grieskirchen-Kremsmünster und Oststeirisches Hügelland) Konzepte standortangepasster und ökologisch ausgewogener Fruchtfolgesysteme und Düngungsmaßnahmen erstellt. Im Labor als auch auf einer Praxisbiogasanlage wurden schließlich die wichtigsten Prozessparameter des Fermentationsprozesses beim Einsatz von Energiepflanzen in Kombination mit Reststoffen der Biotreibstoff-, Futter- und Lebensmittelverarbeitenden Industrie erhoben. Aus den Ergebnissen der Anbauversuche geht hervor, dass die Wahl der Sorte bzw. des Sortentyps einer Kulturart und die klimatischen Verhältnisse eines Standortes einen großen Einfluss auf den Trockenmasse- als auch den Methanertrag hatten. Die höchsten spezifischen Methanausbeuten und Methanhektarerträge wurden von Mais, Hirse und Zuckerrüben erreicht, während Sonnenblumen und Getreidesorten ihr Potential als Vor-, Nach- und Zwischenfrucht erkennen ließen. Im Grünland wurden der Biomasseertrag bzw. die spezifische Methanausbeute von der Nutzungsintensität bzw. dem Anwelkgrad und die pflanzliche Zusammensetzung der Aufwüchse maßgeblich beeinflusst. Bei der Ermittlung standortangepasster Fruchtfolgen mit ausgewogener Düngerbilanz wurden für die untersuchten Regionen Methanhektarerträge zwischen 1.300 und 1.750 (biologisch) bzw. zwischen 1.680 und 3.870 m3N Methan pro Hektar und Jahr (konventionell) ermittelt. Höhere Erträge wurden generell auf Betrieben ohne Tierhaltung verzeichnet. Für die untersuchten Gärrohstoffmischungen konnte im Labor die optimale Raumbelastung und der spezifische Methanertrag ermittelt werden. Dabei wurde durch die Beimischung von Kosubstraten bzw. von Enzymen eine höhere Gasstabilität bzw. eine gesteigerte Biogas-ausbeute festgestellt. Beim intensiven Monitoring der Biogasanlage Bruck/Leitha wurden zwei parallel laufende Vergärungsschienen (konventionell und biologisch) miteinander verglichen. Die beiden Schienen unterschieden sich deutlich in der Raumbelastung, der hydraulischen Verweilzeit, der Abbaurate, dem durchschnittlichen Biogas- und Methanertrag, sowie im NH4-Stickstoffgehalt des Gärrückstandes. Durch dieses Projekt konnten Potentiale zur Optimierung des Anbaus und der Vergärung von Energiepflanzen aufgezeigt werden. Die in diesem Projekt gewonnen Daten, dienen in weiterer Folge als Grundlage für die Weiterentwicklung des Methan-Energiewert-Modells (MEWM) und der ökologischen und ökonomischen Bewertung in einem weiterführenden Forschungsprojekt.