FOS/TAC in der Biogasanlage: wie man misst, wie man interpretiert und was man vermeiden sollte

FOS/TAC ist der Kennwert für das Verhältnis der flüchtigen organischen Säuren (FOS) zur Pufferkapazität (TAC) in einer Suspensionsprobe aus dem Fermenter; in vielen Anlagen gelten Werte von ca. 0,2–0,4 als typisch für einen stabilen Prozess, und ein Anstieg über ca. 0,4–0,5 ist ein Warnsignal. Es ist eine schnelle, günstige Untersuchung, aber nur eine Schätzung — ihre Stärke liegt in der Verfolgung des Trends in einer einzelnen Anlage, nicht im Vergleich mit „Lehrbuchwerten“.

Worauf die Methode beruht

Die Probe wird zentrifugiert (oder filtriert) und mit Schwefelsäure bekannter Konzentration titriert. Die Methode (Nordmann-Modifikation, u. a. in automatischen Titratoren eingesetzt) erfasst das Säurevolumen, das bis zum Erreichen von pH 5,0 und anschließend bis pH 4,4 verbraucht wird. Aus der ersten Ablesung wird der TAC (die Alkalinität, ausgedrückt als mg CaCO₃/l) berechnet, aus der Differenz der Ablesungen der FOS (die Säuren, ausgedrückt in mg Essigsäureäquivalent/l). Die Formeln hängen vom Verfahren und vom Probenvolumen ab; verwenden Sie die aus der Anleitung des Geräts oder des Labors und ändern Sie sie nicht innerhalb einer Messreihe.

Typische Werte

Die Grenzen hängen von Substrat und Fahrweise ab. Anlagen mit Gülle und hoher Alkalinität können bei einem etwas höheren Wert stabil laufen als Anlagen mit Silage.

Interpretationsfallen

• Ammonium-Alkalinität. Eine hohe Ammoniumkonzentration erhöht den TAC, was den Kennwert trotz vorhandener Säuren senkt.
• Falsche Probe. Eine nicht entgaste oder nicht zentrifugierte Probe liefert ein zufälliges Ergebnis; Schwebstoffe und CO₂ stören die Titration.
• Unterschiedliche Methoden. Das Ergebnis hängt von den pH-Schwellen und den Berechnungen ab (z. B. Nordmann-Methode vs. andere). Vergleichen Sie keine Daten verschiedener Labore, ohne die Methodik zu prüfen.
• Substrate. Eine neue Komponente im Mix kann den „normalen“ Wert verschieben.
• Verborgenes Propionat. Der Kennwert unterscheidet nicht zwischen den Säuren; derselbe FOS kann harmloses Acetat oder gefährliches Propionat bedeuten.

Gute Messpraxis

1. Messen Sie regelmäßig (alle paar Tage bis einmal pro Woche, häufiger bei Gabenänderungen oder Problemen).
2. Entnehmen Sie die Probe an derselben Stelle und zur selben Zeit relativ zur Dosierung.
3. Führen Sie ein Trenddiagramm zusammen mit Gabe, pH-Wert und Gaszusammensetzung.
4. Vergleichen Sie hin und wieder mit der FFS-Chromatographie, um die eigene Interpretation zu kalibrieren.
5. Halten Sie die Version der Methode fest und ändern Sie sie nicht ohne Vermerk.

Reaktion auf das Ergebnis

Im Zweifelsfall liefert der Satz an Kennwerten die Antwort: FOS/TAC, pH-Wert, Gaszusammensetzung (CH₄, H₂S), Gasproduktion pro Tag sowie FFS. Eine einzelne Zahl sollte niemals die Grundlage für große Entscheidungen zur Gabenänderung sein.

Beispiel für einen Trend

Nehmen wir an, eine Anlage lief einen Monat lang bei konstanter Gabe mit einem FOS/TAC von 0,28–0,32. Nach der Erhöhung des Silageanteils steigt der Kennwert innerhalb einer Woche: 0,33, 0,38, 0,45, 0,52. Ein einzelner Wert von 0,45 ist nicht zwingend gefährlich, aber ein einseitiger Anstieg ohne Rückgang nach einigen Tagen ist ein Signal, die Gabe zurückzunehmen. Sinkt parallel der pH-Wert um 0,2 und der CH₄-Gehalt im Biogas um 1–2 Prozentpunkte, ist die Entscheidung eindeutig.

Alternativen und Ergänzungen

Ein vollständigeres Bild liefert das chromatographische Profil der Fettsäuren (Essig-, Propion-, Butter-, Valeriansäure). Die einfache Titration ist ein guter „Rauchmelder“, aber die Diagnose wird anhand der FFS gestellt. Daneben gibt es NIR-Sonden und pH/ORP-Sensoren, die die Messungen ergänzen können, aber für die jeweilige Anlage kalibriert werden müssen.

Häufigste Laborfehler

• zu kurzes Zentrifugieren oder fehlende Filtration, wodurch Schwebstoffe den Säureverbrauch erhöhen,
• alte oder schlecht kalibrierte pH-Elektroden,
• Änderung der Titrantenkonzentration ohne Korrektur der Berechnungen,
• Probenahme unmittelbar nach der Dosierung von frischem Substrat, wodurch das Ergebnis verfälscht wird,
• Vergleich der Ergebnisse mehrerer Labore ohne Vereinheitlichung der Methodik.

Selbst ein einfaches Protokoll (konstantes Probenvolumen, konstante Zentrifugierzeit, Aufzeichnung der Chargennummer des Titranten) verbessert die Reproduzierbarkeit erheblich.