{"id":1302,"date":"2012-06-08T11:27:20","date_gmt":"2012-06-08T09:27:20","guid":{"rendered":"http:\/\/cepal.lu\/WordPress3\/?p=1302"},"modified":"2013-07-03T15:52:32","modified_gmt":"2013-07-03T13:52:32","slug":"crp-gabriel-lippmann-biogas-kompetenzzentrum-der-grosregion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/centralepaysanne.lu\/WordPress3\/?p=1302","title":{"rendered":"CRP-Gabriel Lippmann \u2013 Biogas-Kompetenzzentrum der Gro\u00dfregion (08.06.2012)"},"content":{"rendered":"

Optimierung des Verg\u00e4rungsprozesses steht bei der Forschung im Vordergrund<\/em><\/h3>\n

\"\"<\/a>(hl).- Seit sechs Jahren betreibt die \u00f6ffentliche Forschungseinrichtung Centre de Recherche Public \u2013 Gabriel Lippmann wissenschaftliche Untersuchungen im Bereich Biogaserzeugung. Seither hat sich das Forschungszentrum mit Sitz in Belvaux einen Namen gemacht in der Gro\u00dfregion. Da der Verg\u00e4rungsproze\u00df sehr komplex ist und die Fehlerquellen vielf\u00e4ltig sind, hat man von jeher den Fokus auf die Optimierung des Verg\u00e4rungsprozesses und die Fehlervermeidung als Schwerpunkte der Forschung gelegt, die nicht nur aus Grundlagenforschung besteht, sondern mitunter einen direkten Praxisbezug hat. Und hierf\u00fcr ist die Entwicklung einer \u201eelektronischen Nase\u201c ein gelungenes Beispiel f\u00fcr anwendungsbezogene Forschung. Mit diesem mobilen, handlichen Me\u00dfger\u00e4t kann man anhand weniger Parameter in Echtzeit bestimmen, ob der Verg\u00e4rungsproze\u00df optimal verl\u00e4uft oder aber aus dem Ruder zu laufen droht \u2013 und zwar lange bevor die St\u00f6rung von au\u00dfen bemerkt werden kann.<\/p>\n

De Letzeburger Bauer (LB) unterhielt sich mit Dr. Lucien Hoffmann, der als Direktor des D\u00e9partement Environnement et Agro-biotechnologies<\/em> (EVA) auch f\u00fcr die Forschung der Biogasarbeitsgruppe um Dr. Philippe Delfosse zust\u00e4ndig ist, \u00fcber die Aktivit\u00e4ten der Forschungseinrichtung in Sachen Biogas.<\/p>\n

LB: Dr. Hoffmann, was sind die derzeitigen Aktivit\u00e4ten des CRP – Gabriel Lippmann im Bereich der Biogasforschung?<\/em><\/p>\n

Dr. Hoffmann: Wir haben verschiedenste Forschungsaktivit\u00e4ten im Biogasbereich und sind bestrebt, den ganzen Zyklus abzudecken, von der Substratseite \u00fcber die Verg\u00e4rung bis zur Valorisierung der G\u00e4rreste. Zum einen untersuchen wir in unserem Labor Substrate und Substratmischungen auf Methanausbeute und die chemische Zusammensetzung des Biogases. Zum anderen simulieren wir den G\u00e4rproze\u00df in unseren eigens f\u00fcr unsere Zwecke gefertigten Forschungsg\u00e4rbeh\u00e4ltern und untersuchen verschiedenste Einfl\u00fcsse auf die Biogasentstehung, um den Proze\u00df zu optimieren. Und schlie\u00dflich forschen wir an der Fehlererkennung im G\u00e4rproze\u00df und wie man solchen Fehlern vorbeugen kann \u2013 ein sehr wichtiger Faktor bei der wirtschaftlichen Optimierung der Biogasproduktion. In diesem Kontext haben wir vor zwei Jahren das Konzept \u201eBiogasdoktor\u201c aus der Taufe gehoben, das nicht nur hierzulande, sondern auch in Frankreich auf eine sehr positive Resonanz st\u00f6\u00dft.<\/p>\n

Unsere Forschung ist zwar nicht unbedingt kurzfristig, aber wenigstens mittel- bis langfristig auf Praxisbezug ausgerichtet: Die Fragen, die wir uns stellen, sollen praktische Fragen beantworten.<\/p>\n

