Studie zur Biogaserzeugung Biofilme erhöhen Stabilität und Effizienz

Wissenschaftler des Potsdamer Leibniz-Instituts für Agrartechnik haben erstmalig die mikrobiellen Lebensgemeinschaften in den methanogenen Biofilmen unterschiedlicher Biogasreaktoren untersucht und charakterisiert.

Potsdam – Neben neuen mikrobiologischen Erkenntnissen über die Zusammensetzung und Entwicklung von Biofilmen, konnten Wissenschaftler des Potsdamer Leibniz-Instituts für Agrartechnik die stabilisierende und effizienzsteigernde Wirkung von Biofilmen für die Biomethanisierung nachweisen.

Das Projekt „Biofilme in Biogasanlagen – Struktur, Einfluss auf die Biogasausbeute und Optimierung technischer Systeme zur Rückhaltung der mikrobiellen Biomasse“, welches im Rahmen des Förderprogramms „Nachwachsende Rohstoffe“ vom Bundesministerium für Ernährung und Verbraucherschutz finanziell gefördert und durch den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe unterstützt wurde, zeigt dass sich auf allen Oberflächen im Biogasreaktor rasch Biofilme bilden. In diesen Biofilmen leben verschiedene Mikroorganismen, darunter gärende Bakterien und methanbildende Archaeen, in enger Symbiose. Zusammen gewährleisten sie einen effizienten Abbau von Biomasse zu Biogas.

Besonders effiziente mikrobielle Gemeinschaften im Biogasreaktor

Projektleiter Dr. Michael Klocke unterstreicht die Relevanz der Ergebnisse: „Unsere Forschungsergebnisse zeigen einen Weg zur weiteren Optimierung von Biogasreaktoren auf. Durch die Bereitstellung von geeigneten Aufwuchsflächen lässt sich die Biogas-Mikrobiologie gezielt steuern. Ziel muss die Ansiedlung besonders effizienter mikrobieller Gemeinschaften im Biogasreaktor sein, um eine optimale Prozesseffizienz zu erreichen.“

In einem dreijährigen Forschungsvorhaben haben die Potsdamer Forscher die Entwicklung solcher Biofilme in unterschiedlichen Reaktortypen und bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen untersucht. Das wissenschaftliche Interesse galt dabei insbesondere der Frage, wie die Entwicklung besonders effizienter Biofilme gezielt gefördert werden kann.

Eine Möglichkeit besteht darin, gezielt Aufwuchsträger in die Reaktoren einzubringen, beispielsweise Festkörper aus Kunststoff wie sie in der Abwasserwirtschaft eingesetzt werden. Das Einbringen von zusätzlichen Aufwuchsflächen bewirkte in allen untersuchten Biogasanlagen eine Stabilisierung der Gärsäureproduktion und der Methanbildung. Insbesondere bei mittleren Betriebstemperaturen von etwa 37 °C, konnte im Vergleich zur Kontrolle ohne zusätzliche Aufwuchsflächen eine deutliche Erhöhung sowohl der Biogasbildung insgesamt, als auch des Gehalts an Methan erreicht werden.

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