Forschungs- und Innovationsprojekt
Gärbiologische Auswirkungen eines vermehrten Einsatzes von Zuckerrüben in Biogasanlagen

Erntefahrzeug mit Zuckerruebenhalde

Zuckerrübenernte

Verfahrenstechnische, gärbiologische und agrarökologische Auswirkungen eines vermehrten Einsatzes von Zuckerrüben in Biogasanlagen – Anlagenmonitoring und Systembewertung

Zuckerrüben werden in der Praxis vermehrt als Alternative zum Silomais und anderen Energiepflanzen für die Biogaserzeugung genutzt. Im Gegensatz zu faserreichen Substraten enthalten Zuckerrüben hauptsächlich Saccharose (ein Disaccharid aus Glucose und Fructose) und kaum schwer abbaubare Lignocellulose. Bei der Aufarbeitung und Silierung der Rüben werden die Zucker in Einfachzucker, Säuren und Alkohole umgesetzt. Diese Produkte sind im Zuckerrüben-Sickersaft besonders hoch konzentriert. Eine Beschickung von Biogasanlagen mit Zuckerrüben-Silage oder Zuckerrüben-Sickersaft ermöglicht demnach zwar eine schnelle Steigerung der Biogasproduktion, der Prozess kann dadurch aber auch leicht versauern. Die Auswirkungen eines vermehrten Zuckerrübeneinsatzes auf die Biogas bildenden Bakterien und Archaeen und damit auf die Prozessstabilität sind bisher kaum untersucht und sollen im vorliegenden Vorhaben geprüft werden.

Zielsetzung

  • Ermittlung gärbiologischer Limitationen und Risiken beim Einsatz von Zuckerrüben in Biogasanlagen
  • Überprüfung von bekannten Prozessindikatoren und Richtwerten für die Gärbiologie auf ihre Übertragbarkeit zur Vergärung von Zuckerrüben in der Praxis
  • Definition gegebenenfalls besser geeigneter molekularbiologischer Prozessindikatoren

Methoden

Es werden Proben aus im Forschungsvorhaben Biogasrüben Prozessoptimierung betriebenen Laborfermentern (stabiler und gestörter Prozess) und aus Praxisanlagen mit Zuckerrüben-Einsatz aus dem Projekt Biogasanlagen-Monitoring hinsichtlich folgender Parameter untersucht:

Einsatz von Zuckerrüben im Biogasprozess

  • Ermittlung der mikrobiellen Gesellschaftszusammensetzung zur Definition von Bioindikator-Organismen für den Prozesszustand mithilfe von molekularbiologischen Methoden (Nukleinsäuresequenz-Analysen und bioinformatische Zuordnung der Mikroorganismen)
  • Erfassung des Stresslevels der methanogenen Archaeen im Prozess anhand des Metabolischen Quotienten, Absicherung der bisherigen Definition für die Vergärung von Zuckerrüben (Nukleinsäureextraktion und RT-(q)PCR)
  • Überwachung der Aktivität bekannter oder prozessspezifisch zu definierender Bioindikator-Organismen (cDNA / DNA-Verhältnisse)
Projektinformation
Verbundvorhaben an der LFL zwischen AQU1c (Mikro- und Molekularbiologie, 1) und ILT2c (Technikfolgenabschätzung, 2)
Projektleitung: Dr. Michael Lebuhn (1), Dr. Mathias Effenberger (2)
Projektbearbeitung: Veronika Dollhofer (1), Gabriel Streicher (2)
Laufzeit: 01.07.2015 - 30.06.2018
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten (StMELF)
Fördernummer: N/15/06
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie (StMWI)
Fördernummer: BE/16/02