LB: Besonders prestigetr\u00e4chtig scheint ja die \u201eelektronische Nase\u201c zu sein, f\u00fcr die Sie nun einen Innovationspreis erhalten haben…? <\/em><\/p>\n

Dr. Hoffmann: Ja, die \u201eelektronische Nase\u201c ist etwas besonderes und wurde bei uns in zwei Jahren entwickelt. Der Hintergrund ist folgender: W\u00e4hrend des G\u00e4rprozesses k\u00f6nnen unterschiedlichste St\u00f6rungen auftreten und wenn die G\u00e4rung durch solche St\u00f6rungen gestoppt wird und ein G\u00e4rbeh\u00e4lter entleert werden mu\u00df, entstehen f\u00fcr den Betreiber enorme Zusatzkosten.<\/p>\n

Wir haben in unserem Labor herausgefunden, da\u00df die verschiedenen Bakterienst\u00e4mme, die bei der Methanbildung eine Rolle spielen, f\u00fcr ganz bestimmte Muster an einer Reihe von fl\u00fcchtigen organischen S\u00e4uren, sogenannten VOX verantwortlich sind. So k\u00f6nnen wir an den Mustern dieser fl\u00fcchtigen S\u00e4uren aus der Gasphase des G\u00e4rbeh\u00e4lters ablesen, ob der G\u00e4rproze\u00df im Optimum verl\u00e4uft oder ob sich etwa die eine oder andere der vier relevanten Bakteriengruppen nicht g\u00fcnstig entwickeln und deshalb ein Totalausfall des G\u00e4rprozesses droht. Wenn man den Fehler im G\u00e4rproze\u00df fr\u00fch genug bemerkt, ist noch ein Gegensteuern m\u00f6glich, so da\u00df der Proze\u00df aufrechterhalten werden kann.<\/p>\n

Das mobile Ger\u00e4t, das wir f\u00fcr die Bestimmungen der S\u00e4uremuster entwickelt haben, ersetzt den Gaschromatographen, der viel zu gro\u00df f\u00fcr einen mobilen Einsatz w\u00e4re. Die jeweiligen S\u00e4uremuster werden vom Ger\u00e4t visualisiert, so da\u00df auch Laien, die von Chemie nicht viel verstehen, die Me\u00dfwerte interpretieren k\u00f6nnen, z.B. bei einer \u00dcbers\u00e4uerung im G\u00e4rbeh\u00e4lter, der sogenannten Acidose.<\/p>\n

LB: Ist dieses Ger\u00e4t reif f\u00fcr den Praxiseinsatz?<\/em><\/p>\n

Dr. Hoffmann: Es ist im Grunde praxisreif, aber an eine industrielle Produktion ist kurzfristig noch nicht zu denken. Wir haben beim nationalen Patentamt ein Patent f\u00fcr die elektronische Nase angemeldet und erwarten einen positiven Bescheid. Dann w\u00e4re das Verfahren ein Jahr lang international gesch\u00fctzt. In einem weiteren Schritt versuchen wir Partner in der Industrie zu finden, die diese Erfindung kommerzialisieren wollen. Die US-Firma, auf deren Komponenten unsere elektronische Nase beruht, hat bereits Interesse angemeldet. Wir spielen auch mit dem Gedanken, unsere Erfindung n\u00e4chstes Jahr beim europ\u00e4ischen Patentamt anzumelden. Unser Ziel ist eine Me\u00dftechnik, die f\u00fcr jeden Biogasanlagenbetreiber bezahlbar bleibt.<\/p>\n

LB: Reiht sich die elektronische Nase ein in Ihr Konzept \u201eBiogasdoktor\u201c?<\/em><\/p>\n

Dr. Hoffmann: Ja, die elektronische Nase ist quasi so etwas wie Krankheitsprophylaxe, ein Fr\u00fchwarnsystem. Verschiedenste Proze\u00dfst\u00f6rungen k\u00f6nnen auftreten, wie z.B. falsche Temperaturregulierung, \u201e\u00dcberf\u00fctterung\u201c der Methanbakterien im G\u00e4rbeh\u00e4lter, ein zu niedriges C\/N-Verh\u00e4ltnis der Substratmischung, also ein zu hoher Stickstoffanteil, usw. Mit der elektronischen Nase geht man den Fehlerursachen auf den Grund und kann gezielt beraten, was momentan zu tun ist, damit der Patient schnell wieder ins Lot kommt. Wir sind daran interessiert, die elektronische Nase mittelfristig als Serviceleistung in der Gro\u00dfregion anzubieten. Diesbez\u00fcglich w\u00fcrden wir gegebenenfalls eine Marktstudie vorschalten, um das Nachfragepotential zu ermitteln.<\/p>\n

