Vergärung von Bio- und Grüngut

Bei der Vergärung werden Bioabfälle unter Luftausschluss (anaerob) mithilfe von Mikroorganismen abgebaut. Während des Abbauprozesses in einem geschlossenen Behälter, dem sogenannten Fermenter, entsteht Biogas. Das Biogas setzt sich überwiegend aus Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) zusammen.

Vor der Einbringung in den Fermenter erfolgt in der Regel eine Aufbereitung der angelieferten Bioabfälle. Dabei wird das Inputmaterial zerkleinert (Vergrößerung der spezifischen Oberfläche) und homogenisiert. Die Vergrößerung der spezifischen Oberfläche beschleunigt und verbessert den mikrobiologischen Abbauprozess. Zusätzlich werden im Aufbereitungsschritt Fremd- und Störstoffe wie z. B. Kunststofftüten und Glas ausgesondert.

Test

Nach der Aufbereitung und Zerkleinerung des Bio- und Grünguts werden diese in den Fermenter eingebracht. Rührwerke sorgen bei der Nassfermentation (kontinuierliche Vergärung) für eine Durchmischung des Materials und damit für einen gleichmäßigen Vergärungsprozess. Mithilfe der Mikroorganismen durchläuft das Inputmaterial folgende Stufen der Vergärung:

  1. Hydrolyse
  2. Acidogenese
  3. Acetogenese und
  4. Methanogenese

Für die Vergärung eignet sich insbesondere energiereiches und strukturarmes Material wie z. B. Küchen- und Nahrungsabfälle.

Verfahrenstechnisch wird bei der Vergärung zwischen Trocken- und Nassfermentation unterschieden. Der Unterschied zwischen beiden Verfahren liegt im Trockensubstanzgehalt (siehe Abbildung 1). Die Vergärung des Bio- und Grünguts kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchgeführt werden. Im kontinuierlichen Betrieb wird dem Fermenter in kurzen Zeitintervallen Substrat zugeführt und gleichzeitig Gärreststoff entnommen. Bei der diskontinuierlichen Vergärung wird der Fermenter befüllt und nach einer bestimmten Zeit komplett entleert (Boxenfermentation). Bei dieser Betriebsart werden häufig mehrere Fermenter parallel geschaltet, um einen quasi kontinuierlichen Betrieb zu erhalten.

Schematische Darstellung von kontinuierlichen und diskontinuierlichen Vergärungsverfahren und deren Merkmale
Abbildung 1: Schematische Darstellung von kontinuierlichen und diskontinuierlichen Vergärungsverfahren und deren Merkmale

Die energetische Nutzung des Biogases erfolgt zumeist durch ein nachgeschaltetes Blockheizkraftwerk. Dort wird Strom und Wärme erzeugt, indem das Biogas verbrannt wird. Ein Teil der anfallenden Wärme wird zur Aufrechterhaltung der biologischen Prozesse genutzt, der Wärmeüberschuss kann beispielsweise in ein örtliches Wärmenetz eingespeist werden. Eine weitere Möglichkeit zur Nutzung des entstehenden Biogases ist die Aufbereitung auf Erdgasqualität.

Die Gärreste werden in der Landwirtschaft als Dünger verwendet. Ein Teil des flüssigen Gärrests wird auch zum Anmaischen des Inputmaterials verwendet. Der feste Gärrest wird im Allgemeinen nachkompostiert. Dazu muss dieser einen ausreichenden Strukturanteil und genügend organische Substanz enthalten. Bei Bedarf kann Grüngut, Material aus der Landschaftspflege oder Siebüberlauf aus der Kompostaufbereitung als Strukturmaterial zugegeben werden.