Forschungsprojekt zu Biogasanlagen für 2,86 Millionen Euro gestartet

Projektpartner bei „MOST“ (Modellbasierte Prozesssteuerung von Biogasanlagen) sind das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB), die Fakultät für Elektrotechnik der Helmut-Schmidt-Universität (HSU-HH), die CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik und Photovoltaik GmbH sowie die BlueSens gas sensor GmbH.

Ermöglicht wird das von HSHL-Prof. Dr. Dieter Bryniok geleitete Projekt durch eine Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung: Die Förderinitiative „BioProFi – Bioenergie – Prozessorientierte Forschung und Innovation“ im Rahmen des Förderkonzepts „Grundlagenforschung 2020+“ und des „6. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung“ finanziert rund 2,63 Millionen Euro des Gesamtprojektumfangs von 2,86 Millionen Euro. An die HSHL fließen hiervon für die Umsetzung 1,1 Millionen Euro. Das Verbundprojekt ist bis Ende September 2016 angelegt.

Viele der rund 8.000 Biogasanlagen in Deutschland werden nicht optimal betrieben, was sich zum Beispiel durch unvollständigen Substratabbau, mangelnde und schwankende Biogasausbeute, Übersäuerung oder Schaumbildung bemerkbar macht. Trotz der steigenden Zahl an Biogasanlagen in Deutschland ist ihr Betrieb daher oftmals nicht wirtschaftlich und in Abhängigkeit vom dem Erneuerbare-Energien-Gesetz nur durch Subventionen möglich.

Die Herausforderung liegt im „Inneren“ der Biogasanlagen: Biologische Stoffwechselvorgänge in den Anlagen sind sehr komplex und es gibt keine zuverlässigen, einfach zu messenden Indikatoren für die frühzeitige Erkennung entstehender Störungen. Einfach zu messende Parameter, wie beispielsweise der pH-Wert im Reaktor, hohe Konzentrationen von Ammoniak oder Schwefelwasserstoff im Biogas, lassen eine Störung erst erkennen, wenn sie weit fortgeschritten ist und erhebliche Einbrüche in der Biogasproduktion nicht mehr zu vermeiden sind. Im Extremfall können die biologischen Abbauprozesse sogar vollständig zum Erliegen kommen.

Das neu gestartete Forschungsprojekt MOST verfolgt das Ziel, Prozessabläufe in den Anlagen genauer zu verstehen, wesentliche Prozessparameter zu erfassen und durch eine effiziente Regelung von Biogasanlagen die Energieausbeute zu optimieren. Eine Erhöhung der Effizienz und eine leichtere Bedienbarkeit der Anlagen würden diese damit auch für kleinere und mittlere Betreiber interessant werden lassen. Vielen landwirtschaftlichen Betrieben würde sich damit die Möglichkeit eröffnen, Biogasanlagen wirtschaftlich zu betreiben.

„Die optimale Prozesssteuerung in Biogasanlagen ist eine nicht vollständig gelöste Herausforderung“, erklärt Projektleiter Prof. Dr. Dieter Bryniok, Inhaber der Professur Umweltbiotechnologie an der HSHL. „Die größte messtechnische Herausforderung ist dabei, passende Sensoren für die Anlagen zu entwickeln, die zu einer möglichst automatisierten Prozesssteuerung beitragen.“ MOST zeichne als Forschungsprojekt insbesondere die Multidisziplinarität der Inhalte und beteiligten Partner aus, so Bryniok weiter. „MOST vereint verschiedene Ansätze: Biogasanalgen werden sowohl von Seiten der mathematischen Modellierung, der elektrochemischen Sensorentwicklung, der molekularbiologischen Populationsanalyse, der mikrobiologischen Stoffwechselreaktionen wie auch der Bioprozesstechnik erforscht.“

Experten-Know-How der Hochschule bringen neben Prof. Bryniok auch Prof. Dr.-Ing. Marcus Kiuntke, Inhaber der Professur Bioenergieingenieurwesen mit Schwerpunkt Biogas, sowie Prof. Dr. Thomas Kirner, Inhaber der Professur Bio-Mikrostrukturtechnik, mit in das Projekt ein. Mit den Projektpartnern Fraunhofer IGB, der HSU-HH, CiS und BlueSens vereinen sich für das Projekt wissenschaftliches, technisches und wirtschaftliches Fachwissen im Bereich der erneuerbaren Energien.

In der Hochschule Hamm-Lippstadt fließen die Ergebnisse von MOST in die praxisnahe Lehre ein. Studierende insbesondere aus dem Studiengang „Energietechnik und Ressourcenoptimierung“ können im Rahmen von Projekt-, Praxis- und Bachelorarbeiten an dem Forschungsvorhaben mitarbeiten. Die Ergebnisse des Projektes werden von der HSHL zudem zur Entwicklung und Vermarktung verbesserter Biogasanlagen gemeinsam mit den Projektpartnern genutzt. Erste Zwischenergebnisse von MOST sollen in rund einem Jahr vorliegen.