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Spurenelemente in Biogasanlagen

Der Mangel an Spurenelementen in Biogasanlagen ist die häufigste Ursache für Stress und schlechte Wirtschaftlichkeit.
Erfahren Sie mehr über den richtigen Einsatz von erfolgreichen Spurenelement-Mischungen.

Können die Bakterien aufgrund eines Mangels an Spurenelementen ihre Möglichkeiten nicht voll ausschöpfen, dann hat das Folgen:

  • Der Fermenter ist dickflüssig, deswegen laufen die Rührwerke öfter und länger.
  • Die natürlichen Überläufe sind verstopft, deshalb muss alles gepumpt werden.
  • Die Bakterien können während der Verweilzeit das Substrat nicht vollständig verstoffwechselt und es bilden sich Schwimmschichten im Endlager.
  • Das organisches Material im Endlager ist verlorene Energie. Um die elektrische Leistung zu erhalten, wird mehr gefüttert.

Spurenelementmangel ist nicht gleich Spurenelementmangel

Viele Betreiber sind frustriert, denn Sie haben schon Spurenelemente eingesetzt und dabei kaum einen Unterschied bemerkt. Selbst in einigen wissenschaftliche Arbeiten wurde schon nachgewiesen, dass Spurenelemente völlig nutzlos sind. Dafür gibt es drei Gründe:

  1. Die Biogasanlage hatte keinen Spurenelementmangel.
  2. Die eingesetzten Spurenelemente sind schlecht oder gar nicht bakterienverfügbar.
  3. Die Spurenelement-Mischung enthielt nicht genügend erst limitierende Spurenelemente.

Das wichtigste ist Werkzeug um die richtige Diagnose zu stellen, ist die Berechnung der Energiebilanz. Einem Blick in den Fermenter und das Messen des Wasserstoffgehaltes im Biogas vervollständigen das Bild. Schließlich kann dann noch eine Fermenteranalyse, mit der Untersuchung auf organische Säuren und Spurenelemente, erfolgen.

Der akute Spurenelementmangel

  • Die Energiebilanz ist schlecht; für den Gasertrag wird deutlich zuviel gefüttert.
  • Die Bläschenbildung im Fermenter ist hoch; denn neben Methan wird auch Kohlendioxid frei.
  • Die Fermenteroberfläche ist rau und die Viskosität im Fermenter hoch.
  • Der Wasserstoffgehalt bei der Gasanalyse liegt deutlich über 300 ppm.
  • Häufig steigen auch die Schwefelwasserstoffgehalte im Biogas an.
  • Der Essigsäuregehalt liegt über 1000 mg/l. Wenn der Spurenelementmangel schon länger besteht, dann liegen die Gehalte der Propionsäure und andere kurzkettige Fettsäuren über der Bestimmungsgrenze.
  • Bei einem primären akuten Spurenelementmangel liegen die Gehalte der erst limitierenden Spurenelemente deutlich unterhalb der Erfahrungswerte.

Der Betreiber erkennt den akuten Spurenelementmangel meist zuerst am unruhigen Motorlauf, denn durch den schlechten Methangehaltes kommt es immer wieder zu Aussetzern. Außerdem ist bei einer Fermenterprobe der Geruch von Essigsäure deutlich wahrnehmbar.

Jetzt muss der komplette Absturz verhindert werden:

  • Sofort die Futterzufuhr reduzieren und dabei bleiben bis der Methangehalt wieder steigt.
  • Mit Spurenelemente aufdüngen und dann regelmäßig einsetzen.
  • Vom Nachgärer oder dem Endlager rezirkulieren, das entspannt den Fermenter und bringt Pfuffer nach vorne.
  • Natriumbicarbonat, gelöschtem Kalk oder Branntkalk einsetzen, um den Abfall des pH-Wertes verzögern. (Bei der Menge handelt es sich um Paletten)

Werden die Gegenmaßnahmen schnell und konsequent angewendet und der pH Wert fällt nicht unter ein Wert von 7, dann läuft die Biogasanlage innerhalb weniger Tage wieder Volllast.

Der subakute Spurenelementmangel

Ein dickflüssiger und träge reagierender Fermenter deuten auf einen subakuten Spurenelementmangel hin: Die Anlage läuft zwar stabil, aber verbraucht ein wenig mehr Futter als Anlagen mit einer vergleichbaren Verweilzeit.
Eine Fermenteranalyse ist unkritisch: Die Gehalte an organischen Säuren sind nicht außergewöhnlich hoch und die Gehalte der essentiellen Spurenelemente entsprechen in etwa den Werten in der Tabelle:

ElementErfahrungswertEinheit
Eisen2000mg/kg TM
Natrium2000mg/kg TM
Kobalt1,8mg/kg TM
Selen0,8mg/kg TM
Molybdän3,0mg/kg TM
Nickel3,0mg/kg TM

