Warum sind übliche NaWaRo-Biogasanlagen, wie sie in Deutschland bisher wenigstens 4.000-fach infolge der eindeutig fehlerhaften Orientierung des Gesetzgebers errichtet wurden, nicht geeignet, lignocellulosereiche Reststoffe aus der landwirtschaftlichen Pflanzen- und/oder Tierproduktion mit ausreichender stofflicher und energetischer Effizienz mittels Methanfermentation zu verwerten?

→ Die Lösung: Ertüchtigung durch Aleia

Markante Merkmale üblicher NaWaRo-Anlagen

• Silierung von Futtermitteln, wie Mais,- Gras-, Rüben- oder Ganzpflanzen
• Bezug von Getreide aus dem Handel oder Zwischenstapelung im Anlagenbereich
• Einsatz von tierischen Exkrementen aus der Geflügel-, Rinder- und/oder Schweinezucht als Mist, Trockenkot oder Gülle zur Erlangung des sogenannten Güllebonus
• Verzicht auf den Einsatz von geeigneten biogenen Abfallstoffen gemäß Bioabfallverordnung zur Erlangung des NaWaRo-Bonus
• Eintrag der zerkleinerten oder unzerkleinerten und trockensubstanzreichen Einsatzstoffe über Stopfschnecken in einen oder mehrere parallel geschaltete Durchfluss-Rührfermenter
• Sicherung der begrenzten Umwälzbarkeit des Gärsubstrates in den Fermentern durch Reduzierung des mittleren TS-Gehaltes im Fermenter auf unter 10 % mittels Zuführung von Trinkwasser, Brauchwasser, Oberflächenwässer, Sickersäften aus den Silagelagern und/oder Biofiltraten zur Fermentationsstufe
• Überführung der vom Hauptfermenter ausgetragenen Gärsubstrate in nachgeschaltete Nachfermenter, die ebenfalls als im Durchfluss und mechanisch gemischte Großbehälter betriebene Rührapparate genutzt werden;
• Austrag der Gärreste in nachgeschaltete gerührte und in der Regel gasdicht abgedeckte Gärrestlager
• Nutzung der überwiegend flüssigen Gärreste mit TS-Gehalten zwischen 5 und 6 % als organische Flüssigdünger während der Düngekampagnen auf vorwiegend nahegelegene landwirtschaftliche Nutzflächen
• Entschwefelung der Biogase in erster Linie mittels Lufteinblasung in die Fermenter und/oder Gärrestlager, verbunden mit Feinentschwefelung in Absorptionseinrichtungen.mit Aktivkohle oder Eisenverbindungen zur Gewährleistung der Nutzbarkeit von Abgaskatalysatoren im Interesse des sogenannten Formaldehydbonus
• energetische Nutzung des Biogases am Anlagenstandort zur Gewährleistung der thermischen Prozessenergieversorgung, verbunden mit Trocknungseinrichtungen und/oder mit Satelliten-BHKW, die in der Nähe von Wärmeverbrauchern durch so genannte Mikrogasleitungen mit der Biogasanlage im Interesse eines hohen energetischen Nutzungsgrades und zur Inanspruchnahme des so genannten KWK-Bonus verbunden sind

Technische Defizite derart konzipierter und realisierter Anlagen

Fehlende Voraussetzungen für die zuverlässige Reproduktion einer Spezialkultur

Die genutzten volldurchmischten Durchflussfermenter wären für den Erhalt spezieller adaptierter Kulturen grundsätzlich nur dann geeignet, wenn die Menge der nachwachsenden Keime sehr deutlich über der in der gleichen Zeiteinheit aus dem jeweiligen Fermenter ausgetragenen Gärsubstrate liegt. Dies kann bisher bei den bekanntlich extrem großen Generationszeiten für Bakterien, die cellulosische und lignocellulosische organische Einsatzstoffe verwerten können, in keinem bekannten Fall gewährleistet werden.

