Teilprojekt 1: ELAST 2P- SVT Entwicklung der Sensor-, 2. Verbundtreffen Teilprojekt 1: Entwicklung der Sensor-, Steuerungs-, Regel- und Verfahrenstechnik zur lastabhängigen Methanproduktion in zweiphasigen Systemen ELAST 2P- SVT Jonas Lindner, Benjamin Rößler Dr. Simon ZIELONKA, Dr. Andreas LEMMER Das Projekt wird gefördert mit Mitteln des BMBF Projektträger: Forschungszentrum Jülich GmbH 1

4 Arbeitspakete Arbeitspakete Arbeitspaket 4 Arbeitspaket 2 Sensection AG Stockel 2012

Arbeitspaket I Abtrennung der Intermediate im Fermenter: Untersuchung der Einflüsse verschiedener Filter (Porengrößen, Materialien) und Substrate auf die Abtrennung der Intermediate

Aufbau der Versuchsanlagen Arbeitspaket I Aufbau der Versuchsanlagen Aufbau 2 Anlagen Typ „FABES 2“ Einbau eines automatischen Feststoffaustrags Versuche zur Abtrennung der Intermediate Auswahl und Beschaffung der Filtermaterialien Test von 3 Maschenweiten und 3 Substrate Langzeittest des optimierten Systems

Arbeitspaket I

Versuchsplan Anlage 1 Anlage 2 Dauer Maschenweite Substrat Arbeitspaket I Anlage 1 Anlage 2 Dauer Maschenweite Substrat Testphase 25 d 25 µm Heu/Stroh Anfahrphase 1 15 d Versuchsphase 1 20 d Anfahrphase 2 50 µm Mais 100 µm Zuckerrübe Versuchsphase 2 Anfahrphase 3 100 µm 50 µm Versuchsphase 3 Anfahrphase 4 Versuchsphase 4 Anfahrphase 5 Versuchsphase 5 Anfahrphase 6 Versuchsphase 6 Anfahrphase 7 Versuchsphase 7 Anfahrphase 8 25 µm Versuchsphase 8 Anfahrphase 9 Versuchsphase 9

Versuchsdurchführung Arbeitspaket I Neustart zwischen jedem Versuchsdurchgang 70 l Wasser / 20 l Dünngülle 140 g Milchsäure / 160 g Essigsäure 2 kg Maissilage Raumbelastung 7,5 kgoTS m-3 d-1 Fütterungsmenge 770 g d-1 (385 g Heu / 385 g Stroh) Soll-pH-Wert Hydrolysefermenter 5,75 Austauschvolumen 1 l Sperrzeit 90 min Temperatur Hydrolysefermenter 60 °C Methanreaktor 38 °C

Erfasste Parameter Arbeitspaket I Substrat Gärrest Hydrolysefermenter Methanreaktor Erfasste Paramter Frischmasse 1 x pro Tag Gaszusammensetzung Gasmenge pH-Wert 1 x pro Minute Temperatur Redox Potential (nur Anlage 1) Austauschmenge Austauschvorgang Laboranalysen TS/oTS 1 x pro Woche Weender/ van Soest 1 x pro Versuchsphase Theo. Biogasertrag FFS/Alkohole/ Zuckerverbindungen 1 x Woche (außer Heu/Stroh) 3x pro Woche CSB Pufferkapazität 1x pro Woche TC/TOC Partikelgrößenverteilung

Erste Ergebnisse Arbeitspaket I

Erste Ergebnisse Arbeitspaket I

Erste Ergebnisse Arbeitspaket I

Erste Ergebnisse Arbeitspaket I

Schnittstellen mit Verbundpartnern Arbeitspaket I Schnittstellen mit Verbundpartnern Derzeit kein weiterer Abstimmungsbedarf vorhanden

Arbeitspaket I Zeitplan

Arbeitspaket II Aufschluss der Faserstoffe: Untersuchung zum Einfluss einer mechanischen und enzymatischen Aufbereitung der Gärreste auf die Methanausbeute

Aufbau des Teststandes Arbeitspaket II Aufbau des Teststandes Beschaffung der Korundscheibenmühle 08.03.2013 Testvermahlung im Technikum der Firma Fryma Koruma BATCH-Untersuchungen zur mechanischen und enzymatischen Aufbereitung Mechanische Aufbereitung Behandlung mit Pilzsporen Ermittlung der Gaserträge im HBT Untersuchungen zur mechanischen und enzymatischen Aufbereitung im zweiphasigen System Langzeittest des optimierten Systems

Testvermahlung Fryma Koruma Arbeitspaket II Testvermahlung Fryma Koruma Lochscheiben- mühle Zahnkolloid- mühle Muster 1 Muster 2 Muster 3 Lochscheibenmühle  Lochscheibenmühle Zahnkolloidmühle 30 % Gärrest 70 % Wasser  85 % Muster 1 15 % Gärrest Muster 1 

