BMP in Äthiopien: Kaffeeschalen, Fruchtfleisch und Schleim sowie Wasserhyazinthe als Biogassubstrate

Rückstände aus der Kaffeeverarbeitung in Äthiopien haben ein unterschiedliches Methanpotenzial: In der Untersuchung von 2018 lag die mittlere Ausbeute zwischen ca. 31 NmL CH₄/g VS für Pergament und ca. 295 für Schleim, und das Fruchtfleisch erreichte ca. 245. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Fraktionen deutlich voneinander unterscheiden, sodass über die Eignung entscheidet, welchen Teil der Rückstände man zur Verfügung hat.

Was untersucht wurde

Chala und Koautoren veröffentlichten in der Zeitschrift Sustainability (2018) die Ergebnisse von BMP-Tests an Rückständen der Primärverarbeitung von Kaffee: Schalen (entstehen bei der Trockenmethode) sowie Fruchtfleisch, Pergament und Schleim (bei der Nassmethode). Die Tests wurden bei 37 °C durchgeführt, also unter mesophilen Bedingungen. Die mittleren Methanausbeuten betrugen 159,4 ± 1,8 (Schalen), 244,7 ± 6,4 (Fruchtfleisch), 31,1 ± 2,0 (Pergament) und 294,5 ± 9,6 (Schleim) L/kg VS. Die Unterschiede spiegeln die Zusammensetzung wider: Der Schleim hatte am wenigsten Hemizellulose (0,8 %) und Lignin (5 %), das Pergament am meisten Lignin (32 %) und Neutral-Detergenzien-Faser (96 %), weshalb es sich sehr schlecht abbaut; die Autoren stuften es als für die Vergärung ungeeignet ein. Sie schätzten auch, dass im Maßstab Äthiopiens die Vergärung von Schalen, Fruchtfleisch und Schleim bis zu 68 Mio. m³ Methan pro Jahr liefern könnte, was nach Umrechnung auf Kraft-Wärme-Kopplung 238.000 MWh Strom und 273.000 MWh Wärme entspricht. Es handelt sich um ein theoretisches Potenzial und nicht um eine Produktionsprognose.

Wie solche Ergebnisse zu lesen sind

Laborwerte des BMP lassen sich nicht direkt auf die Biogasanlage übertragen. Das Ergebnis wird beeinflusst von Sorte, Verarbeitungsart (nass oder trocken), Lagerdauer der Rückstände, Zerkleinerung und Inokulum. Diese Grundsätze besprechen wir in den Beiträgen Streuung der BMP-Ergebnisse zwischen Laboren sowie BMP und Ausbeute im technischen Maßstab: warum die Ergebnisse abweichen. Zusätzlich sind Abfälle aus der Nassverarbeitung von Kaffee sauer und können phenolische Verbindungen sowie Koffein und Tannine enthalten, die in höheren Konzentrationen die Vergärung hemmen, daher werden sie praktisch in Mischungen (Kofermentation) und nicht als einziger Einsatzstoff verwendet.

Wasserhyazinthe: ein zweiter äthiopischer und ostafrikanischer Rohstoff

Die Wasserhyazinthe ist eine invasive Wasserpflanze, die Seen in Ostafrika zuwuchert. Als Biomasse ist sie attraktiv, weil sie „kostenlos nachwächst“, hat aber eine hohe Feuchte und viel Faser. Keche und Mitarbeiter (RSC Advances, 2022) untersuchten Hyazinthen aus dem Abaya-See in Äthiopien; laut Zusammenfassung erhöhte die Vorbehandlung mit Harnstoff das Biomethanpotenzial und verbesserte die Qualität des Gärrests als Biodünger. Oduor u. a. (Heliyon, 2022) untersuchten in Kenia die Kofermentation von Lebensmittelabfällen (die in diesem Land nach Angaben der Autoren 57 % der Siedlungsabfälle ausmachen) mit Hyazinthen unter mesophilen Bedingungen (37 °C), um die für die Vergärung reiner Lebensmittelabfälle typische Versauerung abzumildern.

Andere tropische Abfälle der Region

Ein Konferenzabstract vom Tropentag 2017 (Awiszus, Latif, Müller) bewertete Maniokschalen aus Tansania und Maniokpülpe: Die Methanausbeute betrug ca. 0,225 m³N je kg Trockenmasse (DM) für die Schalen und 0,224 für die Pülpe. Die Autoren wiesen darauf hin, dass der Gehalt an Spurenelementen niedrig ist und für einen stabilen Prozess Ergänzungen erforderlich sind, z. B. durch Mischen mit Mist. Es ist nur ein Abstract und keine vollständige begutachtete Arbeit, daher behandeln wir die Werte als Orientierungswerte.

Praktische Schlussfolgerungen

1. Rückstände aus der Kaffeeverarbeitung haben ein erhebliches Potenzial, eignen sich aber am besten in Mischung mit einem puffernden Substrat (z. B. Mist).
2. Jedes Biogasprojekt auf Grundlage eines solchen Rohstoffs erfordert eigene BMP-Tests an Proben aus dem Betrieb und keine Literaturwerte.
3. Biomasse mit hoher Feuchte (Hyazinthe) muss entwässert oder angetrocknet werden, und die Kosten für Ernte und Transport können den energetischen Gewinn überwiegen.
4. Die Ergebnisse sollten mit Einheit (NmL CH₄/g VS) und Beschreibung der Testbedingungen dargestellt werden, damit sie sich vergleichen lassen. Breiterer Kontext: Was ist BMP.

Analogien für Polen

In Polen spielen Rückstände aus der Obstverarbeitung eine ähnliche Rolle wie die Abfälle aus der Kaffeeverarbeitung in Äthiopien: Apfeltrester, Pülpe oder Schlempe. Ihr Merkmal ist die Saisonalität (Anfall in kurzen Kampagnen), saure Reaktion und schneller biologischer Abbau. Die Betriebspraxis ist ähnlich: Lagerung oder Silieren, schrittweise Dosierung und Kontrolle von pH-Wert und FOS/TAC.

Hinweis zur Vergleichbarkeit

Ergebnisse aus verschiedenen Veröffentlichungen lassen sich nur dann vergleichen, wenn Temperatur, Testdauer, Verhältnis von Inokulum zu Substrat und die Art der Umrechnung auf Normbedingungen angegeben sind. Daher sollte man bei der Nutzung von Literaturdaten immer auf das Original des Artikels zurückgehen und diese Parameter prüfen.