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Analyse und Modellierung der Biomethanisierung von pflanzlicher Biomasse (BioMetModell)

Subject Area Biological Process Engineering
Term from 2011 to 2015
Project identifier Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 202567229
 
Final Report Year 2016

Final Report Abstract

Höhere organische Raumbelastungen in den betriebenen technischen Fermentationssystemen korrelierten mit einem höheren Anteil der hydrogenotrophen Methanogenese sowie mit der zunehmenden Bedeutung der syntrophen Acetatoxidation. In Batchversuchen mit Biofilmmaterial aus dem kontinuierlichen System lieferte die syntrophe Acetatoxidation einen höheren Beitrag bei erhöhten Acetatkonzentrationen. Es konnte zusammenfassend bestätigt werden, dass der methanogene Abbauweg der mesophilen Vergärung abhängig von den Umweltbedingungen des Reaktors ist und somit im Gegensatz zu gängigen Modellvorstellungen (ADM1) variabel ist. Zum ersten Mal konnte die Biomasse- Aufenthaltszeit in Biofilmsystemen für die mesophile Vergärung als treibender Parameter für die Acetatoxidation nachgewiesen werden. Die Nutzung von δ13C-Biogasmessungen ist eine geeignete Methode zur in situ Quantifizierung des methanogenen Abbauweges in technischen Biogasreaktoren. Die mathematische Simulation erlaubt die Berechnung der spezifischen methanogenen Wege aus der Acetatspaltung und Kohlenstoffreduktion. Das neu entwickelte 12C13C Modell kann herangezogen werden a) als Indikator für eine spezifische Hemmung der jeweiligen methanogenen Gruppen; b) für die Optimierung von Biogasanlagen, so dass die maximalste CH4-Bildungsrate innerhalb beider Abbauwege erreicht wird und c) für die Identifizierung kinetischer Parameter des Acetatabbaus und der Methanogenese, so dass eine genauere Implementierung anaerober biokinetischer Modelle wie das ADM1 möglich ist.

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