Charakterisierung von Stoffen hinsichtlich ihres Gasertrages bei anaerober Behandlung durch die Parameter Kohlenhydrate, Fett und Eiweiß

Band 17. Schriftenreihe des Lehrstuhls Abfallwirtschaft und des Lehrstuhls Siedlungswasserwirtschaft

Stephan Voß

Kurzübersicht

Band 17. Schriftenreihe des Lehrstuhls Abfallwirtschaft und des Lehrstuhls Siedlungswasserwirtschaft
ISBN: 978-3-938807-35-4
ISSN: 1862-1406
Veröffentlicht: Oktober 2006, 1. Auflage, Einband: Broschur, Seiten 184, Format DIN A5, Gewicht 0.3 kg
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Charakterisierung von Stoffen hinsichtlich ihres Gasertrages bei anaerober Behandlung durch die Parameter Kohlenhydrate, Fett und Eiweiß

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Details

Zum Geleit

Vor vier Jahren starteten mein Kollege Dr. Kraft und ich an der Bauhaus-Universität Weimar ein Promotionsprojekt zum Thema Anaerobtechnik. In der Praxis hatte sich nach vielen Jahren der Beschränkung auf die Klärschlammbehandlung diese Technik auch in der Abfallwirtschaft, Landwirtschaft und der Energiegewinnung aus nachwachsenden Rohstoffen etabliert. Es zeigte sich aber bald, dass eine Reihe von Problemfeldern nicht gelöst waren und einer dringenden Bearbeitung bedurften. Dies waren die Fragen der Steuerung der Anlagen, des Einfahrens und der Prognose über die Eignung von potentiellen Inhaltsstoffen.
Mit der Arbeit von Herrn Voß liegt nun die erste von vier Dissertationen aus diesem Forschungsschwerpunkt vor. Herr Voß hat sich mit dem Komplex der Eignung von Inhaltsstoffen und der zu erzielenden Gasausbeute beschäftigt. Dieses Thema ist spezifisch bei landwirtschaftlichen Biogasanlagen und Anlagen zur Verarbeitung von Mischungen aus Monochargen wichtig. In klarer Systematik zeigt Herr Voß die Entgasungsraten und Entgasungsverläufen für Monochargen und Mischungen auf. Er entwickelt in seiner Arbeit die Mengen- und Verlaufskurven und weißt nach, wie bei Mischungen diese zu überlagern sind, um eine Gesamtprognose zu erstellen.
Mit dem aufgestellten und geprüften Verfahrensschema ist dem Betreiber damit ein Instrumentarium in die Hand gegeben, seinen Anlagenbetrieb sicher zu gestalten und vor allem durch gezielte Produktmischungen seine Gasausbeute zu optimieren, vor allem aber Schwankungen zu glätten.
Die Arbeit von Herrn Voß stellt damit nicht nur neue wissenschaftliche Erkenntnisse zur Verfügung sondern auch ein hilfreiches Handwerkzeug für den Praktiker.
Weimar, im August 2006 Prof. Dr.-Ing. habil. Werner Bidlingmaier

 

Verzeichnisse
Inhaltsverzeichnis
Begriffsverzeichnis
Abkürzungen
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis

1 Einleitung und Problemstellung 1

2 Stand des Wissens der anaeroben Vergärung 3

2.1 Biologie des anaeroben Abbaus 3

2.1.1 Grundprinzip des Stoffwechsels und Funktionsweise der Enzyme 3
2.1.2 Stufen des anaeroben Abbaus 5

2.2 Einflussfaktoren auf den anaeroben Abbau 9

2.2.1 Temperatur 9

2.2.2 pH-Wert 11

2.2.3 Substratzusammensetzung 12

2.2.4 Ammoniak 12

2.2.5 Organische Säuren 14

2.3 Substrate für die anaerobe Vergärung 15

2.4 Erkenntnisse 16

3 Möglichkeit der Charakterisierung und Zusammensetzung der Inputstoffe 17
3.1 Charakterisierung und Prognose der Biogas-Zeit-Kurve 17

