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Bau und Betrieb einer Biogasanlage zur gemeinsamen Vergärung von Wirtschaftsdüngern mit anschließender Aufbereitung zu Biomethan, Teilvorhaben 1: Konzeptionierung und Bau der Biogasanlage, Projektkoordination

Das Verbundvorhaben zwischen der Bioenergy Concept GmbH und des CC4E der HAW Hamburg hat zum Ziel, eine innovative Modell- und Demonstrationsanlage im Landkreis Lüneburg zu realisieren, die Wirtschaftsdünger von mehreren Landwirtschaftsbetrieben zentral zu Biogas vergärt und weiter zu Biomethan aufbereitet. Die hierfür nötige Prozesswärme wird durch den Betrieb einer Pyrolyse erzeugt. Der Einsatz ligninhaltiger Reststoffen und die Produktion von Biokohle stellen ein nachhaltiges und ökologisch zukunftsfähiges Verfahren dar. Das produzierte Biomethan soll primär im Verkehrssektor eingesetzt werden. Als potentieller Hauptabnehmer hat der Landkreis Lüneburg bereits sein Interesse bekundet, das Biomethan in der vom Landkreis betriebenen Elbfähre Bleckede - Neu Darchau und zukünftig auch im ÖPNV zu nutzen. Die als Nebenprodukt pyrolytisch erzeugte Biokohle soll zur Tierfütterung und zur Stabilisierung der Prozessbiologie im Fermenter eingesetzt werden. Sie trägt so zur Aufwertung der Gärreste und zum Humusaufbau der landwirtschaftlichen Flächen bei. Das Ziel der wissenschaftlichen Begleitung seitens der HAW ist es, die Akzeptanz zur Vergärung von Wirtschaftsdüngern zu untersuchen und ggfs. zu stärken. Für die Grundlage des dafür angestrebten Wissenstransfers in alle beteiligten Gruppen soll eine umfangreiche Ausarbeitung bestehender Forschungsergebnisse dienen. Zusätzlich wird mittels Nährstoffanalysen von Edukten und Produkten ein praxisspezifischer Kenntnisstand geschaffen, insbesondere der durch Gärung bedingten, veränderten Düngeeigenschaften von Wirtschaftsdünger. Ferner soll ein allgemeiner Leitfaden zur energetisch-stofflichen Nutzung von Wirtschaftsdüngern in Biogasanlagen geschaffen werden. Eine Bilanzierung von Treibhausgasemissionen der Demonstrationsanlage bilden die Grundlage für mögliche Erweiterungen. Das Verbundvorhabens ist auf drei Jahre vom 07/2023 - 6/2026 ausgelegt und hat ein angestrebtes Fördervolumen von 1,38 Mio €.

Bau und Betrieb einer Biogasanlage zur gemeinsamen Vergärung von Wirtschaftsdüngern mit anschließender Aufbereitung zu Biomethan

Das Verbundvorhaben zwischen der Bioenergy Concept GmbH und des CC4E der HAW Hamburg hat zum Ziel, eine innovative Modell- und Demonstrationsanlage im Landkreis Lüneburg zu realisieren, die Wirtschaftsdünger von mehreren Landwirtschaftsbetrieben zentral zu Biogas vergärt und weiter zu Biomethan aufbereitet. Die hierfür nötige Prozesswärme wird durch den Betrieb einer Pyrolyse erzeugt. Der Einsatz ligninhaltiger Reststoffen und die Produktion von Biokohle stellen ein nachhaltiges und ökologisch zukunftsfähiges Verfahren dar. Das produzierte Biomethan soll primär im Verkehrssektor eingesetzt werden. Als potentieller Hauptabnehmer hat der Landkreis Lüneburg bereits sein Interesse bekundet, das Biomethan in der vom Landkreis betriebenen Elbfähre Bleckede - Neu Darchau und zukünftig auch im ÖPNV zu nutzen. Die als Nebenprodukt pyrolytisch erzeugte Biokohle soll zur Tierfütterung und zur Stabilisierung der Prozessbiologie im Fermenter eingesetzt werden. Sie trägt so zur Aufwertung der Gärreste und zum Humusaufbau der landwirtschaftlichen Flächen bei. Das Ziel der wissenschaftlichen Begleitung seitens der HAW ist es, die Akzeptanz zur Vergärung von Wirtschaftsdüngern zu untersuchen und ggfs. zu stärken. Für die Grundlage des dafür angestrebten Wissenstransfers in alle beteiligten Gruppen soll eine umfangreiche Ausarbeitung bestehender Forschungsergebnisse dienen. Zusätzlich wird mittels Nährstoffanalysen von Edukten und Produkten ein praxisspezifischer Kenntnisstand geschaffen, insbesondere der durch Gärung bedingten, veränderten Düngeeigenschaften von Wirtschaftsdünger. Ferner soll ein allgemeiner Leitfaden zur energetisch-stofflichen Nutzung von Wirtschaftsdüngern in Biogasanlagen geschaffen werden. Eine Bilanzierung von Treibhausgasemissionen der Demonstrationsanlage bilden die Grundlage für mögliche Erweiterungen. Das Verbundvorhabens ist auf drei Jahre vom 07/2023 - 6/2026 ausgelegt und hat ein angestrebtes Fördervolumen von 1,38 Mio €.

