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Automatische Überwachung der Prozessstabilität in Biogasreaktoren mittels CO2-Partialdruck innerhalb der Reaktorflüssigkeit
Projekt
Förderkennzeichen: 2219NR054
Laufzeit: 01.01.2020
- 31.12.2022
Fördersumme: 379.761 Euro
Forschungszweck: Experimentelle Forschung
Stichworte: Biogas, Digitalisierung, nachwachsende Rohstoffe
Die Stabilität des anaeroben Abbaus der organischen Substanz ist eine Voraussetzung für einen effizienten und wirtschaftlichen Betrieb von Biogasanlagen. Mit fortschreitender Flexibilisierung der Biogaserzeugung wird durch die ungleichmäßige Substratzufuhr der Bedarf an einer zeitnahen Kenntnis der biologischen Prozessstabilität weiter zunehmen. Dabei soll die verwendete Messmethodik hohe Anforderungen an Robustheit, Kosten, Aussagekraft, Übertragbarkeit und eine Echtzeiterfassung erfüllen und soll kostengünstig für die breite Biogaspraxis umsetzbar sein. Aus langjährigen Anwendungen der Messung von CO2-Partialdruck (pCO2) in der Reaktorflüssigkeit in der Arbeitsgruppe des Antragstellers wurde eine neue Messmethodik zur Überwachung der Prozessstabilität entwickelt. Die direkte Messung von CO2-Partialdruck im flüssigen Fermenterinhalt erlaubt eine störungsfreie Beurteilung der Prozessstabilität ohne Entnahmen des Reaktorinhaltes. Das Vorhaben soll diesen Messansatz umfassend überprüfen und Kennzahlen für einen biologisch stabilen Betrieb von Biogasanlagen erarbeiten. Das Vorhaben verfolgt mit weiterführenden Arbeiten folgende Ziele: (1) Überprüfung der Zusammenhänge zwischen pCO2 und FOS/TAC, Säurespektrum, etc. unter mesophilen und thermophilen Bedingungen, (2) Anwendung in Langzeit-Praxistests insbesondere in flexibel geführten Biogasanlagen, (3) Vergleich der marktüblichen pCO2-Messsysteme hinsichtlich ihrer Eignung für die Praxis-Messumgebung, (4) Wirtschaftlichkeitsbeurteilung und (5) Anpassung für einen breiten Praxiseinsatz und zur online Überwachung der Prozessstabilität sowie (6) Erarbeitung von pCO2-Grenzwerten, die zur Anlagenüberwachung und einer automatisierten Substratzufuhr verwendet werden können. Im Rahmen des Vorhabens soll das Messsystem einen Technologiereifegrad 8 erreichen, wobei die Weiterentwicklung in ein eigenständiges an die Erfordernisse einer Biogasanlage abgestimmtes Produkt als schnell umsetzbar gilt.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Ressourcenmanagement
- Nachwachsende Rohstoffe
- Klimawandel
