Spurenelemente in der Biogasanlage: Kobalt, Nickel, Selen, Molybdän und Eisen

Spurenelemente — Kobalt, Nickel, Molybdän, Wolfram, Selen, Eisen sowie (in geringeren Mengen) Mangan, Zink und Kupfer — sind Bestandteile von Enzymen in den Stoffwechselwegen der Methanogenese und der syntrophen Säureoxidation. Ihr Mangel begrenzt die Abbaugeschwindigkeit, obwohl die Makronährstoffe (C, N, P, S) im Normbereich liegen. Dies betrifft insbesondere die Vergärung von Monosubstraten wie Maissilage mit geringem Gülleanteil.

Rolle der einzelnen Elemente

Die benötigten Mengen sind sehr gering (in der Größenordnung von Bruchteilen bis zu einzelnen mg je kg Substrat), und die Grenze zwischen Mangel und Toxizität ist mitunter schmal.

Wann ein Mangel zu vermuten ist

• konstante oder steigende Propionatkonzentration bei korrektem pH-Wert und niedrigem Ammoniak,
• fehlende Reaktion der Gasausbeute auf eine Dosiserhöhung,
• Rückgang von CH₄ und Anstieg von H₂ im Gas,
• Anlage, die auf Maissilage ohne Gülle, Schlempe und Kot läuft,
• Anstieg des FOS/TAC ohne andere erkennbare Ursache.

Warum der Gesamtgehalt an Metallen nicht ausreicht

Sulfide, Carbonate und Phosphate binden Metalle in unlösliche Formen. Für Mikroorganismen ist die bioverfügbare Fraktion maßgeblich. Eine Gesamtanalyse (nach Aufschluss) kann daher „genug“ Metall anzeigen, obwohl die Bakterien es nicht erreichen. Labore wenden sequenzielle Extraktionen oder Bestimmungen der löslichen Fraktion an; die Interpretation erfordert Erfahrung.

Grundsätze der Supplementierung

1. Beginnen Sie mit einer Analyse der Substrate und des Fermenterinhalts (Gesamt- und gelöste Konzentrationen von Co, Ni, Se, Mo, Fe).
2. Führen Sie Elemente einzeln oder im Paket ein, entsprechend dem Ergebnis, und kopieren Sie keine fremden Rezepturen.
3. Dosieren Sie regelmäßig in kleinen Portionen, z. B. mit dem Substrat, nicht auf einmal.
4. Beobachten Sie die Wirkung über einige Wochen: FFS, Gas, pH-Wert.
5. Berücksichtigen Sie das Düngerecht und die Metallgrenzwerte im Gärrest, der auf die Felder gelangt.
6. Denken Sie an die Schwefelbilanz: Hohes H₂S verringert die Verfügbarkeit von Metallen, und Eisen im Überschuss bindet Sulfide, kann aber auch Phosphor binden.

Fertige Präparate

Auf dem Markt sind Mehrkomponentenpräparate in flüssiger oder pulverförmiger Form erhältlich. Verlangen Sie bei der Auswahl eine Zusammensetzungsdeklaration, eine Dosieranleitung und Angaben zur Reinheit. Unterschiede zwischen den Formen (z. B. Chelate gegenüber Salzen) beeinflussen die Bioverfügbarkeit, unabhängige Vergleiche sind jedoch begrenzt, sodass die Bewertung auf eigenen Ergebnissen beruhen muss.

Beispiel für das Vorgehen in einer Anlage

Die Anlage läuft auf Maissilage mit geringem Güllezusatz. Beobachtet werden: Propionat ca. 1,5 g/l, FOS/TAC steigt, CH₄ sinkt um 2 Prozentpunkte. Die Analyse zeigt niedrige Konzentrationen von löslichem Co und Se. Der Betreiber führt ein Supplement mit Kobalt und Selen in geringer Tagesdosis ein. Nach einigen Wochen sinkt das Propionat, und die Anlage nimmt eine höhere Belastung auf. Ein solches Szenario ist typisch, aber nicht garantiert; in einer anderen Anlage könnte die Ursache Ammoniak oder die Temperatur gewesen sein. Deshalb ist die Supplementierung eine zu überprüfende Hypothese und kein erster Reflex.

Risiken

• Ein Überschuss an Ni, Co, Cu, Zn hemmt den Prozess und kann die Metallgrenzwerte für organische Dünger überschreiten.
• Zusätze mit Sulfaten erhöhen das H₂S.
• Fehlende Erfolgskontrolle führt zu Kosten ohne Wirkung.

Handlungsplan in drei Schritten

1. Diagnose. Stellen Sie die Historie von FFS, FOS/TAC und Leistung zusammen, beauftragen Sie die Analyse der gelösten und gesamten Metallkonzentrationen im Fermenter und in den Hauptsubstraten. Vergleichen Sie mit den in der Literatur angegebenen Werten und mit der eigenen Erfahrung.
2. Versuch. Führen Sie ein Präparat in geringer Dosis über 3–4 Wochen ein, ohne gleichzeitig Mischung oder Belastung zu ändern. Halten Sie FFS und Methanproduktion wöchentlich fest.
3. Bewertung und Korrektur. Ist die Wirkung deutlich, legen Sie die Erhaltungsdosis fest; bleibt eine Verbesserung aus, suchen Sie die Ursachen anderswo (Ammoniak, Temperatur, Durchmischung). Erhöhen Sie die Dosis nicht endlos — Metalle können sich im Gärrest anreichern und unterliegen Beschränkungen bei der Verwendung als Dünger.

Es lohnt sich, ein Register zu führen: Datum, Präparat, Dosis, Analyseergebnisse. Nach einem Jahr erlaubt eine solche Dokumentation, die Wirtschaftlichkeit der Supplementierung zu beurteilen und mit Lieferanten über Preise zu verhandeln.

Was die Aufzeichnung zur Supplementierung enthalten sollte

Für jeden Versuch sollten festgehalten werden: Startdatum, Zusammensetzung und Chargennummer des Präparats, Tagesdosis, Dosierstelle, Ergebnisse von FFS und FOS/TAC, die Methanproduktion vor und nach dem Versuch sowie Anmerkungen zu Änderungen der Mischung. Ohne eine solche Aufzeichnung ist es schwierig, die Wirkung des Supplements von saisonalen Änderungen der Silagequalität zu trennen und noch schwieriger, weitere Ausgaben gegenüber dem Anlageneigentümer oder dem Lieferanten zu begründen.