Effizientere Biogasproduktion aus lignocellulosereichen Reststoffen durch Zusatz aerober und anaerober Pilze

Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist es, das große Potenzial aerober und anaerober Pilze zum Aufschluss lignocellulosereicher Reststoffe (LCR) für die Biogasproduktion zu nutzen. Insbesondere landwirtschaftliche Biomasse, wie anfallendes Rest-Stroh, stellt bisher eine fast ungenutzte Ressource dar, denn der Aufschluss schwerverdaulicher LCR im Biogasprozess ist immer noch eine Herausforderung. Der trotz langer Verweilzeiten schlechte Faseraufschluss im anaeroben Milieu, damit verbundene mechanische und biologische Prozessstörungen und unbefriedigende Methanausbeuten limitieren daher bisher den Einsatz solcher LCR. Pilze gehören zu den effektivsten Verwertern pflanzlicher Biomasse. Durch den spezifischen Zusatz aerober und anaerober Pilze und damit der synergistischen Nutzung ihrer speziellen Abbaustrategien soll ein besserer Aufschluss und eine gesteigerte Methanproduktion aus schwerverdaulichen LCR erzielt werden. Technische Grundlage sind zweistufige Biogasanlagen mit einer dem anaeroben Fermenter vorgeschalteten, geschlossenen aeroben Hydrolysestufe. Durch gezielte Integration von Kulturen geeigneter Pilze, die entsprechend den Bedingungen ihres natürlichen Lebensraums (aerob bzw. anaerob; Flüssig- bzw. Festsubstrat) angezogen werden, wird eine gesteigerte biologische LCR-Nutzung angestrebt, wie sie im konventionellen Betrieb mit Enzymcocktails oder physikalischer Vorbehandlung unter ökonomischen Gesichtspunkten kaum erreicht werden kann.

Industrielle Umsetzung von Wasserstoff-Produktion aus Fruchtsaft-Abfällen mit Hilfe von Purpurbakterien, Teilvorhaben: Prozessoptimierung, Überführung des Prozesses in den industriellen Maßstab

Ertragssteigerung, Massenproduktion und Ausbringung von Saatgut als Start für den großflächigen Anbau von Torfmoos-Biomasse in Paludikultur, Teilvorhaben 2: Produktivitätssteigerung von Torfmoosen auf molekularer Ebene

Torfmoos-Paludikultur bietet die einzigartige Möglichkeit, die CO2-Emissionen aus den Moorböden durch Wiedervernässung auf null zu reduzieren, die Verwendung von fossilem Torf zu beenden und gleichzeitig die Verfügbarkeit von hochwertigen Substratrohstoffen für den Erwerbsgartenbau sicherzustellen. Der erste Teil in der Produktionskette beim Torfmoos-Anbau ist die Herstellung von Saatgut. Im Vorgängerprojekt MOOSzucht wurde eine Methode zur axenischen Vermehrung von vegetativem Ausgangsmaterial in Bioreaktoren entwickelt - ein technologischer Durchbruch. Im geplanten Verbundprojekt MOOSstart soll der Herstellungsprozess etabliert werden, um im Anschluss kommerzialisiert werden zu können. Dafür ist die Entwicklung eines low-cost-Bioreaktors auf Basis der bisherigen Erfahrungen geplant. Zukünftig kann die Saatgutproduktion dezentral in den Regionen erfolgen, die für den Torfmoos-Anbau geeignet sind (v. a. Hochmoorbereichen NW-DE und Alpenvorland). Deshalb ist im Verbundvorhaben MOOSstart geplant, einen ersten low-cost-Bioreaktor in einem potentiellen Produktionsbetrieb in Niedersachsen aufzustellen und hier einen ersten Testlauf durchzuführen. Da sich die Struktur des im Bioreaktor produzierten Saatgutes maßgeblich von den bisher verwendeten, zerkleinerten Torfmoosen unterscheidet, ist eine Anpassung bzw. Neuentwicklung einer Ausbringtechnik notwendig. Für die Rentabilität des Torfmoos-Anbaus sind die Ernteerträge bedeutend. Deshalb ist im geplanten Vorhaben die Torfmoos-Produktivität ein weiterer Fokus, die mit bewährten und neuartigen Ansätzen erhöht bzw. validiert werden soll. Die angestrebten Projektergebnisse sollen zur Transformation hin zu einer klimaneutralen Moornutzung und Substratwirtschaft beitragen und so die Vorreiterrolle Deutschlands hinsichtlich Torfmoos-Anbau und der Produktion von Substraten stärken.

