Her mit dem Mist! Welche Rolle enzymatische Biogas Additive für die Zukunft der Biogastechnologie spielen

Biogas additive

08.12.2023
Urs Richter

Wo etwas fermentiert, sind in der Regel Enzyme im Spiel: als Katalysatoren, die Gärprozesse beschleunigen. Im großen Stil laufen diese Prozesse in Biogasanlagen ab, weshalb viele Betreiber den zu vergärenden Substraten bereits zusätzlich Enzyme zugeben. In einem wissenschaftlich begleiteten Praxisversuch ist es überzeugend gelungen, die Effizienzsteigerung der Biogasproduktion durch enzymatische Biogas Additive zu belegen.

Biogas – die graue Maus der "grünen" Energie

Die Rolle von Biogasanlagen in der angestrebten Energiewende wird weitgehend unterbewertet. Die Technologie kann kostenmäßig bei der Stromerzeugung bislang nicht mit Wind- und Sonnenkraft konkurrieren. Der Blick ausschließlich auf den finanziellen Aspekt übersieht allerdings zwei große Vorzüge.

So ist Biogas speicherfähig und die bei der Verstromung gleichzeitig anfallende Wärme kann zu Heizzwecken genutzt werden. Zudem ist gereinigtes Biogas als Biomethan stofflich nutzbar, zum Beispiel zur Produktion von LNG als Treibstoff für LKW und Schiffsmotoren. Insbesondere aber ist die Vergärung von Biomasse die umwelt- und klimafreundlichste Lösung, sobald es um die Entsorgung von Reststoffen geht. Biogas ist daher eine sinnvolle Ergänzung zu anderen regenerativen Energiequellen.

Nichtsdestotrotz bleibt die Wirtschaftlichkeit der Technologie ein entscheidender Faktor. Bislang galt das Bemühen um Effizienzsteigerung vor allem der Anlagentechnik. Dem eigentlichen Biogasprozess – den mikrobiologischen und biochemischen Abläufen im Gärbehälter – wurde vergleichsweise wenig Beachtung geschenkt. So lange leicht vergärbare, nachwachsende Rohstoffe wie Maissilage den Hauptanteil der Substrate bildeten, war das auch nicht unbedingt notwendig.

Agrarreststoffe nachhaltig und effizient nutzen

Eine zukunftsorientierte, nachhaltige Biogaserzeugung muss jedoch die Vergärung von schwerer fermentierbaren Agrarreststoffen wie Stroh oder Biomasse aus Abfall, etwa aus der Biotonne, bewältigen. Vor allem Rückstände aus der Tierhaltung, insbesondere Mist und Gülle, bilden eine vielversprechende Ressource für die Produktion von Biogas – inklusive großer Vorteile für Klimaschutz und Umwelt.

Denn durch den Biogasprozess kann die in Exkrementen vorhandene Restenergie sinnvoll genutzt werden. Zugleich wird die Verfügbarkeit der darin enthaltenen Pflanzennährstoffe verbessert. Stickstoff und Phosphor beispielsweise sind wertvolle Dünger, führen durch zu großen Austrag in vielen Regionen jedoch zur Belastung von Böden und Gewässern. Werden sie durch Gärung aufbereitet, können sie bedarfsgerecht und besser pflanzenverfügbar ausgebracht werden.

Die angewandte Biotechnologie arbeitet daher an der mikrobiologischen und biochemischen Optimierung von Biogasprozessen. Eine Schlüsselfunktion kommt dabei der Enzymtechnologie zu. Enzyme oder auch Fermente sind Proteine, die als natürliche Katalysatoren biochemische Reaktionen anstoßen und steuern, ohne dabei selbst verbraucht zu werden.

Richtig eingesetzt, können Enzyme als Additive den Gärprozess in Biogasanlagen beschleunigen und verbessern, zum Beispiel, indem sie komplexe organische Strukturen wie Pflanzenzellwände aufspalten und die Mikroorganismen im Gärbehälter dadurch zusätzlich Nahrung erhalten. Aufgrund ihrer stofflichen Natur arbeiten Enzyme dabei rückstandsfrei und umweltfreundlich.

Praktiker vermuten seit Jahren, dass die Biogasproduktion nachhaltiger und wirtschaftlicher abläuft, wenn ihr gezielt Enzyme als Additive zugeführt werden. Die biotechnologische Forschung hat sich mit den bislang eingesetzten Standardenzymen jedoch schwergetan, die Effizienzsteigerung durch Laborversuche und Modellversuche belastbar nachzuweisen.

"Mist statt Mais" empfiehlt der Enzymspezialist für enzymatische Biogas Additive

Biopract

Durch die Entwicklungen der Biopract GmbH mit Sitz in Berlin hat sich dies nun geändert. Das Forschungsunternehmen befasst sich als Branchenpionier bereits seit 20 Jahren mit Enzymtechnologie für die optimierte Verwertung von pflanzlichen Substraten in Biogasprozessen und ist spezialisiert auf die Entwicklung von Enzymen für Industrie und Landwirtschaft. Biopract vertreibt die im Labor selbst entwickelten Additive an Biogasanlagen in ganz Deutschland, Italien, Frankreich und Großbritannien.

Anhand der patentierten UltraPract-Serie ließ sich nun die Effizienzverbesserung durch Einsatz gezielt formulierter Enzym-Kombinationen in Labor- und Feldstudien quantifizieren. Vor allem beim Einsatz von Mist und Gülle konnte wiederholt nachgewiesen werden, dass zugesetzte Enzyme den Biogasprozess beschleunigen und die Erträge steigern. Ebenso wurde konstant ein signifikant erhöhter Substratabbau beobachtet sowie eine Reduktion von Fließfähigkeitsproblemen und Schwimmschichtenbildung.

Kürzlich wurde ein Praxisversuch unter wissenschaftlicher Leitung von Forschern an der Humboldt Universität zu Berlin in Zusammenarbeit mit einem weiteren unabhängigen Institut durchgeführt. Über mehrere Monate erfassten und verglichen sie die eingesetzten Substrate sowie die Leistung einer Biogasanlage vor und während der Enzym-Zugabe. Das Resultat war eindeutig: Die im Praxisversuch verwendeten, enzymatischen Biogas Additive steigerten den Gasertrag durchschnittlich um 18 Prozent, obwohl die Substratmischung im Vergleich zur enzymfreien Referenzperiode einen größeren Anteil schwer abbaubarer Bestandteile enthielt.

Das Optimierungspotenzial von Biogasanlagen variiert in Abhängigkeit von Anlagentyp und vergärenden Substraten beziehungsweise Substratmischungen. Um Betreibern eine erste Orientierung zu bieten, ob der Enzymeinsatz wirtschaftlich sinnvoll sein kann, entwickelte das Team der Biopract einen benutzerfreundlichen Online-Kalkulator.

Unter dem Slogan "Prüfen Sie, ob sich der ganze Mist rechnet" können Interessenten auf Basis ihrer eigenen Anlagendaten errechnen lassen, welche Leistungssteigerung durch Zugabe von enzymatischen Additiven zu erwarten ist. Grundlage des Berechnungsmodells sind öffentlich verfügbare Werte des Kuratoriums für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V. (KTBL) sowie eigene Labor- und Versuchsdaten aus mehr als einem Jahrzehnt intensiver Biopract-Forschungsarbeit.