Effizientere Biogasanlagen dank Plasmatechnologie

Als ein Spitzenreiter bei der Umsetzung der Energie­wende deckt Mecklenburg-Vor­pommern seinen Primär­energie­bedarf bereits zu mehr als einem Drittel aus regene­rativen Quellen. Um diese Entwicklung vorzutreiben, muss die Effi­zienz der Energie­erzeugung gesteigert werden, da es immer weniger Ausbau­kapa­zitäten gibt. Während neue Gene­rationen von Wind­kraft­anlagen bereits installiert werden, gewinnt auch die Nach­rüstung von Bio­gas­anlagen, mit denen 17 Prozent des Stroms in Mecklenburg-Vor­pommern erzeugt werden, eine größere Bedeutung. Vor diesem Hinter­grund arbeiten Wissen­schaftler des Leibniz-Instituts für Plasma­forschung und Techno­logie (INP), der Universität Rostock und der PRE Power Recycling Energyservice GmbH in einem auf zwei Jahren angelegten und vom Landes­ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Gesund­heit mit einer Million Euro geförderten Verbund­vorhaben.

Das Projekt verfolgt das Ziel, die Aufbe­reitung der Einsatz­stoffe – pflanzliche Abfälle, Gülle, Klär­schlämme und Bioabfälle – in den Vergärungs­prozessen zu verbessern. Bislang werden in herköm­mlichen Anlagen nur rund 65 Prozent der schwer abbaubaren orga­nischen Anteile von den Bakterien aufgeschlossen und hauptsächlich zu Methan umgewandelt. Der Rest bleibt ungenutzt. Mittels Ultra­schall kann schon ein Teil der zuvor nicht verfügbaren Organik verwertet und zur Energie­erzeugung genutzt werden, wie die Wave-Box des Forschungs­partners PRE bewiesen hat. Diese Erfahrungen bilden die Grundlage des innovativen Geräts Kombi-Max, welches Ultraschall- und Plasma­verfahren vereint.

Aus der Synergie beider Techno­logien erwarten die Projekt­beteiligten einen Quanten­sprung in der Effi­zienz­steigerung bei der Auf­lösung orga­nischer Verbind­ungen. Einen Schwer­punkt bildet die Unter­suchung geeigneter Plasma­quellen, die in Verbin­dung mit Ultra­schall zur Prozess­optimierung eingesetzt werden können. Im Fokus der Forscher stehen ins­beson­dere schwer aufzu­brechende bio­molekulare Verbin­dungen wie Lignin, aber auch uner­wünschte Chemikalien. Gleichzeitig wollen die Wissen­schaftler mit dem neuen Verfahren eine Ver­ringe­rung der Stickstoff­emissionen erreichen.

„Wir haben die berechtigte Hoffnung, dass durch den Einsatz beider Techno­logien der Wirkungs­grad und somit die Wirtschaft­lichkeit der Bio­gas­anlagen spürbar erhöht werden kann“, sagt Volker Brüser, Abteilungs­leiter für Plasma­prozesstechnik im INP und zugleich Verant­wortlicher für ein Teilprojekt von Kombi-Max. Dies sei für die Zukunft dieser Energie­technologie von großer Bedeutung. Norbert Rossow, Geschäfts­führer von PRE, betont: „Mit unserem Hoch­leistungs-Ultra­schallgerät, der Wave Box, haben wir in der Bio­masse-Aufbe­reitung für Bio­ga­sanlagen eine sehr gute Effi­zienz­steigerung von bis zu 20 Prozent erreicht. Die Kombination beider Aufschluss-Systeme im neuen Geräte­typ wird, wie aus wissen­schaftlichen Veröffent­lichungen ersichtlich, die Effi­zienz­steigerung multiplizieren. Hierbei erwarten wir eine deutliche Minderung der eingesetzten Energie, Verdop­pelung des Aufschluss­grades und deutliche Verklei­nerung der Geräte­größe.“ Aus der Zu­sam­men­arbeit des INP mit der PRE Neu­branden­burg und den ersten kon­struktiven Schritten zu dem neuen Gerät sei bereits ein neues inter­nationales Patent beider Partner entstanden. Im Jahr 2020 sind industrie­nahe Tests der Demon­strations­anlage geplant.

INP / LK