Ammoniak entsteht beim Abbau eiweißreiche Substrate. Zu diesen zählen nicht nur Geflügelkot, Pferdekot und Schweine- und Rindergülle, sondern auch Grassilage, Ganzpflanzensilage und Getreide. Körnermais und CCM zählen ebenso zu den eiweißreichen Futtermittel. Zuviel als auch zuwenig Eiweiß kann zu Problemen im Fermenter führen.
Die Bakterien im Fermenter bauen das Eiweiß der Substrate zu Aminosäuren ab und diese zu Ammonium-N bzw. Ammoniak abgebaut. Ammonium-N und Ammoniak stehen im chemischen Gleichgewicht zueinander und wandeln sich ineinander um. Wieviel Ammoniak sich im Fermentersubstrat befindet hängt dabei von der Temperatur und dem pH-Wert ab; bei hohen Temperaturen liegt der Gleichgewicht mehr auf der Seite Ammoniaks.
Da Ammoniak Temperatur und pH-Wert abhängig ist, wird während der Laboruntersuchung des Fermentersubstrates das gesamte Ammoniak in Ammonium-N umgewandelt und auch nur der Ammonium-N Gehalt auf dem Laborergebnis angegeben. Der optimale Ammonium-N Gehalt für Biogasanlagen, egal ob mesophil oder thermophil liegt zwischen 2 und 3 % in der Trockenmasse.
Liegt der Gehalt des Ammonium-N unter 2% der TM, dann fehlt vorallem den Hydrolysebakterien die Aminosäuren um bakterieneigenes Eiweiß zu produzieren. Das Eiweiß ist der Rohstoff aus dem die Exo-Enzyme bestehen, die das Substrat aufspalten.
Bei geringen Ammonium-N Gehalten werden weniger Exo-Enzyme produziert, das Substrat wird langsamer aufgespalten und kann quellen. Dadurch wird der Fermenter dickflüssig.
Abhilfe bringt hier der Einsatz von Harnstoff, wichtig ist beim Einsatz von Harnstoff, dass der Ammonium-N Gehalt langsam gesteigert werden und der Harnstoff regelmäßig eingesetzt wird.
Ist der Gehalt größer als 3% der TM kommt die Temperatur mit ins Spiel: Große Mengen an Ammoniak wirkt als Zellgift und hemmen die Hydrolysebakterien. Um sich zuschützen, reduzieren diese ihren Stoffwechsel und der Fermenter wird dickflüssig.
Gleichzeitig gast Ammoniak aus und gelangt in das Biogas. Bei nicht optimaler Kühlung gelangt es so in den Motor und wirkt genauso korrosiv wie Schwefelwasserstoff.
Doch was sind große Mengen? Bei thermophile Biogasanlagen ist bei Gehalten ab 3% Ammonium-N in der TM von Fermenteruntersuchungen mit einer so starken Hemmung zu rechnen, das der Einsatz des Ammoniakbinders wirtschaftlich sinnvoll ist.
Der Ammoniakgehalt im Biogas, gemessen am Fermenter, lässt ebenfalls Rückschlüsse auf die Hemmung zu. Im Bild auf der linken Seite betrug der Ammoniakgehalt über 600 ppm bei einer 500 kW Biogasanlage. Nach einer Aufdüngung mit 75 kg Ammoniak-Binder 1.0 und einer Dosierung von 25 kg alle zwie Tage lag die Belastung innerhalb kurzer Zeit bei nur noch 350 ppm.