3.1.1 Charakterisierung der Inputstoffe 17

3.1.2 Beschreibung der Biogas-Zeit-Kurve 21

3.1.3 Möglichkeit der Prognose 24

3.2 Zusammensetzung der Inputstoffe 26

3.2.1 Kohlenhydrat – Einteilung und anaerober Abbau 27

3.2.2 Eiweiß – Einteilung und anaerober Abbau 33

3.2.3 Fett – Einteilung und anaerober Abbau 37

3.2.4 Möglichkeiten zur Bestimmung der Hauptkomponenten .40

3.2.4.1 Kohlenhydrat 41

3.2.4.2 Eiweißanteil 50

3.2.4.3 Fettanteil 53

3.3 Erkenntnisse 55

4 Material und Methoden 57

4.1 Versuchsgeräte und –apparaturen 57

4.2 Analytische Methoden 67
4.2.1 Allgemeine Methoden 67

4.2.2 Bestimmung der Hauptkomponenten 68

4.2.2.1 Kohlenhydrat 68

4.2.2.2 Eiweiß 68

4.2.2.3 Fett 72

4.3 Ausgangsmaterial 74

4.3.1 Impfschlamm 74

4.3.2 Kohlenhydrat - Stärke 74

4.3.3 Eiweiß - Gelatine 75

4.3.4 Fett - Sonnenblumenöl 75

4.4.4 Lebensmittel/ Speisereste 76

5. Experimentelle Untersuchungen, sowie Darstellung und Diskussion der Versuchsergebnisse 77
5.1 Versuchsziel 77

5.2 Experimentelle Untersuchungen 77

5.2.1 Versuchsprogramm 78

5.2.2 Einzelversuche 80

5.2.2.1 Kohlenhydrat 81

5.2.2.2 Eiweiß 84

5.2.2.3 Fett 87

5.2.2.4 Zusammenfassende Erkenntnisse der Einzelversuche . 91

5.2.3 Mischversuche 92

5.2.3.1 Kohlenhydrat – Eiweiß Gemisch 94

5.2.3.2 Kohlenhydrat – Fett Gemisch 98

5.2.3.3 Eiweiß – Fett Gemisch 104

5.2.3.4 Kohlenhydrat – Eiweiß – Fett Gemisch 109

5.2.3.5 Zusammenfassende Erkenntnisse der Mischversuche . 115

5.2.4 Lebensmittel 117

5.2.4.1 Untersuchung der einzelnen Lebensmittel 117

5.2.4.2 Untersuchung von Lebensmittelmischungen 130

5.2.4.3 Zusammenfassende Erkenntnisse der Versuche mit Lebensmitteln 138

6 Bewertung der Versuchsergebnisse und Schlussfolgerungen 139

7 Zusammenfassung und Ausblick 149

8 Literaturverzeichnis 153

Die Herausgeber:

Bauhaus-Universität Weimar
Professur für Abfallwirtschaft
Prof. Dr.-Ing. habil. Werner Bidlingmaier (Lehrstuhlleiter)
Coudraystraße 7
99421 Weimar
http://www.uni-weimar.de/Bauing/abfallw/
Bauhaus-Universität Weimar
Professur Siedlungswasserwirtschaft
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jörg Londong
Coudraystraße 7
99421 Weimar
http://www.uni-weimar.de/Bauing/siwawi/home/_home.htm

 

Erschienene Rezensionen

Vergärungstechnik
Stoffcharakterisierung nach Gasertrag

Im Rhombos-Verlag ist das Buch von "Charakterisierung von Stoffen hinsichtlich ihres Gasertrages bei anaerober Behandlung durch die Parameter Kohlenhydrate, Fett und Eiweiß" von Stephan Voß erschienen. Trotz des hohen Wissens- und Entwicklungsstandes der Vergärungstechnik existieren noch Wissenslücken. Die heute ungelösten Problemfelder betreffen u.a. Prozessstabilität bei schwankender Zusammensetzung der Eingangsstoffe und Beurteilung des Gärverhaltens von Substraten. Im Rahmen der Untersuchungen gilt es zu erörtern, ob es möglich ist, auf Grundlage der Kenntnisse über die Zusammensetzung aus Kohlenhydrat, Eiweiß und Fett des Inputstoffes auf den Verlauf der Biogasproduktion zu schließen.
(Zeitschrift "Entsorga", Heft 5 2007, http://www.entsorga-magazin.de/news/headlines/pages/index.pdf)

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