Integrale stoffliche und energetische Verwertungskaskade für biogene Abfälle auf Basis eines innovativen Fermenters in der hessischen Ökomodell-Region Süd (RegBioFerm), Teilvorhaben: Numerische Entwicklungsmethodik für die Optimierung von Mischprozessen in einem innovativen Fermenter

Errichtung und Betrieb einer Gasaufbereitungsanlage zur Direkteinspeisung in das öffentliche Gasnetz auf dem Grundstück Enzenberghof 1, 72406 Bisingen, Flst.Nrn. 2313/3 und 2313/4 durch die Firma BioEnergie Kostanzer GmbH & Co. KG - Vorprüfung zur Feststellung der UVP-Pflicht

Die Firma BioEnergie Kostanzer GmbH & Co. KG betreibt auf den landwirtschaftlich genutzten Flurstücken 2313/3 und 2313/4 in 72406 Bisingen eine Biogasanlage. Mit Antrag vom 12.04.2024 beantragte die Firma BioEnergie Kostanzer GmbH & Co. KG, Enzenberghof 1, 72406 Bisingen die Erteilung einer immissionsschutzrechtlichen Änderungsgenehmigung für die Erweiterung der Biogasanlage um eine Biogasaufbereitungsanlage mit CO2 Nachbehandlung, Havariebecken, Abdeckungen bestehender Behälter sowie den Zubau eines Fermenters 2 und Gärrestelagers 1. Die Inputstoffe und die Gaserzeugung werden dabei erhöht. Das Vorhabengrundstück liegt im Außenbereich auf Gemarkung Bisingen. Die geplante Erweiterung der bestehenden Biogasanlage soll auf dem gleichen Flurstück, auf den anschließenden Grundstücken des Bauherrn und zur Hofstelle in Bisingen, stattfinden. Das Gelände der vorhandenen Biogasanlage und der Hofstelle wird über die angrenzenden gemeindlichen Straßen und Wege, im weiteren Verlauf durch die Kreisstraße K7112 zwischen Bisingen und Bisingen-Zimmern erschlossen. Der bestehende landwirtschaftliche Betrieb mit ca. 300 Großvieheinheiten und der Biogasanlage befindet sich etwa 340 m zum Ortsrand Bisingen in westlicher Richtung. Der Anlagenstandort wird nördlich durch eine Hecken- und Baumreihe, östlich und südlich durch die landwirtschaftliche Hofstelle und westlich durch einen Gemeindeweg begrenzt. Der Mindestabstand zu Wohnnutzungen im Außenbereich beträgt ca. 340 m in westlicher und nordwestlicher Richtung. Der Mindestabstand zur geschlossenen Wohnbebauung beträgt ca. 440 m in westliche Richtung. Beantragt wurden laut Antragsunterlagen folgende Änderungen: - Ein Großteil des Biogases soll für die Aufbereitung zu Erdgas verwendet werden, welches in das Erdgasnetz eingespeist werden soll. - Die Laufzeiten des BHKWs werden sich zwecks geringerer Gaszuordnung verkürzen. - Die Input- und Gaserzeugungsmenge ändert sich. - Mehr Gärraum und Gärrestevolumen werden benötigt. Daher sollen ein neuer Fermenter sowie ein neues Gärrestelager errichtet werden. - Die Gasspeicherabdeckungen der bestehenden Behälter werden auf das zwei-schalige Tragluftdachsystem umgerüstet. - Die Inputstoffe sollen sich von 8.598 t/a auf 20.398 t/a erhöhen. - Es sollen nun 1.533.000 Nm³ Rohbiogas / Jahr bzw. 250 Nm³ Rohbiogas / h aufbereitet werden. Insgesamt sollen 2.288.711 Nm³ Rohbiogas im Jahr erzeugt werden. 4.192 m³ entzündbare Gase sollen gelagert werden. Für die Errichtung der dazu notwendigen baulichen Anlagen wurde ebenfalls eine Baugenehmigung beantragt, die mit der immissionsschutzrechtlichen Genehmigung konzentriert erteilt werden soll. Bauliche Maßnahmen sind dabei folgende: - Die Gasaufbereitungsanlage besteht aus einem vorgefertigten Container aus Stahltrapezblech – 1 Container mit 12,2 m x 2,4 m x 2,9 m mit Bodenplatte 13 m x 6 m - Bodenplatte für die CO2 Abgasnachbehandlung: 8 m x 2,6 m - Vorgrube – Durchmesser 8 x 4 m - Der Erdwall für das Havariebecken beansprucht eine Fläche von 290 m² - Pumpenschacht 1 - Errichtung Fermenter 2 – Durchmesser 19 x 6 m mit Feststoffeintragung und gasdichter Abdeckung (zweischalig) - Errichtung Gärrestelager 2 – Durchmesser 24 x 8 m mit gasdichter Abdeckung (zweischalig) - Pumpenschacht 2 - Pumpenschacht 3 - Zwischenraum 1 - Emissionsminderung durch Emissionsdach für das Lager 1 Der Vorhabenträger reichte ebenfalls Unterlagen im Sinne des § 7 Abs. 4 UVPG ein, aus denen sich Angaben zu den Merkmalen des Vorhabens und des Standorts sowie den möglichen erheblichen Umweltauswirkungen des Vorhabens ergeben. Bei dem Vorhaben handelt es sich um die Errichtung und den Betrieb einer Anlage zur Erzeugung von Biogas mit einer Produktionskapazität von 1,2 Mio. bis weniger als 2 Mio. Normkubikmetern Rohgas je Jahr. Nach § 9 Abs. 4 i. V. m. § 7 Abs. 2 UVPG i. V. m. Ziff. 1.11.2.2 der Anlage 1 zum UVPG ist bei dem geplanten Änderungsvorhaben eine standortbezogene Vorprüfung durch-zuführen. Bei dem Vorhaben handelt es sich zudem um die Errichtung und den Betrieb einer Anlage zur biologischen Behandlung von nicht gefährlichen Abfällen mit einer Durchsatzkapazität an Einsatzstoffen von 50 t oder mehr je Tag. Nach § 9 Abs. 4 i. V. m. § 7 Abs. 1 UVPG i. V. m. Ziff. 8.4.1.1 der Anlage 1 zum UVPG ist bei dem geplanten Änderungsvorhaben eine allgemeine Vorprüfung durchzuführen.

