Das Projekt "Waste treatment plant for the treatment of slurry and liquid brewey wastes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eisenmann Maschinenbau KG durchgeführt. Objective: The project aims at demonstrating that slurry-type wastes originating from the food industry - and a brewery is selected as a typical example - constitute a substantial energy resource. These wastes should therefore not be destroyed by an aerobic, energy-demanding process, but on the contrary be treated in such a way as to recover the energy. Biomethanation is an appropriate process for this, provided innovative adequate pretreatments, namely pretreatments with enzymes, make it possible for methane archae-bacteria to transform the organic matter into methane. Besides, the biogas can be utilized by the industry itself and the pollution abatement constitutes an important fringe benefit. General Information: The innovative treatment system consists of 4 consecutive steps. The slurry-type brewery waste will be enzymatically hydrolyzed to monomeric compounds, simultaneously fermented to organic acids and separately biomethanized. Preceeding these two steps is a buffer step to cope with the discontinuous fonctionning of the brewery, namely over the week-end. Following these two steps, is a step of physico-chemically-assisted thickening yielding a filtrate to be recycled in the 3rd step and a sludge to be composted. The first step, buffering, takes place in 5 m3 tank where yeast and marc are mixed and heated at 70 degree of Celsius In this step, the Kieselgur filter aid is specifically removed by fast sedimentation, an essential part or the process. In the second step, 220 l portions of the previous step are mixed with O.O1 per cent enzyme, heated at 70 degree of Celsius and introduced in the first anaerobic reactor of next step. The third step consists of 2 step biomethanation system: acidogenesis and methanogenesis. Acidogenesis is conducted in a 3step cascade mode with part of the sludge recycled, the excess sludge being led to step 4. The gas produced in the acidogenic step passes through the methanogenic reactor. The mixed liquor of the methanogenic step passes through an ultrafiltration device. The liquid portion is of good quality enough to be discharged in the sewer. The more solid portion is fed into step 4. The biogas is stored in a 15 m3 gasholder at low pressure and subsequently at 15 bar in a high pressure container of 67 m3 capacity, in order to allow for a 3 times a week use, at peak-demand times of energy in the brewery. The fourth step collects the excess sludge, thickens it in a filterpress, recycles the filtrate in the third step and yields and easily compostable solid cake. The waste to be treated amounts to 800 m3 y-1, containing 55,300 kg of TOC (total organic carbon).With an expected global conversion of 70 per cent, the biogas yield is 72,000 Nm3 y-1,equivalent to 42.6 toe. Total costs are 920,020 DM, all of it being eligible. EC contribution is 367.850 DM. Total investment cost is 678,020 DM. Maintenance and operation costs amount to 20,000 DM yearly. Per unit thermal kWh produced, this is equal respectively...
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Löffler-Institut, Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit, Institut für Tierernährung durchgeführt. In dem Projekt soll untersucht werden in welchem Ausmaß ein erhöhter Konzentratanteil in der Ration in Kombination mit 3-Nitrooxypropanol (3NOP) zur Minderung der Methanemission bei der Milchkuh beitragen kann. Methan zählt zu den klimarelevanten Treibhausgasen und eine Reduzierung der Methanemissionen ist daher wünschenswert. Bei der Umwandlung der Nährstoffe im Pansen der Wiederkäuer entstehen Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid (CO2). Diese sind im Wiederkäuermagen nicht weiter nutzbar und werden von methanotrophen Archaeen zu Methan (CH4) reduziert. Neben der umweltrelevanten Wirkung stellt dies zudem einen Verlust an Futterenergie für das Tier dar. Die Fütterung von Rationen mit einem hohen Grundfutteranteil führt aufgrund des Faseranteils zu einer erhöhten Methanbildung. Im Vergleich dazu wird bei Rationen mit hohem Kraftfutteranteil weniger Methan je produziertem Liter Milch produziert. Somit ist es möglich, durch einen möglichst hohen Konzentratanteil, die Methanemissionen zu senken. Das Molekül 3-Nitrooxypropanol (3NOP) ist eine organische Verbindung und Inhibitor des Enzyms Methyl Coenzyme-M Reduktase, welches den letzten Schritt im Stoffwechselweg der Methanogenese katalysiert. In einem Fütterungsexperiment mit Milchkühen der Rasse Deutsche Holstein werden die Methanemissionen tierindividuell quantifiziert. Es werden die Einflüsse von variierenden Konzentratanteilen in der Ration und von 3NOP auf die Methanbildung im Pansen bei Milchkühen in der Frühlaktation untersucht. Dabei soll nicht nur die Methanemission der Tiere quantifiziert werden, sondern auch Leistungs- und Tiergesundheitsparameter sowie Parameter des Pansen- und Energiestoffwechsels betrachtet werden. Die Reduzierung der Methanemissionen in der Frühlaktation könnte den Energieverlust und das Energiedefizit des Tieres minimieren, sowie die Futterverwertung und Tiergesundheit verbessern.
