Zerkleinerung von Substraten und Entfernung von Fremdkörpern, Sand und Steinen in der Biogasanlage

Die Zerkleinerung von Substraten erhöht die Verfügbarkeit des Materials für Enzyme und erleichtert Pumpen und Rühren, doch ebenso wichtig ist die Entfernung von Fremdkörpern, Sand und Steinen, die Pumpen zerstören, Rohrleitungen verstopfen und sich im Fermenter ablagern. In landwirtschaftlichen Biogasanlagen mit Silage und Gülle gibt es wenige Verunreinigungen, und eine einfache Kontrolle genügt; bei Lebensmittelabfällen und Bioabfällen aus der getrennten Sammlung ist in der Regel eine vollständige Aufbereitungslinie mit Entpackung und Abscheidung erforderlich.

Wozu zerkleinern

• Eine größere spezifische Oberfläche beschleunigt die Hydrolyse, insbesondere bei faserigen Materialien,
• das Risiko der Verstopfung von Pumpen und Rührwerken sinkt,
• die Suspension ist homogener, was das Rühren verbessert,
• die Anforderungen an die Hygienisierung werden erfüllt (z. B. Partikelgröße für tierische Nebenprodukte (UPPZ) — siehe gesonderter Artikel).

Die Zerkleinerung erhöht nicht immer den Methanertrag: Der Effekt ist am größten bei Stroh, Gras und Materialien mit hohem Fasergehalt; bei leicht abbaubaren Materialien ist der Unterschied oft gering, und die Energiekosten steigen.

Zerkleinerungsgeräte

Entfernung von Verunreinigungen

1. Eisenmetalle — Magnetabscheider (Magnete am Band oder im Rohr).
2. Steine und schwere Körper — Schwerkraftabscheider, Sedimentation in der Vorgrube (der Stein sinkt ab, leichtere Fraktionen fließen weiter).
3. Sand — Sandabscheider (Hydrozyklone, Absetzbecken), häufig bei Gülle aus Einstreuhaltung und bei erdverschmutzter Silage.
4. Kunststoffe und Folien — Siebe, Absiebung nach der Entpackung, manuelle Auslese bei der Vorsortierung.
5. Glas und Keramik — Schwerkraftabscheidung, oft zusammen mit Steinen.

Beispiel für eine Sandbilanz

Annahmen: Die Anlage nimmt 40 t/d Gülle aus Einstreubetrieben an, deren Sandgehalt 0,5% der Masse beträgt (Veranschaulichung, der tatsächliche hängt von der Haltung ab). Der Sand fließt in einer Menge von 200 kg/d zu, also ca. 73 t jährlich. Wird er nicht entfernt, kann er im Laufe weniger Jahre einige Dutzend Kubikmeter im Fermenter einnehmen (Schüttdichte ca. 1,5 t/m³, also ca. 49 m³ jährlich). In einem Fermenter mit einem Volumen von 3.000 m³ beträgt die Verringerung des aktiven Volumens nach einigen Jahren also einige Prozent, und die Kosten für seine Entfernung bei Abschaltung des Fermenters sind hoch. Die Sandabscheidung vor der Dosierung ist deutlich günstiger.

Folgen fehlender Abscheidung

• schneller Verschleiß von Pumpen, Rohrleitungen und Rührwerken,
• Verringerung des aktiven Volumens und der Verweilzeit,
• Blockierung der Wärmetauscher,
• Verunreinigung des Gärrests mit Kunststoffen (Einschränkung der Düngeanwendung),
• Notwendigkeit kostspieliger Fermenterreinigungen.

Gute Praxis

1. Kontrollieren Sie die Qualität der Lieferungen schon an der Quelle, indem Sie mit den Lieferanten eine Substratspezifikation unterzeichnen.
2. Sorgen Sie für befestigte, saubere Beschickungs- und Lagerplätze.
3. Installieren Sie einen Magneten und einen Steinabscheider vor den Verdrängerpumpen.
4. Planen Sie die Sedimententfernung vom Fermenterboden im Rahmen der technischen Inspektion.
5. Lagern Sie die Abscheidegüter (Kunststoffe, Metalle) und verwerten Sie sie gemäß den Abfallvorschriften; führen Sie Aufzeichnungen.
6. Prüfen Sie bei kommunalen Abfällen die rechtlichen Anforderungen und die Dokumente der Lieferanten — die Regeln für die Annahme von Bioabfällen legen gesonderte Vorschriften fest.

Wann man in eine Aufbereitungslinie investieren sollte

Übersteigt der Anteil verpackter Abfälle mehr als zehn Prozent der Substratmasse oder soll der Gärrest auf Feldern ausgebracht werden, ist eine Linie zur Entpackung und Abscheidung keine Option mehr. Die Investition amortisiert sich durch weniger Störungen, eine höhere Gärrestqualität und eine längere Lebensdauer der Geräte.

Partikelgröße und Anforderungen

Unterschiedliche Ziele erfordern unterschiedliche Körnung. Für Pumpen und Rührwerke genügt in der Regel eine Zerkleinerung auf einige Zentimeter, für die Hygienisierung nach UPPZ gilt eine Grenze von ≤12 mm, und für BMP-Analysen werden Proben oft auf unter 1–2 cm gehäckselt oder auf einige Millimeter gemahlen, je nach Protokoll. Zu feines Mahlen verbraucht Energie und kann bei leicht abbaubaren Substraten das Risiko einer schnellen Versauerung erhöhen, daher wird die Körnung an die Aufgabe angepasst und nicht nach dem Prinzip „je feiner, desto besser“.

Checkliste der Aufbereitungslinie

1. Gibt es eine Metallabscheidung vor jeder Verdrängerpumpe und jedem Zerkleinerer?
2. Durchlaufen verpackte Abfälle die Entpackung, und gelangen die Abscheidegüter in die externe Verwertung?
3. Wird der Sand vor der Dosierung aus der Gülle entfernt?
4. Sind Qualitätskontrollpunkte für die Lieferungen und ein Verfahren zur Zurückweisung einer Charge festgelegt?
5. Haben Messer, Siebe und Magnete einen Reinigungs- und Wechselplan?