FermKomp

Abgestimmte Effizienzsteigerung und Emissionsminderung der Feststofffermentation mit nachfolgender Kompostierung
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FKZ-Nr.:
03KB100
Die wesentlichen Ziele des Projektes umfassen die Etablierung einer praxistauglichen Methode zur Materialcharakterisierung, die Ermittlung einer optimalen Struktur für den anaeroben und aeroben Behandlungsschritt, die Quantifizierung und Bewertung der erreichten Effizienzsteigerung in der Vergärung und der Emissionsminderung in der Kompostierung sowie die ökologische Bewertung der Projektergebnisse.
Die anaerobe und nachfolgend aerobe Behandlung von Abfällen setzt eine Struktur voraus, die eine Perkolation von Flüssigkeiten (anaerobe Stufe) oder die Durchdringung mit Luft (aerobe Nachkompostierung) ermöglicht. Eine unzureichende Materialstruktur des Einsatzstoffes kann zu einem verringerten biologischen Abbau sowohl im aeroben als auch im anaeroben Bereich führen. In der Kompostierung kann es hierdurch zu erheblichen Treibhausgasemissionen kommen. Auf Basis einer optimierten Struktur soll der Abbau in beiden Verfahrensstufen verbessert sowie eine effiziente Abstimmung der Prozesse aufeinander demonstriert werden. Dabei werden Materialanforderungen an Substrat-/ Strukturmaterialmischungen ermittelt und darauf aufbauend mit gezielt eingestellten Mischungen Untersuchungen zur Effizienzsteigerung der Vergärungsstufe und einer emissionsarmen Nachrotte (Kompostierung) im Pilotmaßstab durchgeführt.
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03KB100A

AP 2: Durch das DBFZ erfolgt die Materialcharakterisierung von Substraten bzw. Substratmischungen und Gärresten im Labormaßstab. Zur Beschreibung der Substrate und der gewählten Mischungen werden Untersuchungen der physikalichen und biochemischen Eigenschaften notwendig. Diese umfassen die Wasserhaltekapazität (DIN 18132), Dichtemessungen z.B. Schütt-, Trocken/Feucht-, In-Situ-, und Proctordichte (DIN 18127, IS:2720), Perkolationseigenschaften im (un-)verdichteten Zustand (DIN 18130), Kompaktierfähigkeit und Porenraum (DIN 18124), (organischer) Trockensubstanzgehalt (DIN 12879/12880) sowie das Biogas- bzw. Methanpotenzial (VDI 4630). AP 3: Durch das DBFZ erfolgt die Materialcharakterisierung der Substratmischungen und Gärreste aus den Vergärungsuntersuchungen im Pilotmaßstab an der Praxisversuchsanlage der GICON in Cottbus. Methodisch kommen die gleichen Untersuchungen zum Einsatz wie in AP 2. AP 4: Durch das DBFZ erfolgt die Emissionsmessung der Treibhausgase aus den Kompostmieten im Pilotmaßstab. Dazu kommt ein kontinuierlich belüfteter Windtunnel zum Einsatz. In der Abluft dieses Windtunnels erfolgt die Probenahme für die Gasanalytik.

03KB100B

Dr. Reinhold & Kollegen wirkt insgesamt bei der Projektkoordination sowie bei Zusammenführung der Ergebnisse, ökologischen Bewertung und Handlungsempfehlungen mit. Der Schwerpunkt eigener Arbeiten liegt bei den Messungen der Emissionen aus der Kompostierung zur Bewertung der emissionsmindernden Wirksamkeit der optimierten Struktur in Zusammenhang mit effizienteren Garagenverfahren. Es erfolgen begleitende Untersuchungen mit Hilfe einer Messlanze des DBFZ zu den Emissionsmessungen von DBFZ und GICON, die die Konzentration von Methan im Porenvolumen der Miete bestimmt. Es erfolgt eine Evaluation hinsichtlich einer Korrelation zwischen Struktur, Porenkonzentration und Methanemission. Die Ergebnisse werden mit einem Referenzsystem abgeglichen, um emissionsmindernde Effekte nachweisen zu können. Mitwirkungen sind bei der Erstellung des Messprogramms geplant, wobei eine geeignete Mietenform und Belüftungsart und die Prozessparameter während des Vergärungsprozesses und die Kennwerte der eingesetzten Substrate und Gärreste (u. a. Struktur) einfließen. Dabei ist der Kompostierungsprozess hinsichtlich seiner Eigenschaften (Temperatur, Abbaugrad, Kohlenstoffgehalt, etc.) zu untersuchen.

03KB100C

GICON führt großtechnische Versuche zur Feststofffermentation von getrennt gesammelten Bioabfällen mit nachfolgender Kompostierung durch. Ziel dabei ist es, die zu behandelnden Abfälle hinsichtlich ihrer Struktur so zu konditionieren, dass einerseits das energetische Potential der Abfälle während der Feststofffermentation möglichst weit ausgeschöpft wird und andererseits Emissionen bei der nachfolgenden Kompostierung minimiert werden. Für diese Untersuchungen werden zunächst im Labormaßstab Möglichkeiten der Vorkonditionierung untersucht und diese anschließend auf den großtechnischen Maßstab übertragen. Weiterhin werden die bei der großtechnischen Feststoffvergärung anfallenden Gärreste einer Kompostierung zugeführt. Dabei werden Parameter und Betriebsempfehlungen für einen emissionsarmen Betrieb der Kompostierung abgeleitet.