Das Projekt "Phase II (EVA II) - Teilprojekt 4: Einfluss der Substratqualität auf die Biogasausbeute in Labor und in der Praxis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. durchgeführt. Die Untersuchungen zum Einfluss von Pflanzenart und Silierung auf Substratqualität und Biogasertrag werden im Rahmen definierter Anbau- und Fruchtfolgesysteme über die Ansätze von EVA1 hinaus fortgeführt. Die Optimierung der Biogasproduktion verschiedener Pflanzenarten in den EVA-Fruchtfolgeversuchen wird anhand ihrer Methanbildungspotenziale in Laborversuchen geprüft. In EVA2 wird insbesondere der Einfluss von neuen Siliermitteln zur Vermeidung aerober Instabilitäten, die gleichzeitige Silierung mehrerer Pflanzenarten (Mischsilagen) und die Auswirkungen von Unkrautbesatz auf Substratbereitstellung und Substratqualität identifiziert und quantifiziert. Die Laborexperimente werden durch großflächige Anbauversuche mit definierten Fruchtfolgen und großtechnischen Silierversuchen in Praxisbetrieben sowie dem Monitoring und der Bewertung der anaeroben Vergärung der pflanzlichen Substrate in Praxisbiogasanlagen ergänzt. Die Gesamtbewertung erfolgt auf Basis dieser wissenschaftlich abgesicherten Erkenntnisse und mündet in der Formulierung von Standards für die Qualität von Biogassilagen und Handlungsempfehlungen für die Landwirtschaft. Die erzielten Ergebnisse können sowohl wirtschaftlich als auch wissenschaftlich verwertet werden. Für die Praxis ergeben sich betriebswirtschaftliche und verfahrenstechnische Vorteile. Die Biogasproduktion und die Qualität des gesamten Prozesses können aufgrund der Erkenntnisse bzgl. geeigneter Pflanzenarten, Fruchtfolgen und der optimalen Konservierung und Lagerung verbessert werden. Weiterhin ergeben sich mit dem vielfältigen Anbau von unterschiedlich verwertbaren Gütern eine Risikostreuung und eine Einkommensstabilisierung.
Das Projekt "2-Stufen-Kompakt-Biogasanlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BEBRA Biogas GmbH durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist es, eine moderne, universelle Biogasanlage zu entwickeln, die kostengünstig und effektiv sein soll. Außerdem sollte sie möglichst auch ohne Kofermente wirtschaftlich arbeiten können. Das Konzept führt zu einer zwei-stufigen Prozessführung um optimale Lebensbedingungen für die Bakterien zu schaffen. Stufe 1. mesophil bei Temperaturen zwischen 30-40 Grad Celsius - Stufe 2. thermophil bei 55 Grad Celsius. Durch die angepassten Reaktionsvolumina wird eine kompakte Bauweise erreicht. Das Gesamtsystem wird als Pilotanlage bei einem Schweinemastbetrieb getestet. Das Projekt befindet sich in der Inbetriebnahmephase. Bereits jetzt wurden Gasqualitäten mit ca. 70 Prozent Methananteil erreicht. Die Abbaurate der organischen Komponenten liegt bei mehr als 65 Prozent obwohl die Verweilzeit nur 12 Tage beträgt. Die Biogasanlage wurde im Mai 2002 in Betrieb genommen. Sie befindet sich derzeit noch in der Optimierungsphase.