Wenn die Proze\u00dfst\u00f6rung zu sp\u00e4t bemerkt wird, kommt die \u201eBiogas Ambulanz\u201c zum tragen. Vor Ort wird diagnostiziert, was dem Patienten fehlt. Es werden verschiedene Werte bestimmt: pH-Wert, Pufferkapazit\u00e4t, Ammonium-Stickstoff, elektrische Leitf\u00e4higkeit und Temperatur im G\u00e4rbeh\u00e4lter sowie die chemische Zusammensetzung des Gases. Daraus ergibt sich die Diagnose, aus der Empfehlungen f\u00fcr den Betreiber abgeleitet werden.<\/p>\n

Wir arbeiten im Rahmen von \u201eBiogasdoktor\u201c seit mehreren Jahren mit der Biogasvereenegung und dem ASTA-Laboratorium erfolgreich zusammen. 2010 wurden von unserem Team drei F\u00e4lle von Acidose und ein Fall von Alkalose in luxemburgischen Biogasanlagen festgestellt. Die Betreiber sind stets sehr dankbar f\u00fcr die kompetente Beratung. Unser Ziel ist es, diese Vor-Ort-Beratung in der Gro\u00dfregion als kommerzielle Serviceleistung anzubieten.<\/p>\n

Unter dem Motto \u201eFarmer Biogas Schools\u201c bieten wir zudem ein Praxistraining an. Hierbei geht es um Proze\u00dff\u00fchrung, das Interpretieren von chemischen und physikalischen Parametern, die richtige Substratmischung, die Vermeidung von Proze\u00dffehlern und letztlich die wirtschaftliche Optimierung durch Optimierung der Proze\u00dff\u00fchrung. Dieses Training, das wir auch schon in mehreren franz\u00f6sischen Schulungszentren durchgef\u00fchrt haben, kommt bei den Praktikern ebenfalls sehr gut an.<\/p>\n

LB: Ein Transport zur Klinik ist beim speziellen Patienten Biogasanlage wohl nicht m\u00f6glich. Was ist also unter \u201eBiogas Hospital\u201c zu verstehen?<\/em><\/p>\n

Dr. Hoffmann: Wir fassen darunter all das zusammen, was uns hilft, den G\u00e4rproze\u00df zu verstehen und zu optimieren. Dazu geh\u00f6rt die Ermittlung des Biogaspotentials eines Substrats, die Wechselwirkungen zwischen Substraten und deren chemische Zusammensetzung und die Forschung in Sachen Proze\u00dfoptimierung, bei der die Situation in den Praxisanlagen simuliert wird.<\/p>\n

LB: Sie arbeiten auch an Interreg-Projekten mit. Was wird bei diesen Projekten im einzelnen untersucht?<\/em><\/p>\n

Dr. Hoffmann: Wir sind Projektpartner in den Interreg-Projekten Enerbiom und Optibiogaz. Bei Enerbiom geht es um die nachhaltige Energiepflanzenproduktion, insbesondere im Hinblick auf Regionen, in denen Umweltaspekte bei der Agrarproduktion eine Rolle spielen. Wir haben hierf\u00fcr verschiedenste Energiepflanzen im Laborma\u00dfstab auf Methanausbeute untersucht, dies in unseren 2-Liter-Reaktoren, die w\u00e4hrend 30 Tagen beprobt werden, um den energetischen Output eines Substrats messen zu k\u00f6nnen. Parallel haben wir Untersuchungen zur Verbesserung des G\u00e4rprozesses mit unseren 200 Liter fassenden Versuchsg\u00e4rbeh\u00e4ltern angestellt.<\/p>\n

Beim Interreg-Projekt Optibiogaz sind wir ebenfalls zust\u00e4ndig f\u00fcr die Optimierung des G\u00e4rprozesses, wiederum anhand einer Simulation mit unseren Versuchsg\u00e4rbeh\u00e4ltern. Der gesamte Proze\u00dfverlauf wurde hierbei automatisch aufgezeichnet mit t\u00e4glichen Proben. Auf diese Weise erm\u00f6glichen wir eine Online-Kontrolle f\u00fcr den Proze\u00dfverlauf.<\/p>\n