Unzureichende Fermentationsdauer

Näherungsweise kann die maximale Aufenthaltszeit von Anteilen des eingesetzten Mediums unter Fermentationsbedingungen als die doppelte Differenz zwischen mittlerer und kleinster Aufenthaltszeit bestimmt werden.Da bekanntermaßen in volldurchmischten Systemen die minimale Aufenthaltszeit von Teilen des eingesetzten Substrates zwischen 1 Stunde und einem Tag liegt.und die mittlere Aufenthaltszeit leicht bestimmbar als.der Quotient von Gärvolumen der Anlage und täglicher Dosismenge bestimmbar ist, wird suggeriert, dass sowohl die mittlere als auch die maximale Aufenthaltszeit von der Größenordnung her für eine wirksame Fermentation ausreichend sein muss.

Beispiel: Das in Reihe geschaltete Fermentervolumen von 3.000 m³ führt bei einer Tagesdosismenge von 75 m³ zu einer mittleren Aufenthaltszeit von 3.000 m³ : 75 m³/d = 40 Tagen.

Die Mindestaufenthaltszeit beträgt unstrittig weniger als 1 Tag, so dass die maximale Aufenthaltszeit zu 2 x (40 -1) = 78 Tage bestimmbar ist.

Während bekanntlich längere als 30 tägige Fermentationszeiten kaum noch wesentliche Beiträge zum fermentativen Abbau der Biomasse leisten, fehlen dagegen die Beiträge aus den Substratanteilen, die vor dem Erreichen einer Aufenthaltszeit von 30 Tagen aus dem Anaerob-System ausgetragen wurden, unwiderbringlich.

Eine Ausnahme bestünde dann, wenn die Gärreste.einer nochmaligen Fermentationsbehandlung unterworfen würden.

Zeitlich eingeschränkte Verfügbarkeit der Fermentationstechnik

Die überwiegend eingesetzte Fermenterkonstruktion zwingt zur regelmäßigen Betriebsunterbrechung zumindest bei

• erforderlichen Reparaturen an den Rührmechanismen
• Austrag von den aktiven Fermenterraum vermindernden Sinkschichten, die als Folge von mineralischen Verunreinigungen der Einsatzstoffe entstehen
• Austrag von die Gasentbindung behindernden Schwimmschichten durch aufschwimmende leichte Anteile der genutzten Einsatzstoffe

Unnötig große Inanspruchnahme von Bauflächen

Das Nutzvolumen der eingesetzten Rührfermenter, die bevorzugt als schlaff bewehrte Betonbehälter errichtet werden, ist aus wenigstens zwei technischen Gründen begrenzt: Sowohl mit zunehmender Bauhöhe als auch mit zunehmendem Durchmesser erhöhen sich die von der zylindrischen Außenwand aufzunehmenden Ringzugkräfte, die wegen der zu vermeidenden Rissweitenüberschreitung in der schlaff bewehrten Betonkonstruktion die wählbare Behälterdimension beschränken. Weiterhin wird die Fermenterdimension von der beschränkten Umwälzleistung der einsetzbaren Rührmechanismen begrenzt.

Unnötig große Behandlungs- und Stapelkapazitäten

Die Thixotropie des Gärsubstrates in Methanfermentern wird in erster Linie durch dessen TS-Gehalt bestimmt. Wegen der begrenzten Leistungsfähigkeit der eingesetzten Rührmechanismen wird deshalb der mittlere TS-Gehalt der Gärsubstrate von 10 % im Normalfall nicht überschritten. Dies bedingt zur Gewährleistung ausreichender mittlerer Verweilzeiten des Gärsubstrates im anaeroben Milieu sowohl unnötig große Apparategrößen und führt zu unnötig großen Gärrestmengen, die wiederum entsprechend große Stapelräume erfordern:

Unzureichende energetische Nutzung des Inputs

Ein wirksamer fermentativer Abbau üblicher biogener Einsatzstoffe für die Methanfermentation lässt sich vereinfacht daran messen, welchen Anteil an organischer Substanz der aus den Nachfermentern ausgetragene Gärrest aufweist.