Das Projekt "Wasserfluss, Stofftransformation und -transport in und aus Söllen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Bodenlandschaftsforschung durchgeführt. Abflusslose Hohlformen (Sölle) sind charakteristische und weitverbreitete Landschaftselemente im Jungmoränengebiet NE-Deutschlands sowie Nordeuropas und Nordamerikas. Sie sind hydrologisch und stofflich von vertikalen und lateralen Wasser- und Stoffflüssen aus dem jeweiligen (Klein-)Einzugsgebiet abhängig - und damit von deren Charakteristika wie Einzugsgebietsgröße, Relief, Substrat- und Bodenaufbau sowie den klimatischen Bedingungen (Niederschläge). Oberflächennahe Lateralprozesse induzieren nicht nur mikrobielle Prozesse von potenziell globaler Relevanz (Methanogenese), sondern beeinflussen ebenso die biotische Qualität der Sölle als Feuchtgebiete. Eine steuernde Funktion übt die Art der Landnutzung (Acker, Grünland, Wald) bzw. Bewirtschaftung aus (Mulchsaat, Bodenbearbeitung, Hackfruchtanteil etc.). Zum oberflächigen Wasser- und Stofftransport in Sölle existieren phänomenologische Erkenntnisse, regionale Betrachtungen zu den steuernden Faktoren fehlen allerdings. Einzelne Fallstudien zum lateralen Wassertransport in Böden liegen ebenfalls vor, jedoch fehlt es an einer integrativen, quantitativen Prozessanalyse, inkl. einer Modellierung. Weitgehend unbekannt sind auch die Versickerungsraten durch die / unterhalb der Sohle von Söllen sowie mögliche Interaktionen mit dem regionalen Grundwasserkörper. Es fehlt an quantitativem Verständnis wichtiger bodenhydraulischer Regulationsmechanismen und Parameter. Ungeklärt bleibt damit der quantitative Beitrag von Söllen zum Landschaftswasser- und -stoffhaushalt, insbesondere in Regionen mit einer Dominanz bedeckter Grundwasserleiter. Schließlich stellen die meist abflusslosen Hohlformen wenig untersuchte, aber hervorragende Archive der klima- und nutzungsabhängigen Bodenlandschaftsentwicklung dar, weil sich in ihren (datierbaren) Sedimenten die Prozesse des Einzugsgebietes dokumentieren. Mit dem Projekt 1.3 wird das Ziel verfolgt, zur Verbesserung des Prozessverständnis zum Wasserfluss und Stofftransport in und aus Söllen sowie zum Stoffhaushalt in Söllen mit unterschiedlicher Landnutzung beizutragen. Dabei wird die Hypothese geprüft, dass die Landnutzung die Transportpfade (auf / in / unter Böden) und damit die (Wasser-, Stoff-) Dynamik in Söllen determiniert. Innerhalb einer Landnutzungsform sind die Transportprozesse - unter vergleichbaren Klimabedingungen - jedoch an die 3-D Struktur hydraulischer Eigenschaften gebunden, die pedogen (z.B. fAh, Bt) oder geogen sein können (z.B. dichtlagernde periglaziäre oder limnische Sedimente).
Das Projekt "Entwicklung von Anbaufolgen zur Erzeugung von Biomasse für die Biogaserzeugung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Südwestfalen, Hochschule für Technik und Wirtschaft, Standort Soest, Fachbereich Agrarwirtschaft durchgeführt. Die Biogastechnologie ist neben der Festbrennstofftechnik und der biogenen Treibstoffnutzung eine wichtige Technologie zur Nutzung der Energie in pflanzlicher Biomasse. Biogas lässt sich aus biogenen Materialien mit Ausnahme von Holz produzieren. Bei der Methangärung lassen sich fast alle organischen Reststoffe energetisch verwerten, ohne vorher aufwendig getrocknet werden zu müssen. Dadurch ergeben sich für landwirtschaftliche Betriebe Möglichkeiten, anfallende aber bisher ungenutzte Biomasse zu nutzen, dies können Aufwüchse von Grünlandbrachen bzw. Stilllegungsflächen sein oder eigens angebaute Haupt- und Zwischenfrüchte. Im Projekt werden verschiedene heimische Gräser und Leguminosen unter unterschiedlichen Schnittnutzungsregimen hinsichtlich der Ertragsleistung und der Biogasausbeute im Vergleich zu Silomais untersucht.