Vorträge:
- Reinelt, T. (2015): Projektvorstellung FermKomp (03KB100A-C) (6. Statuskonferenz des Förderprogramms »Energetische Biomassenutzung« - Bioenergie. Mehr als eine sichere Reserve?!). Leipzig, 11.11.2015
- Wedwitschka, H. (2017): Projektvorstellung: Abgestimmte Effizienzsteigerung und Emissionsminderung der Feststofffermentation mit nachfolgender Kompostierung (FermKomp) (Workshop FermKomp - 7. Statuskonferenz des BMWi-Förderprogramms »Energetische Biomassenutzung« - Bioenergie. Flexibel und integriert in die nächste Epoche!). Leipzig, 20.11.2017
- Reinelt, T. (2017): Emissionsmessung an offenen Kompostmieten (Workshop FermKomp – 7. Statuskonferenz des BMWi-Förderprogramms »Energetische Biomassenutzung« - Bioenergie. Flexibel und integriert in die nächste Epoche!). Leipzig, 20.11.2017
- Tietze , M. (2017): Bioabfallbehandlung mit dem zweistufigen Trocken-Nass- Fermentationsverfahren (GICON-Verfahren) (Workshop FermKomp - 7. Statuskonferenz des BMWi-Förderprogramms »Energetische Biomassenutzung« - Bioenergie. Flexibel und integriert in die nächste Epoche!). Leipzig, 20.11.2017
- Reinhold, H.-J. (2017): Betrachtungen zu Möglichkeiten der Optimierung der offenen Mietenkompostierung (Workshop FermKomp - 7. Statuskonferenz des BMWi-Förderprogramms »Energetische Biomassenutzung« - Bioenergie. Flexibel und integriert in die nächste Epoche!). Leipzig, 20.11.2017

Zeitschriftenartikel (nicht peer-reviewed):
- Rudolph, W. (2018): Box und Miete bestens kombiniert. In: Fachverband Biogas (Hrsg.): Biogas Journal, 1_2018, S. 22–25

Zeitschriftenartikel (peer-reviewed):
- Reinhold, H.-J. (2018): Förderung emissionsarmer Rotteprozesse bei der offenen Bioabfall-Mietenkompostierung durch Nutzung von Feldmess- und Diagnosemethoden. In: Gefahrstoffe Reinhaltung der Luft, Mai 2018 S. 207 bis 214, Springer-VDI-Verlag GmbH & Co. KG Düsseldorf
- Wedwitschka, H.; Gallegos, D.; Tietze, M.; Reinhold, J.; Jenson, E.; Liebetrau, J.; Nelles, M. (2019): Effect of Substrate Characteristics and Process Fluid Percolation on Dry Anaerobic Digestion Processes. In: Chem. Eng. Technol. 43, 1. 59–67. 10.1002/ceat.201900404

Poster:
- Wedwitschka, H.; Reinelt, T. (2015): Optimierung anaerober Perkolationsprozesse mit anschließender Nachrotte auf Basis von Methoden zur Substratcharakterisierung. Leipzig: 11.-12.11.2015

Methoden:
- Wedwitschka, H.; Gallegos, D.; Liebetrau, J., Jenson, E. (2020): Substrate suitability assessment for anaerobic dry digestion processes
- Method to determine substrate material permeability under compaction. In: Liebetrau J., Pfeiffer D. (Eds.), Collection of Methods for Biogas– Methods to determine parameters for analysis purposes and parameters that describe processes in the biogas sector. Series »Biomass energy use«. 07, 2. 424-427. ISBN 978-3-946629-47-4, ISSN (online): 2698-9190, 10.48480/z641-5235

Partner 03KB100A

DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH

Pin IconTorgauer Str. 116, 04347 Leipzig

Projektleitung:
Torsten Reinelt
Phone Icon +49 (0) 341 2434-374
Mail Icon torsten.reinelt@dbfz.de

Weitere Ansprechperson:

M. Sc. Harald Wedwitschka +49-(0) 341 /2434 562 harald.wedwitschka@dbfz.de Dr. agr. Walter Stinner +49 (0) 341 2434 133 +49 (0) 341 2434-524 walter.stinner@dbfz.de

Partner 03KB100B

Dr. Reinhold & Kollegen

Pin IconMildred-Harnack-Straße 6, 14480 Potsdam

Projektleitung:
Dr. Jürgen Reinhold
Phone Icon +49 (0) 3329-65 81 87
Mail Icon juergen.reinhold@potsdam.de

Partner 03KB100C

GICON - Großmann Ingenieur Consult GmbH

Pin IconTiergartenstraße 48, 01219 Dresden

Projektleitung:
Dipl.-Ing. Michael Tietze
Phone Icon +49 (0)351 47878-7737 +49 (0) 7231 1668114
Mail Icon m.tietze@gicon.de

Weitere Ansprechperson:

Dipl.-Ing. Sebastian Otto +49 (0) 351 47878 89 +49 (0) 351 7 878 89 seb.otto@gicon.de