Methanerzeugung


Optimierung der Methanerzeugung aus Energiepflanzen mit dem Methanenergiewertsystem

Das vorliegende Projekt untersucht den Methanertrag der Energiepflanzen Sonnenblumen, Wiesengras, Weizen, Triticale, Roggen und Mais. Alle Energiepflanzen wurden im Verlauf der Vegetation zu vier bis sechs verschiedenen Zeitpunkten geerntet. Zu jedem Erntezeit-punkt wurden Ertragsmessungen durchgeführt, sowie Biomasseproben zur Silagenbereitung und späteren Inhaltsstoffanalyse gewonnen. Die spezifische Methanausbeute wurde mit Hilfe von Eudiometer-Messzellen bestimmt. Für alle untersuchten Energiepflanzen wurden der Methanhektarertrag und der optimale Erntezeitpunkt ermittelt.

Von den untersuchten Energiepflanzenarten zeigte Mais die höchsten Biomasse- und Methanerträge je Hektar (bis 31 t TM ha-1 und bis 12.657 Nm3 CH4 ha-1). Mit Sonnenblumen wurden rund 30% des Methanhektarertrages von Mais erzielt und mit Getreide oder intensiv bewirtschafteten Wiesengras ca. 26,5%. Innerhalb der Energiepflanzenarten zeigten sich Variationen im Methanhektarertrag von 6 bis 38%, abhängig von Sorte, Anbaustandortes, Bewirtschaftungsintensität oder Erntezeitpunktes. Der richtigen Sortenwahl und dem opti-malen Erntetermin kommt für eine wirtschaftliche Biogaserzeugung eine große Bedeutung zu.

Die Wirkung von Vorbehandlungsmaßnahmen (Ansäuerung, Hitzebehandlung, Mikrowel-lenbestrahlung, Tonmineralenzugabe) auf die spezifische Methanausbeute wurde untersucht. Die Hitze, Mikrowellen und Säure sollen einen Voraufschluss der Rohfaserfraktion bewirken und so die Verfügbarkeit der Nährstoffe verbessern. Die Ergebnisse deuten an, dass diese Wirkung nur bei Wiesengras und Sonnenblumen zu erreichen ist, nicht aber bei Getreide. Durch Tonmineralzusatz wurde die spezifische Methanausbeute aller Energiepflanzen gesteigert.

Mit den Daten aus dem vorliegenden Projekt konnte das Methanenergiewertmodell für Mais soweit fortgeführt werden, dass es nun in der Praxis eingesetzt werden kann. Die Datengrundlage für die Schätzung des Methanenergiewertes von Getreide, Sonnenblumen und Wiesengras erfordert für die Praxisreife weitere Untersuchungen. Der Einfluss des Eiweiß:Energie-Verhältnisses auf das spezifische Methanbildungsvermö-gen und auf die Biogasqualität wurde mit Hilfe von Mischungen aus eiweißreicher Kleegrassilage und energiereicher Maissilage untersucht. Es zeigte sich, dass je höher der Anteil an Maissilage in der Mischung lag, desto höher war der spezifische Methanertrag und je höher der Einweißgehalt bzw. der Anteil an Kleegrassilage in der Gärgutmischung, desto niedriger lag der Methangehalt im produzierten Biogas und desto höher der Schwefelwasserstoff- und Ammoniakgehalt.

Um dauerhaft Erfolg zu bringen, muss der Energiepflanzenanbau nach den Grundsätzen nachhaltiger Fruchtfolgen gestaltet sein. Im vorliegenden Projekt wurden daher standortan-gepasste biologische und konventionelle Modellfruchtfolgen unter der Einbeziehung von Möglichkeiten des Energiepflanzenanbaues als Haupt- und Zwischenfrüchte entwickelt. Die Ergebnisse des vorliegenden Projektes zeigen auf, dass die Biogaspotentiale von Energiepflanzen größer sind als bislang angenommen. Nach den vorliegenden, neuen Kalkulationen zu integrierten Biogaserzeugungssystemen ergibt sich ein jährliches Gesamtpotential von 4,8 Mio. t ROE bzw. 4,8 Mrd. m3 Methan. Das bedeutet, wenn die Potentiale der Biogaserzeugung genutzt werden würden, wäre es möglich in Österreich pro Jahr mehr als 16 Mio. t CO2-Emissionen einzusparen. Dies entspricht exakt dem derzeitigen Reduktionsbedarf Österreichs, um das Kyoto-Ziel zu erreichen.