Zeitweise läuft die Anlage sogar richtig gut, wie kommt das? Bei durchschnittlichen Raumbelastungen bis etwa 5 kg TM/m³ regelt sich der Stoffwechsel der Hydrolyse-Bakterien und der methanbildenden Bakterien gleichmäßig herunter: Die Hydrolyse-Bakterien produzieren gerade soviel Säuren, wie die Methan-Bakterien verstoffwechseln können. Es entweichen keine Säuren in das Substrat und deshalb können sie im Labor nicht gemessen werden. Der Abbau der Rohfaser ist jedoch langsamer und die Rohfaser hat ausreichend Zeit zu quellen; der Fermenter wird dickflüssig und die Energiebilanz wird schlechter.
Die organische Masse und der Gehalt der nativen Spurenelemente nimmt zu, damit auch die Gehalte der Spurenelemente im Fermenter. Jetzt arbeiten die Bakterien wieder zu 100% und bauen die gespeicherte Organik im Fermenter wieder ab; die Anlage läuft wieder eine Zeit problemlos.

Der subakute Spurenelementmangel schleicht sich langsam ein und besteht meist recht lange, da er schwer zu erkennen ist. Verfahrensbedingt ist er oft bei Anlagen mit betriebsindividuellen Spurenelementmischungen zu finden. Ein erfahrener Berater erkennt das nach einer Betriebsbegehung und wird eine Standardmischung, die sich an der Leistung der Biogasanlage orientiert, empfehlen. Bis der subakute Spurenelementmangel beseitigt ist dauert etwa eine Verweilzeit.

Der primäre Spurenelementmangel

Beim primären Spurenelementmangel sind die Gehalte der essentiellen Spurenelemente zu niedrig. Essentielle Spurenelemente bedeutet nichts anderes wie lebensnotwendig. Dazu zählen bei Biogasanlagen: Eisen, Kupfer, Zink, Mangan, der Kobold im Kobalt, Molybdän, Selen und Nickel.

Die Gehalte der Spurenelemente sind beim primären Spurenelementmangel nicht alle gleichzeitig zu niedrig, sondern es bremsen immer die Gleichen: Die erst limitierenden Spurenelementen Kobalt, Selen, Molybdän und Nickel.

Der sekundäre Spurenelementmangel

Der langjährige Berater Ihres Vertrauens macht regelmäßig Fermenteruntersuchungen und die Ergebnisse sind unauffällig? Der Fermenter ist aber trotzdem dickflüssig und die Energiebilanz ist unterdurchschnittlich. Das hört sich nach einem sekundärer und subakutem Spurenelementmangel an: Die Gehalte entsprechen den Erfahrungswerten, aber die Spurenelemente sind nicht bakterienverfügbar und deshalb haben die Bakterien einen Mangel und der Abbau ist gehemmt.
Die geschieht häufig, wenn eiweißreiche Rationen gefüttert werden und der Schwefelgehalt hoch ist. Das Sulfid bindet an die Spurenelemente und fällt diese aus. Aber auch Carbonate und Oxide rufen diese Effekte hervor.

Der verdeckte Spurenelementmangel

Sie setzen Spurenelemente ein, die Gehalte Ihres Fermenters sind hoch und Sie sind beruhigt. Der Fermenter ist aber träge, ist dickflüssig und quellt zwischen den Rührzeiten auf wie ein Hefeteig? Ihr Berater berechnet besser keine Energiebilanz? Egal wie günstig die Spurenelementmischung war, sie ist zu teuer.
Die Spurenelemente in dieser Mischung sind nicht oder nur schlecht bakterienverfügbar. Aus Unwissenheit geschieht dies häufig bei pulvrigen Mischungen, die ja auch recht einfach herzustellen sind.
Aber auch flüssige Mischungen können Spurenelemente enthalten die schlecht bakterienverfügbar sind. Dann nämlich wenn sie Komplexbildner enthalten, an denen sich die Bakterien die Zähne ausbeissen und deshalb an einem Spurenelementmangel leiden.

Kaufen Sie die richtige Spurenelement-Mischung – Eine Checkliste:

  • Die Spurenelemente sollten flüssig sein
    • Die Spurenelemente sind schon gelöst, also verteilen sie sich schnell und gleichmäßig im Fermenter und die Bakterien können sie sofort aufnehmen.
    • Die Dosierung mit einer Pumpe ist kinderleicht und regelmäßig.
    • Nach der TRGGS 529 ist diese Formulierung emissionsfrei, die sicherste Lösung.
  • Vergessen sie Fermenteranalysen, lesen Sie lieber im Kaffeesatz.
    • Die Mischung muss den Nettobedarf der Bakterien an den erst limitierenden Spurenelemente decken. Den Bedarf der Bakterien findet man aber nicht durch Fermenteranalysen heraus, diese sind höchsten ein Indiz, dass etwas nicht passen könnte.
    • Warum eine Wissenschaft aus der Dosierung machen, sie sollte sich an der Leistung orientieren.

P.S.: Mehr Geld und weniger Stress: Spurenelemente T