Cofermentation von Wirtschaftsdüngern mit Energiegräsern in landwirtschaftlichen Biogasanlagen: Optimierung der Gärgutmischungen und des Biogasertrages
Abstract
Die wesentlichen Potentiale der landwirtschaftlichen Biogaserzeugung liegen in der Kofermentation von Energiepflanzen und Wirtschaftsdüngern. Sudangras (Zuckerhirse, Sorghum sudanense) ist eine bisher wenig untersuchte Energiepflanzenart, die hohe Biomasseerträge ermöglicht. Untersuchungen zur Kofermentation von Sudangras mit Wirtschaftsdüngern lagen bisher nicht vor. Es wurde das Biogas- und Methanbildungspotential von Sudangras unter Verwendung einer Eudiometer-Apparatur (DIN-Norm 38414) im Labormaßstab untersucht. Ziel des Projekts war es, das Gärverhalten von Sudangras zu untersuchen, damit in praktischen Biogasanlagen ein hoher Biogasertrag und ein stabiler Gärprozeß gewährleistet werden können. Aus der Beobachtung des Gärprozesses im Labor sollte Empfehlungen für zur Auswahl, Ernte und Aufbereitung der Pflanzen, zur Gärtemperatur, zur hydraulischen Verweilzeit und zur Mischung von Sudangras und Wirtschaftsdünger abgeleitet werden. Folgende Varianten wurden untersucht: frische Sudangraspflanzen der Sorten Susu und Piper in drei unterschiedlichen Reifestadien (frühe, mittlere, späte Ernte), Sudangrassilage der Sorte Piper (frühe und späte Ernte) und Mischungen von Sudangrassilage der Sorte Piper (frühe und späte Ernte) mit Rinderfestmist in oTS-Anteilen von 30:70, 60:40 und 100:0 %. Auf diese Weise konnten der Einfluß der Sorte, des Erntezeitpunktes und der Kofermentation analysiert werden. Inhaltsstoffanalysen (Corg, Norg, Rohprotein, Rohfett, Rohfaser, ADF, ADL, NDL, Zellulose, Hemizellulose) der verwendeten Gärgüter im Input und Output wurden durchgeführt, um das Abbauverhalten verschiedener Stoffgruppen und den Einfluß der stofflichen Zusammensetzung der Gärgüter auf die Methanbildung zu analysieren. Mittels kalorimetrischer Untersuchung der Input- und Outputmaterialien wurde eine energetische Bewertung der Methanbildung aus Sudangras durchgeführt. Bei einer Gärdauer von durchschnittlich 67 (frische Pflanzen) und 55 Tagen (Silage) wurden Biogaserträge von 331 - 385 Nl Biogas je kg oTS (frische Pflanzen) und von 201 - 368 Nl Biogas je kg oTS (Silage) gemessen. Im Biogas waren 62 - 64 % Methan enthalten. Daraus ergaben sich von 143 - 239 Nl CH4 je kg oTS. Aus den Versuchen ergaben sich Methanhektarerträge von 2740 - 6248 Nm3 CH4 je ha. Weder die Sorte noch der Erntezeitpunkt hatten einen signifikanten Einfluß auf das Biogas- und Methanbildungspotential der Sudangraspflanzen. Pflanzen verschiedener Sorten und Reifestadien unterschieden sich in ihrer Zusammensetzung nicht signifikant. Jedoch wurden bei der Sorte Susu höhere Biomasse-Hektarerträge und dadurch höhere Methanhektarerträge erreicht, was die Bedeutung der Sortenwahl deutlich macht. Wurde Rinderfestmist gemeinsam mit Sudangrassilage vergoren, so wurden geringere Biogas- und Methanerträge erreicht als bei alleiniger Verwendung von Silage oder frischen Pflanzen. 55 - 66 % der Bruttoenergie in der Biomasse wurden während der anaeroben Gärung abgebaut, 31 - 47 % wurden in Methanenergie umgewandelt. Bei Kofermentation mit 30 % oTS Silage und 70 % oTS Rinderfestmist wurden signifikant geringere Energieumwandlungsraten in Methan erreicht. Sudangras eignet sich dennoch sehr gut zur Vergärung mit Wirtschaftsdüngern, da diese dem Gärgut gute Puffereigenschaften verleihen. Die Methangärung wird stabilisiert. Das Gärgut bleibt im Fermenter in homogenerem Zustand. In späteren Vegetationsstadien setzt bei Sudangras eine Verholzung ein. Es sollte deshalb vor der Ausbildung der Fruchtstände geerntet werden, um einen hohen Methanhektarertrag zu erreichen.