LB: Welche Projekte sollen noch k\u00fcnftig in Ihrem Hause bearbeitet werden?<\/em><\/p>\n

Dr. Hoffmann: Derzeit arbeiten wir an einem Kompartiment-System f\u00fcr die Biogaserzeugung. Beim Biomasseabbau in der Biogasanlage hat man es mit vier Etappen zu tun. In der ersten Etappe sind es die hydrolytischen, im zweiten die fermentativen, im dritten die acetogenen Bakterien, die in Aktion treten. Die eigentlichen Methanbildner kommen erst in der vierten Etappe zum Tragen. In jeder Etappe sind also andere Bakterienst\u00e4mme wirksam, die wiederum unterschiedliche Anspr\u00fcche an ihre Umwelt haben. Dies versuchen wir mit unserem neuen Projekt \u201eGaspop\u201c, das vom nationalen Forschungsfonds gef\u00f6rdert wird, zu ber\u00fccksichtigen, indem wir einen Versuchsg\u00e4rreaktor testen, wo diese unterschiedlichen St\u00e4mme in einem eigenen Kompartiment ihr Idealmilieu vorfinden, wo sie also optimal gedeihen. Wir hoffen, auf diese Weise den Abbau der Biomasse und somit die Biogasproduktion beschleunigen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n

Au\u00dferdem wollen wir ein Projekt starten, bei dem das Potential einer Kombination von Biogas- und S\u00fc\u00dfwasseralgenproduktion untersucht werden soll. Die Idee ist folgende: in einem geschlossenen System sollen die Algen produziert werden, und zwar auf Basis der G\u00e4rreste aus der Biogasanlage und des dort in den G\u00e4rbeh\u00e4ltern frei werdenden Kohlendioxids. Die Algen wiederum werden regelm\u00e4\u00dfig geerntet und zur Biodieselproduktion verwendet. So erh\u00e4lt man ein geschlossenes System, das die kombinierte Produktion von Biomethan und von Biodiesel erm\u00f6glicht. Von Seiten deutscher und kanadischer Unternehmen gibt es ein potentielles Interesse, eine entsprechende Pilotanlage in Luxemburg zu betreiben.<\/p>\n

Ein weiteres Forschungsgebiet wird die Valorisierung der G\u00e4rreste sein, und zwar \u00fcber dieses Pilotprojekt hinaus. Dabei geht es auch um die Unbedenklichkeit der G\u00e4rreste bei einer D\u00fcngerverwendung, insbesondere auch aufgrund der Schwermetall- und Antibiotikagehalte sowie der Pr\u00e4senz von Pflanzenkrankheitserregern bei der Verwendung von organischen Abf\u00e4llen von Privathaushalten wie von Industrien.<\/p>\n

Wir haben bereits Versuche gemacht in Sachen Temperaturempfindlichkeit von Pflanzenviren und -bakterien bei der Biogaserzeugung.<\/p>\n

LB: Die luxemburgische Regierung hat ehrgeizige Ziele zum Ausbau der Erneuerbaren Energien gesteckt, bei denen Biogas ebenfalls eine wichtige Rolle spielt. Sehen Sie noch ein gro\u00dfes Potential f\u00fcr weitere Biogasanlagen?<\/em><\/p>\n

Dr. Hoffmann: Es besteht eigentlich noch Potential f\u00fcr einen Ausbau, aber es gibt auch potentielle Stolpersteine. Die Substratverf\u00fcgbarkeit ist das gr\u00f6\u00dfte Problem. Ohne organische Abf\u00e4lle bzw. Reststoffe ist ein wirtschaftlicher Betrieb der Anlagen nicht m\u00f6glich. Zudem gilt es, auf Mais-Monokulturen zu verzichten.<\/p>\n

Wenn bei begrenzter Substratverf\u00fcgbarkeit der Bereich der organischen Abf\u00e4lle von amtlicher Seite zu restriktiv gehandhabt wird, werden Biogasanlagen k\u00fcnftig nicht mehr genutzt. Die Nutzung und der regionale Bezug solcher Abf\u00e4lle mu\u00df gew\u00e4hrleistet werden. Nur dann macht ein weiterer Ausbau im Biogasbereich Sinn.<\/p>\n

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