Pflanzliche Biomasse ist zu einem begehrten Rohstoff geworden. Neben der Suche nach alternativen Pflanzen ist besonders die verbesserte Ausnutzung des energetischen Potenzials von Biomasse von Bedeutung, da die geeigneten anaeroben mikrobiologischen Verfahren die Lignocellulosematrix der Pflanze nur sehr langsam und unvollständig aufschließen können. Insofern besteht dringender Bedarf an ökonomisch vertretbaren Technologien zur Vorbehandlung von Biomasse, durch deren Einsatz die nachfolgende mikrobiologische Verwertung verbessert werden kann. Hier ist die rein mechanische Zerkleinerung, welche zu einer Vergrößerung der Oberfläche der Substrate führt und sie somit den anaeroben Mikroorganismen leichter zugänglich macht, Gegenstand der Untersuchungen. Herstellerfirmen entsprechender Aggregate versprechen eine Erhöhung der Biogasausbeute um bis zu 20%, was einer 80%igen Ausbeute der Celluloseanteile entsprechen würde, bisher jedoch noch nicht verifiziert wurde. Ziel des Vorhabens ist es, die zugrunde liegenden Prozesse systematisch zu untersuchen und umfassend vergleichend zu bewerten. Im Rahmen der Arbeiten werden fünf verschiedene marktgängige mechanische Zerkleinerungstechnologien untersucht. Der Vergleich erfolgt durch Anwendung der Zerkleinerungstechnologien auf eine Auswahl an Biomassesubstraten, die für die Praxis der Biogasproduktion repräsentativ ist. Die zerkleinerten Substrate werden neben ihren Substrateigenschaften hinsichtlich des anaeroben Abbaus in Batchversuchen sowie in semikontinuierlichen Durchflussfermentern untersucht. Technische, wissenschaftliche und betriebs-wirtschaftliche Daten aus dem Praxisbetrieb von ausgewählten Biogasanlagen werden erhoben und mehrere Anlagen einem vor-Ort Monitoring unterzogen. Die erzielten Ergebnisse werden vergleichend im Hinblick auf Ihre Praxisrelevanz bewertet und münden in Entscheidungshilfen für Biogasanlagenbetreiber und -planer sowie -hersteller. Im Rahmen des Verbundvorhabens werden am Institut für Siedlungswasserwirtschaft vor allem Laborversuche zur Charakterisierung und Beurteilung des (zerkleinerten) Probenmaterials durchgeführt. Die Originalsubstrate sowie die mechanisch behandelten Proben werden zuerst auf verschiedene Grundparameter wie TR/GV, Partikelgrößenverteilung, Viskosität, Aufschlussgrad etc. untersucht. Für das Impfmaterial und die anfallenden Gärreste werden weitergehende Untersuchungen insbesondere hinsichtlich der Entwässerbarkeit durchgeführt ebenso wie verschiedene Sonderanalytik-Verfahren (EPS, TR(A), Zetapotential etc.). Im Rahmen der Entwässerungsversuche sollen weiterführende Ergebnisse im Hinblick auf Nährstoffremobilisierung und daran anknüpfend Möglichkeiten zur Nährstoffrückgewinnung ermittelt werden, da die Rückgewinnung von Nährstoffen, insbesondere beim Phosphor, ein wesentlicher Aspekt einer nachhaltigen Ressourcenwirtschaft ist. Die Betrachtung der Gärreste erlaubt es auch die Einflüsse der mechanischen Behandlung auf den organischen Abbaugrad und die Nährstoffremobilisierung aus dem Zentratwasser genauer zu betrachten. Die Auswertung der Ergebnisse der Laborversuche soll eine wissenschaftliche Bewertung zulassen, in welchem Maße die Zerkleinerungstechniken substratbedingt zur Steigerung der Biogasausbeute führen.
