Stroh zu Biogas

Stroh enthält eine Ligningerüst, die selbst nicht fermentiert wird und die Fermentation von Zellulose verhindert. Damit Stroh in Biogasreaktoren fermentiert werden kann, muss diese Gerüst entfernt werden.

Wir haben die folgenden Methoden der Strohaufbereitung in der Praxis ausprobiert:

• Dampfexplosion
• Mahlen
• Pelletieren oder Brikettieren

Die Biogasanlage in Teofipol-4 ist mit 6 Dampfexplosionsanlagen à 25 Tonnen Stroh/Tag ausgestattet. Die Gesamtkapazität aller Module beträgt 54.000 Tonnen Stroh pro Jahr. Die Wärme für die Dampfexplosion wird mittels eines Thermoölsystems aus den Abgasen der Blockheizkraftwerke gewonnen. Das aufbereitete Stroh wird in hochbelasteten Reaktoren mit Schrägrührwerken fermentiert. Die Biogasausbeute beträgt 450 m³ pro Tonne Stroh. Der Methangehalt liegt bei 59 %. Die erzeugte elektrische Leistung beträgt 6 MW. Die Kosten der Strohvorbehandlung belaufen sich auf 8 Millionen Euro. Nachteile sind die hohen Projektkosten und der hohe Energiebedarf (600 kW elektrische Leistung + 6 MW Wärme). Vorteile sind die hohe Biogasausbeute und der hohe Methangehalt.

In einer anderen Biogasanlage, an der ein Mitglied unseres Teams in der Vergangenheit beteiligt war, wird ein anderes Verfahren zur Strohvorbehandlung angewendet. Das Stroh wird in einem Häcksler auf 5 mm zerkleinert. Anschließend wird es in einer Hammermühle zu wollartigem Material vermahlen. Dadurch vergrößert sich die Oberfläche für anaerobe Bakterien. Neben dem Zerkleinern und Vermahlen liegt das Geheimnis in einem speziellen, kostengünstigen Zusatzstoff, ohne den das Stroh nicht fermentiert werden kann. Die Biogasausbeute aus dem vermahlenen Stroh übertrifft die Ausbeute aus Maissilage und beträgt 350 m³ Biogas pro Tonne Stroh. Der Methangehalt beträgt 52 %. Im beschriebenen Fall beträgt die jährliche Strohmenge 50.000 Tonnen. Die Biogasanlage ist zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Berichts seit 5 Jahren in Betrieb. Die Kosten für die Strohaufbereitungsanlage inklusive Förderband belaufen sich auf 3 Millionen Euro, was 2,5-mal günstiger ist als die Kosten einer Dampfexplosion. Die Nachteile dieser Anlage sind: (1) Die Mühle reagiert sehr empfindlich auf die Strohfeuchtigkeit. Sie arbeitet optimal, wenn das Stroh absolut trocken ist. Bei feuchtem Stroh stellt die Mühle ihren Betrieb ein; (2) die Biogasausbeute ist geringer; (3) die Wartungskosten für Mühle und Schneidwerk sind hoch.

Das Stroh wird pelletiert oder brikettiert. Aus einer Tonne Strohpellets mit 10 % Feuchtigkeit werden 500–530 m³ Biogas gewonnen, was 450–480 m³ aus dem Ausgangsstroh mit 20 % Feuchtigkeit entspricht. Der Methangehalt beträgt 52 %. Wir haben Labortests des pelletierten Strohs in zwei unabhängigen, zertifizierten Laboren in Deutschland und Frankreich durchgeführt. Zudem wurde eine industrielle Demonstration in einer Biogasanlage mit 650 kW elektrischer Leistung und einem Hochleistungsreaktor über drei Monate durchgeführt. Nach der Zufuhr in den Biogasreaktor und dem Kontakt mit der Flüssigkeit zerfallen die Strohpellets sofort, vermischen sich gut und bilden keine Kruste. Die Ergebnisse sind äußerst vielversprechend. Die erwarteten Investitionskosten für 50.000 Tonnen Pellets pro Jahr inklusive Förderband, Trockner, Schneidemaschine, Pressextruder und Gebäude belaufen sich auf 5 Millionen Euro.

Von allen beschriebenen Verfahren bevorzugen wir die Pelletierung in Kombination mit einem Hochleistungsreaktor. Hohe Biogasausbeute, mittleres Budget, Feuchtigkeit ist nicht kritisch. Die Kosten für Verschleiß und Instandhaltung rechtfertigen sich durch die höheren Erträge.

Ein weiterer Vorteil des Pelletierungsverfahrens besteht darin, dass Strohpellets und -briketts zunächst als Einstreu für Tiere verwendet werden können. Nach der Einstreuphase verbessern Strohpellets durch die Reaktion mit Gülle und Urin ihre Eigenschaften als Biogassubstrat. Der Methangehalt steigt auf 60 %. Die Biogasausbeute beträgt 550 m³/Tonne Pellets. Ein weiterer Vorteil ist der reduzierte Strohverbrauch für die Einstreu. Pellets benötigen achtmal mehr Wasser als unbehandeltes Stroh. Dieses Verfahren eignet sich gut für Geflügel- und Rinderbetriebe, in denen Stroh als Einstreu verwendet wird. Es erfordert jedoch Anpassungen in der Haltungstechnik.

Die hier beschriebenen Verfahren sind nicht nur für Weizenstroh, sondern auch für Reisstroh anwendbar.