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Ein Anfang Oktober gestartetes Verbundvorhaben wird in den nächsten drei Jahren die Wirkmechanismen von Enzymen bei der Vergärung feststoffreicher Substrate in Biogasanlagen untersuchen. Die Erwartungen sind hoch: Viele Betreiber von Biogasanlagen setzen bereits heute Enzyme zur effizienteren Energieerzeugung ein. Die vielversprechenden Laborergebnisse lassen sich jedoch nicht ohne Weiteres auf die Praxis übertragen.

Insbesondere bei der Vergärung strukturreicher Substrate, wie Festmist, Sudangras oder Getreideganzpflanzensilage soll der Einsatz von Enzymen den Aufschluss von Hemicellulosen und Cellulosen beschleunigen und auch die Fließfähigkeit im Reaktor erhöhen. In Laboruntersuchungen zeigte der Einsatz von Enzymen eine Steigerung der Biogasausbeute bis zu 40 %. Um diese positiven Effekte auch in der Praxis erzielen zu können, müssen Reaktionsmechanismen von Enzympräparat und Substrat im Reaktor jedoch noch besser verstanden werden.

„Viele Prozesse im Biogasreaktor finden immer noch quasi in einer Black Box statt. Im Moment können wir nicht sagen, ob die effizienzsteigernde Wirkung ausschließlich auf die direkte Wirkung von Enzymen zurückzuführen ist oder ob es sich um multikausale Effekte handelt. Wir müssen diese Prozesse verstehen lernen, um Enzyme gezielt zur Effizienzsteigerung im Prozess einsetzen zu können“, so Monika Heiermann, Koordinatorin des Verbundvorhabens am Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim (ATB).

Neben der Analyse der Enzymwirkmechanismen geht es den Forschern darum, den optimalen Zeitpunkt und Ort der Enzymanwendung im Prozess zu definieren und Kenntnisse über die Wirkung von Enzymen auf die Viskosität von Substraten zu gewinnen. Wenn durch den Enzymeinsatz in Praxisanlagen die Schwimmdeckenbildung verringert werden kann, sinkt der Aufwand für die Rührtechnik und damit der Energiebedarf der Anlage.

„Enzyme sollen nicht nur zur Reduzierung von Betriebskosten beitragen, sondern auch zur Erhöhung der Betriebssicherheit und Sicherung der Prozessstabilität“, fasst Monika Heiermann die hohen Erwartungen an die Anwendung von Enzympräparaten zusammen. „Anhand der ermittelten Daten werden wir Stoff- und Energiebilanzen erstellen, die erstmals eine umfassende wirtschaftliche und verfahrenstechnische Bewertung des Enzymeinsatzes ermöglichen sollen.“