Projekthintergrund

Der Großteil organischer Abfälle mit hohem Trockensubstanzanteil wird aerob behandelt, meist in einer Kompostierung. Die Energiebilanz dieser Behandlung ist negativ, da zumindest mechanische Energie zum Umsetzen der Kompostmieten aufgewendet wird. Die Mikroorganismen bauen den organischen Abfall unter Produktion von CO2 und Wärme ab. Die produzierte (Wärme-) Energie bleibt ungenutzt. 

Behandelt man feste biogene Abfälle in konventionellen Biogasanlagen (Anaerobe Vergärung), werden große Mengen an Prozesswasser gebraucht. Im Verhältnis zum eingesetzten Material erfordert diese Behandlung hohe mechanische und thermische Prozessenergiekosten. Die Entwicklung des neuen 3A-biogas Batch-Prozesses für feste biogene Abfälle kann die beste Kombination aus den Vorteilen der Kompostierung und der anaeroben Vergärung erreichen.

Das Verfahren verbindet Biogasproduktion, Hygienisierung und Desodorierung in drei Phasen: 1. aerob, 2. anaerob, 3. aerob. Der Prozess erlaubt die direkte Vergärung von fester Biomasse (30 bis 70 Prozent TS) ohne Anmischung mit Flüssigkeit unter Einsatz einer innovativen Perkolationswasserführung ohne Anfall von Abwasser. Die Produkte sind Kompost und Biogas. Die Installierung einer 3A-Anlage als zweite Behandlungsschiene für feste Abfälle in Kombination mit einer bestehenden Flüssigfermentationsanlage führt zu einigen Synergien in der Behandlung von organischen Abfällen.

Projektstruktur

Das Projektkonsortium besteht aus sechs Klein- und Mitteluntenehmen (KMU) und drei Forschungs- und Entwicklungsunternehmen (F&E). Diese Kombination erlaubt eine marktorientierte Arbeitsweise. In einem ersten Schritt erarbeiten die teilnehmenden KMU einen Anforderungskatalog an das zu entwickelnde 3A-Verfahren. Die Ergebnissen dienen als Grundlage zur anwendungsorientierten  Entwicklung. Die Partner decken alle nötigen Wissens- und Erfahrungsbereiche ab, die für die detaillierte optimierte Verfahrensentwicklung benötigt wird. Es werden umfangreiche Untersuchungen zu Substratzusammensetzung, Anforderungen an die Hygienisierung, Zusammenhänge der Prozess-Schlüsselfaktoren, Prozesssimulation etc. in enger Zusammenarbeit der KMU- und F&E-Partner durchgeführt.

Projektergebnisse

Das Forschungsprojekt 3A-Biogas hat die Entwicklung von zwei Prototypen für einen modularen Batch-Betrieb als Trockenfermentation mit Perkolation zum Ziel. Insbesondere wurden folgende Ergebnisse erarbeitet:

• Die Entwicklung eines Batch-Verfahrens, das die drei Prozessschritte aerob-anaerob-aerob in einem Reaktor ermöglicht. Die Vorbereitung des Substrates muss ausreichendes freies Porenvolumen während der gesamten Verweildauer von ca. 30 bis 60 Tagen ermöglichen.
• Die Hygienisierung des Abfalls (wenn erforderlich) findet in der ersten und dritten Phase statt und soll durch Selbsterwärmung auf 70 Grad Celsius erfolgen. 
• Die Entwicklung einer innovativen geschlossenen Perkolationswasserführung verbessert den Methanbildungsprozess und vermeidet die Entstehung von Abwasser.
• Die Ausarbeitung einer optimierten Prozesskontrolle ermöglicht einen stabilen und sicheren Betrieb unter Erreichung der erforderlichen Hygienisierung, einer möglichst hohen Biogasausbeute (aus Laborversuchen bis zu  300 Nm³/ t TS) und beste Kompostqualität.
• Eine mögliche industrielle Anwendung des 3A-biogas Prozesses für die Behandlung von Restmüll – Reduktion des organischen Anteils gemäß EU-Deponierrichtlinie – wird untersucht.