Kofermentation: wie Sie die Substratmischung planen und den Fermenter nicht überlasten

Die Kofermentation ist die gleichzeitige Vergärung mehrerer Substrate, in der Regel von Gülle oder Mist mit Zusatz von Materialien mit höherer Methanausbeute, wie Silagen, Produktionsrückständen oder Bioabfällen. Die Mischung wird so geplant, dass ein Basissubstrat, das Puffer und Wasser liefert, mit energiereicheren Substraten kombiniert wird, bei einem C/N von etwa 20–30, einer sicheren Raumbelastung (OLR) und einem geringen Hemmungsrisiko. Entscheidend sind verlässliche Substratanalysen, eine Massenbilanz für das gesamte Jahr und die schrittweise Einführung von Änderungen.

Schritt 1: Die Substrate kennenlernen

Erheben Sie für jede Komponente Daten aus dem Labor, nicht aus dem Katalog:

Schritt 2: Die Rolle der Substrate festlegen

• Basis: Rinder- oder Schweinegülle — Puffer, Wasser, Spurenelemente, niedrige Energie.
• Energieträger: Mais- und Grassilagen, Ganzpflanzensilage (GPS), Rübenschnitzel, Abfälle aus der Lebensmittelindustrie.
• „Schwierige“ Substrate: Geflügelkot (hoher Stickstoff), Fette (hohe Ausbeute, Schaumrisiko), Molke (schnelle Versauerung), Stroh (langsame Hydrolyse).

Grundsatz: Leicht abbaubare Substrate werden in begrenztem Anteil und gleichmäßig eingebracht, denn das Versauerungsrisiko steigt mit der Hydrolysegeschwindigkeit.

Schritt 3: Bilanz und Beispiel

Annahmen: Fermenter mit 3.000 m³, angestrebte OLR ca. 3,3 kg oTS/(m³·d), also ca. 9.900 kg oTS/d. Mischung:

OLR ≈ 3,2 kg oTS/(m³·d); die HRT beträgt bei 65 m³/d ca. 46 Tage. Der Gülleanteil sorgt für 61% der Frischmasse, was bei Verdünnung und Alkalinität hilft. Prüfen Sie anschließend C/N (Bilanztabelle), TAN und freies NH₃, Fettgehalt und Schwefel.

Schritt 4: Sichere Grenzwerte

Legen Sie für die eigene Anlage fest:

• den maximalen Anteil leicht abbaubarer Substrate am oTS,
• die maximale OLR für die Mischung,
• den maximalen TAN und das maximale freie NH₃,
• den minimalen Gülleanteil (Puffer),
• die maximale Änderungsgeschwindigkeit der Mischung (z. B. nicht mehr als einige Prozent oTS pro Woche).

Die Werte ergeben sich aus der Betriebshistorie: Die beste Quelle sind Notizen aus früheren Umstellungen und Analyseergebnisse.

Schritt 5: Änderungen einführen

1. Ändern Sie jeweils nur einen Faktor.
2. Beginnen Sie mit einem niedrigen Anteil des neuen Substrats (einige Prozent oTS).
3. Beobachten Sie FFS, FOS/TAC, pH-Wert, Gaszusammensetzung und Schaum über 2–3 Wochen.
4. Erhöhen Sie den Anteil in Etappen, wenn die Parameter stabil sind.
5. Notieren Sie die Reaktionen des Prozesses — sie werden zur Wissensbasis.

Logistik

Eine Mischung auf dem Papier muss durch Lieferungen gedeckt sein: Verträge mit Substratlieferanten, Lagerplatz (Silos, Behälter), Massenerfassung, Qualität. Der Jahresplan sollte berücksichtigen:

• Ertragsschwankungen (Dürre, Niederschlagsüberschuss) — Silagereserve für ein bis zwei Monate,
• Saisonalität von Abfällen aus der Verarbeitung,
• Anfahrtszeit und Transportkosten,
• die Möglichkeit, ein Substrat durch ein gleichwertiges zu ersetzen.

Test vor der Entscheidung

Bevor Sie einen Vertrag über ein neues Substrat unterschreiben, führen Sie einen BMP-Test oder einen kontinuierlichen Test im Labormaßstab mit der geplanten Mischung durch. Das Ergebnis ersetzt keinen Versuch im technischen Maßstab, zeigt aber das Hemmungsrisiko und den ungefähren Ertrag. Denken Sie daran, dass der BMP die Einschränkungen des Stofftransports und der HRT im realen Fermenter nicht berücksichtigt.

Häufigste Fehler

• Planung der Mischung anhand von Tabellen, ohne Analysen,
• plötzliche Erhöhung des Fett- oder Geflügelkotanteils,
• Vernachlässigung von Schwefel und Ammoniak,
• fehlender Notfallplan für den Ausfall eines Substrats,
• Nichtberücksichtigung des Gärrests: Die Kofermentation mit Abfällen kann den Status und die rechtlichen Anforderungen an den Gärrest verändern.

Eine gut geplante Mischung ist nicht nur energetisch optimal, sondern auch robust: Fällt eine Komponente aus, kann die Anlage sie ersetzen, ohne den Prozess zu stören.

Notfallszenarien im Mischungsplan

Ein guter Plan enthält Varianten: was zu tun ist, wenn die Silage ausgeht (Ersatz durch Gras, GPS, Rübenschnitzel), wenn der Kotanteil steigt (Verdünnung, Korrektur des C/N), wenn der Abfalllieferant eine Charge schlechterer Qualität liefert (Quarantäne, Test mit kleiner Dosis). Halten Sie Entscheidungsschwellen und Verantwortliche schriftlich fest. Es lohnt sich, eine Reserve an fertigem, stabilem Substrat vorzuhalten, die es erlaubt, den Anteil riskanter Komponenten schnell zu senken, ohne dass die energetische Belastung sinkt.

Bewertung der Wirtschaftlichkeit der Komponenten

Vergleichen Sie Substrate nicht nach dem Preis je Tonne, sondern nach den Kosten je m³ Methan: Preis der gelieferten Tonne geteilt durch den CH₄-Ertrag je Tonne. Ein kostenloser Abfall mit niedriger Ausbeute und hohem Risiko kann teurer sein als Silage. Rechnen Sie in die Kalkulation die Kosten für Transport, Lagerung, eventuelle Behandlung sowie den Einfluss auf den Gärrest ein.