Testvermahlung Fryma Koruma Arbeitspaket II Testvermahlung Fryma Koruma Muster 1 Muster 2 Muster 3 Lochscheibenmühle  Lochscheibenmühle Zahnkolloidmühle 30 % Gärrest 70 % Wasser  85 % Muster 1 15 % Gärrest Muster 1 

Kugelmühle, Scheibenschwingmühle Arbeitspaket II Kugelmühle, Scheibenschwingmühle www.retsch.de www.retsch.de

Material Mahlwerkzeug Arbeitspaket II Gärrest Kugelmühlen Scheibenschwingmühlen Hersteller Retsch Fritsch Siebtechnik Aufgabemenge 80 g Gärrest 150 ml Wasser 100 g Gärrest 80 ml Wasser 70 ml Wasser 53,6 g Gärrest 130 ml Wasser 70 g Gärrest 60 ml Wasser ca. 80 g Gärrest 0 ml Wasser Mahldauer 10 min 5min 30 min 4 min 5 min ca. 5 min Material Mahlwerkzeug Stahl rostfrei Zirkonoxid Sinterkorund gehärteter Stahl

Nasssiebanalyse Siebturm: 6,3 mm 4 mm 2 mm 1mm 500 µm 250 µm 125 µm Arbeitspaket II Nasssiebanalyse Siebturm: 6,3 mm 4 mm 2 mm 1mm 500 µm 250 µm 125 µm 63 µm 25 µm www.fritsch.de

Aufbereitungsschritte Arbeitspaket II Aufbereitungsschritte Gärreste der Standartsubstrate (Maissilage, Heu/Stroh) aus den Versuchen zur Intermediatabtrennung 4 mechanische Aufbereitungsintensitäten Behandlung mit Pilzsporen 2-3 verschiedene Pilzsporen 2-4 unterschiedliche Zeit/Temperatur Kombinationen

Schnittstellen mit Verbundpartnern Arbeitspaket II Schnittstellen mit Verbundpartnern Auswahl und Beschaffung der Pilzsporen (Uni Hohenheim - IASP) Auswahl der Pilzsporen Festlegung der Wachstumsbedingungen Beschaffung der Pilzsporen

Arbeitspaket II Zeitplan

Arbeitspaket III Sensortechnik Kalibration eines NIRS-Sensors und/oder Akustischen Wellenleiter auf die CSB-Konzentration

Aufbau des Teststandes Arbeitspaket III Aufbau des Teststandes 15.03.2013 besuch bei der SENSACTION AG zur Festlegung der Parameter des Teststandes Beschaffung der Komponenten und Aufbau Kalibration des NIRS-Sensors und Schallwandlers auf CSB-Gehalt im Perkolat Produktion unterschiedlicher Perkolate Messung der Konzentrationen mit den Sensoren und im Labor Berechnung der Kalibrationsmodele durch G-CSC und SENSACTION AG Einbau Sensor in zweiphasiges System Lastabhängiger Betrieb Methanreaktor

Arbeitspaket III Aufbau Teststand

Erste Kalibrationsversuche Arbeitspaket III Erste Kalibrationsversuche Grundperkolat aus kontinuierlichen Hydrolysefermentern Zugabe von künstlichen organischen Säuren Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure Zugabe in 1.000 ppm Schritten bis 10.000 ppm Temperatur 60 °C, Durchfluss 10 l min-1 Laboranalysen GC-Analysen CSB-Analyse TC/TOC

Arbeitspaket III Zeitplan

Arbeitspaket IV Echtzeit Steuerung und Regelung Entwicklung einer Regelstrategie zur lastabhängigen Biogasproduktion

Abstimmung der Systemdaten Arbeitspaket IV Abstimmung der Systemdaten Treffen zwischen Hohenheim und G-CSC am 22.01.2013 Einrichten des Fernzugriffs für G-CSC Datenbank beim Rechenzentrum und Fernzugriff für G-CSC eingerichtet Entwicklung einer Regelstrategie für lastabhängigen Betrieb des Methanreaktors Lastabhängiger Betrieb Methanreaktor

Abgestimmte Systemparameter Arbeitspaket IV Abgestimmte Systemparameter Fütterung: Einsatszstoffe Fütterungsmenge Zirkulation MR: Parameter: Arbeitszeit Pausenzeit Festsoffentnahme: Entnahmemenge pH Regulierung: Parameter: Soll pH-Wert HF Sperrzeit Max. Zeit Soll Austauschvolumen Messwerte Ist pH-Werte Grenzfüllstände HF/MR Austauschvolumen Heizung HF/MR: Parameter: Solltemperatur Messwert Isttemperatur Rührwerk HF: Parameter: Arbeitszeit Pausenzeit sonstige Messwerte: pH-Wert MR Gasvolumen Gasqualitäten

Schnittstellen mit Verbundpartnern Arbeitspaket IV Schnittstellen mit Verbundpartnern Derzeit kein weiterer Abstimmungsbedarf vorhanden.

Arbeitspaket IV Zeitplan

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!