Unter technisch vertretbaren Bedingungen weisen die Gärreste aus fortschrittlichen Methanfermentationsanlagen oTS-Anteile in der Trockensubstanz der Gärreste von nicht mehr als 60 % auf. Die Gärreste üblicher NaWaRo-Anlagen sind dagegen durch oTS-Anteile zwischen 78 und 87 % gekennzeichnet. Daraus ist abzuleiten, dass das zu Biogas umsetzbare Potential der biogenen Einsatzstoffe nur völlig unzureichend genutzt wird.

Unzureichende Nutzbarkeit des Nährstoffpotentials

Während das Nährstoffpotential in Form von Kalium- und Phosphorverbindungen praktisch unvermindert in die düngetechnisch nutzbaren Gärreste gelangen, gelingt dies für die in den Einsatzstoffen enthaltenen Stickstoff- und Schwefelverbindungen nicht vollständig. Auch wenn die Lagerungsverluste, insbesondere die der Ganzpflanzensilagen, vernachlässigt werden, führt die biologische Einbindung der flüchtigen Schwefelverbindungen in das Gärsubstrat nur unvollständig zur Entschwefelung der gewonnenen Biogase, so dass wenigstens 20 bis 30 % der flüchtigen Schwefelverbindungen vor der energetischen Verwertung der Biogase an Absorptionsmedien angelagert und kostenwirksam und mit Nährstoffverlusten verbunden und entsorgt werden. Das Stickstoffinventar der Einsatzstoffe gelangt zwar bei Vernachlässigung von Ammoniakemissionen bei Lagerung, Umschlag und Ausbringen der Gärreste bis auf die mit Pflanzennährstoffen zu versorgenden landwirtschaftlichen Nutzflächen; allerdings ist nur ein vergleichsweise geringer Anteil der in den Fermentationsprozess eingetragenen Stickstoffverbindungen mangels ausreichender anaerober Behandlung in die Ammoniumform umgewandelt worden. Das nicht bis zur Ammoniumform gewandelte Stickstoffinventar ist für die unmittelbare Pflanzenversorgung düngungstechnisch unwirksam. Regelmäßig gehen große Anteile dieser Nährstoffe für die Pflanzenernährung verloren und belasten über Ausspülungen in das Grund- oder das Oberflächenwasser die Umwelt.

Fragwürdiger Umweltnutzen

Die behauptete umweltgerechte Gewinnung von besonders pflanzenverfügbaren organischen NPKS-Düngemittel und von CO2-neutraler Gebrauchsenergiegewinnung hält strengen Betrachtungen kaum Stand. Dem Energiegewinn aus Ganzpflanzensilage im Umfang von bestenfalls 30 MWh/ha stehen fossile Energieaufwendungen für die folgenden Prozeduren entgegen

• für die Saatguterzeugung,
• für die Saatbettvorbereitung,
• für die Bestellung,
• für den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln,
• für den Einsatz von Schädlingsbekämpfungsmitteln,
• für die Ernte,
• für die Herstellung von Häckselgut,
• für die Einlagerung des Häckselgutes,
• für die Biogas-Anlagenerrichtung,
• für den Biogas-Anlagenbetrieb,
• für den Anlagenrückbau,
• für die Ernteguttransporte,
• für die Gärresttransporte und
• für den Ersatz der Nährstoffverluste durch mineralische Dünger

Eine positive Ökobilanz ist daher bereits wegen der fragwürdigen Energiebilanz kaum oder unmöglich nachzuweisen.

Direkte Umweltbelastungen resultieren außerdem aus den verbleibenden Geruchsemissionen, aus den anlagenbezogenen Transporten und aus den ausschließlich für die Gewinnung von Energiepflanzen erforderlichen mechanischen Belastungen der Ackerflächen durch die Transporte von Erntegut vom und von Gärresten mit vergleichsweise geringen Trockensubstanzgehalten auf die Ackerflächen.