Das Projekt "Stable carbon composition of methane in Eurasian peatlands: CH4 production, transport and oxidation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Büsgen-Institut, Abteilung Ökopedologie der gemäßigten Zonen durchgeführt. Eurasian peatlands are important sources of the greenhouse gas CH4 to the atmosphere. However, it is not clear whether the intensity of CH4 flux within boreal peatlands would alter in a changing climate. Here, we propose to narrow this knowledge gap by investigating mechanisms of the CH4 balance between production within peat profile and consumption in peat oxidative zones as well as CH4 transport mechanisms. The research is conducted along a maritime-continental transect spanning from Finland to one of largest peatlands areas in North-Western Russia. At each site, the following measurements are going on: (i) porewater CH4 and CO2 concentrations, (ii) concentrations of acetates as substrates for methanogenesis as well as dissolved concentartions of ions; (iii) stable C and H isotopic composition of porewater - and emitted CH4 along with stable C in CO2 to assess the sources of methanogenesis, CH4-oxidative potential and possible mechanisms of CH4 transport from peat depth to the atmosphere. Obtained data will improve the knowledge about mechanisms of the CH4 turnover on both spatial (from micro-scale - peatlands microforms: hummocks, lawns, hollows - to macro-scale along a maritime-continental transect) and temporal (over spring-summer seasons) dimensions. Knowledge of the specific mechanisms of CH4 turnover within boreal peatlands will help in the development of the new- and adjustment of the existing global- and regional models of C balance.
Das Projekt "Greifswalder Bodden- und Oderaestuar-Austauschprozesse (GOAP) - Teilvorhaben: Mikrobieller N-, S- und C-Umsatz und die Emission von N2O und CH4 im Greifswalder Bodden und dem westlichen Teil des Oderaestuars" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Greifswald, Institut für Ökologie durchgeführt. Im Teilprojekt sollten erstmalig fuer den Greifswalder Bodden und das westliche Oderaestuar wichtige Teilprozesse des N- und C-Kreislaufes untersucht werden. Hauptsaechlich waren dabei mikrobielle Aktivitaeten in den Sedimenten mit modernsten Methoden zu erfassen: Nitrifikation, Denitrifikation, Methanogenese, Methanoxidation, N2O- und CO2-Freisetzung. Ausserdem sollten die Konzentrationen der Spurengase N2O und CH4 in der Wassersaeule gemessen und die Emission dieser Gase aus dem Gewaessersystem in die Atmosphaere berechnet werden. Die Stoffumsaetze und Stofffluesse werden unter Beruecksichtigung von abiotischen Faktoren, saisonalen Zyklen und lokalen Unterschieden der Gewaessertrophie bestimmt. Die Untersuchungsergebnisse sollen dazu beitragen, eine Abschaetzung der Wirksamkeit des Gewaessersystems als biologischer Filter fuer fluviatile Eintraege in die suedliche Ostsee vornehmen zu koennen. Aktueller Stand der Untersuchungen: Das Projekt ist abgeschlossen. Die Untersuchungsergebnisse basieren auf im Greifswalder Bodden, im Peenestrom und im Kleinen Haff von 1994-1997 an 16 Stationen in der Wassersaeule und 7 Stationen im Sediment durchgefuehrten Messungen. Die Freisetzung von CO2 und CH4 im Greifswalder Bodden und im Kleinen Haff entspricht etwa 25 Prozent der jaehrlichen Nettoprimaerproduktion. Ein Anteil von 86 Prozent des im Sediment gebildeten Methans wird im Durchschnitt noch im Sediment und etwa 90 Prozent des aus dem Sediment freigesetzten Methans werden in der Wassersaeule oxidiert. Die Methankonzentrationen im Wasser (105-19500 Prozent Saettigung) weisen eine grosse zeitliche und raeumliche Variation auf: Maximum im