Biogas Energiegräser klimarelevante Emissionen
Publikationen
Endbericht "Cofermentation von Wirtschaftsdüngern mit Energiegräsern in landwirtschaftlichen Biogasanlagen."
Autoren: Amon, Th., Hackl, E., Jeremic, D., Amon, B. Jahr: 2002
Forschungsbericht (extern. Auftraggeber)
Das Grünland und den Acker für die Biogasproduktion nutzen
Autoren: Amon, Th., Forschungsinitiative Biogas Jahr: 2003
Newspaper / Magazine article
Nutzung der Grünlandbiomasse sowie anderer Feldkulturen für die Biogasproduktion
Autoren: Amon, Th., Amon, B., Kryvoruchko, V., Hopfner-Sixt K., Buga, S., Pötsch, E., Zollitsch, W., Plank, J., Mayer, K. Jahr: 2003
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Potentiale für kostendeckende Brennstoffpreise aus landwirtschaftlichen Biogasanlagen
Autoren: Amon, Th., Amon, B., Hopfner-Sixt, K., Hackl, E., Jeremic, D., Boxberger J. Jahr: 2001
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Neue Entwicklungen der landwirtschaftlichen Biogaserzeugung in Österreich
Autoren: Amon, Th., Hackl, E., Hopfner-Sixt. K., Amon, B., Jeremic, D., Boxberger J. Jahr: 2001
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Biogas production from animal wastes, energy plants and organic wastes
Autoren: Amon Th., Hackl, E., Jeremic, D., Amon, B., Boxberger, J. Jahr: 2001
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Österreich: Ökostromgesetz könnte Bauboom auslösen
Autoren: Amon, Th. Jahr: 2002
Chapter in collected volumes
Biogas production from energy crops - A new system (MEVS) to calculate the methane energy value from biomass
Autoren: Amon, Th., Kryvoruchko, V., Amon, B. Jahr: 2002
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Entwicklung eines "Methanenergiewertsystem (MEWS)" zur Bewertung des Methanbildungsvermögens von Biomasse
Autoren: Amon, T., Kryvoruchko, V., Amon, B., Pötsch, E., Zollitsch, W. Jahr: 2003
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Biogaserträge aus landwirtschaftlichen Gärgütern.
Autoren: Amon, T., Kryvoruchko, V., Amon, B., Buga, S., Amid, A., Zollitsch, W., Mayer, K., Pötsch, E. Jahr: 2004
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Biogas Forum Austria-Network of research, extension service, and commercial farms.
Autoren: Amon, T., Amon B., Kryvoruchko V., Hopfner-Sixt K., Moser, A., Zollitsch, W. Jahr: 2006
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Monitoring of energy crop digestion in Austria.
Autoren: Hopfner-Sixt, K., Amon, T., Milovanovic, D., Amon, B. Jahr: 2006
Conference & Workshop proceedings, paper, abstract
Mitarbeiter*Innen
Barbara Amon
Priv.-Doz. Dr. Barbara Amon
barbara.amon@boku.ac.at
Projektmitarbeiter*in
08.01.2001 - 31.07.2002
Vitaliy Kryvoruchko
Dipl.-Ing. Dr. Vitaliy Kryvoruchko
Projektmitarbeiter*in
08.01.2001 - 31.07.2002
Gerhard Moitzi
Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Gerhard Moitzi
gerhard.moitzi@boku.ac.at
Projektmitarbeiter*in
08.01.2001 - 31.07.2002
Helmut Wagentristl
Ass.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Helmut Wagentristl
helmut.wagentristl@boku.ac.at
Tel: +43 2249 2302-14; +43 1 47654-95501
Projektmitarbeiter*in
08.01.2001 - 31.07.2002