Sommer, Hoechstwerte im Muendungsbereich von Peene und Peenestrom sowie im Kleinen Haff. Die Denitrifikation eliminiert jaehrlich etwa 7 Prozent des fluviatilen N-Eintrages aus dem Untersuchungsgebiet. Der Prozess weist infolge der Abhaengigkeit von der Nitratkonzentration im Freiwasser eine saisonale Rhythmik (Maximum im Fruehjahr) und hohe Umsatzraten nahe der Peenemuendung auf. Die N2O-Konzentration im Wasser (91-312 Prozent Saettigung) korreliert mit dem Nitratgehalt und weist damit dieselbe zeitliche und raeumliche Verteilung auf. Fluviatiler Eintrag, Nitrifikation und Denitrifikation werden als Quellen fuer N2O diskutiert, koennen aber auf der Grundlage der bisher durchgefuehrten Untersuchungen noch nicht naeher differenziert werden. Das Gewaessersystem ist eine relativ starke Quelle fuer Methan und eine maessige Quelle fuer Lachgas. Die Peene stellt fuer den Eintrag beider Gase einen 'hot spot' dar. Der ausgepraegte Gradient der Trophie im Untersuchungsgebiet wird nur teilweise von einer entsprechenden Steigerung mikrobieller Abbauaktivitaeten reflektiert. Die Naehrstoffeintraege durch die beiden Zufluesse Oder und Peene sowie die dadurch verursachte Produktion autochthonen Materials koennen damit nicht kompensiert werden.
Das Projekt "Biologische Untersuchungen mit einem Zweiphasen-Hochfermenter zur Ermittlung der Prozessparameter fuer den pH-statischen mesophilen u. thermophilen Betrieb d. Biogasanlage C 001" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Botanisches Institut durchgeführt. Es handelt sich um ein Begleitprogramm zum Forschungsvorhaben C 001. An dem zu beschaffenden zweiphasigen Versuchsreaktor, der analog dem technischen Reaktor des Forschungsvorhabens C 001 ausgelegt ist, sollen die Prozessparameter fuer die Methanisierung landwirtschaftlicher Produkte und Abfaelle, wie sie beim Forschungsvorhaben C 001 verwendet werden, erarbeitet werden. Dabei soll auch untersucht werden, ob sich das Prinzip des zwei-stufigen Reaktors gegenueber dem herkoemmlichen ein-stufigen Reaktor hinsichtlich erhoehter Gasausbeute und hoeheren Durchsatzraten als vorteilhaft erweist.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie durchgeführt. In Biogasreaktoren wird pflanzliche Biomasse durch eine artenreiche und dynamische Gemeinschaft der unterschiedlichsten Mikroorganismen abgebaut. Dabei erfolgt der primäre Aufschluss der Biomasse und die Vergärung der Inhaltsstoffe durch Bakterien, die Methanbildung dagegen durch Archaeen. Welche Mikroorganismen genau an der Entstehung von Biogas beteiligt sind, ist jedoch zu großen Teilen unbekannt. Da Kultivierungsversuche immer zu einer Diskriminierung wesentlicher Anteile der mikrobiellen Gemeinschaft führen, sollen in diesem Vorhaben erstmals die cellulolytisch aktiven Mikroorganismen in situ identifiziert werden. Hierzu soll die Technik der Stabile-Isotopen-Markierung (SIP) genutzt werden. Hierfür wird Mais erzeugt, in welchem das nicht radioaktive Kohlenstoffisotop 13C durch Begasung mit 13CO2 angereichert ist. Dieses Pflanzenmaterial soll dann in miniaturisierten Gärtests fermentiert werden. Mikroorganismen, welche primär am Aufschluss und an der Umsetzung der Biomasse beteiligt sind, verwenden die markierten Kohlenstoffverbindungen aus dem Mais u.a. zur Synthese von DNA und sind so mittels molekulargenetischer Methoden zu identifizieren. In diesem Vorhaben soll die SIP als neuartiges Verfahren zur Charakterisierung der Biogas-Mikrobiologie etabliert werden. Mittels SIP soll eine Inventarisierung der primären Vergärer in der Biogasfermentation erfolgen. Zudem soll der Einfluss von verschiedenen Prozessparametern auf die mikrobielle Gemeinschaft untersucht werden.