024.Ä0.00/24 wesentliche Änderung einer Biogasanlage am Standort 16928 Groß Pankow OT Kehrberg

Die Firma Bioenergie Kehrberg GmbH, Wunderknabenweg 1 in 16928 Groß Pankow OT Kehrberg beantragt die Genehmigung nach § 16 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchG), auf dem Grundstück in der Gemarkung Kehrberg, Flur 3, Flurstück 192 eine Biogasanlage wesentlich zu ändern. Das Vorhaben umfasst die wesentliche Änderung der Biogasanlage Kehrberg durch eine Erneuerung der Gasspeicherdächer auf den Fermentern 1 – 3, was zu einer Erhöhung der Gasspeichermenge um 2853 m³ auf eine maximal mögliche Menge von 23.865 kg führt. Weiterhin erfolgt ein Umbau des vorhandenen Feststoffdosierers von Trockenfütterung zu Flüssigfütterung. Es handelt sich dabei um eine Anlage der Nummer 8.6.3.2 V in Verbindung mit Nr. 9.36 V und Nr. 1.2.2.2 V des Anhangs 1 der Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen (4. BImSchV) sowie um die Änderung eines Vorhabens nach Nummer 8.4.2.1 A der Anlage 1 des Gesetzes über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG). Nach § 9 Absatz 2 Satz 1 Nummer 2 UVPG war für das beantragte Vorhaben eine allgemeine Vorprüfung durchzuführen. Die Feststellung erfolgte nach Beginn des Genehmigungsverfahrens auf der Grundlage der vom Vorhabensträger vorgelegten Unterlagen sowie eigener Informationen. Im Ergebnis dieser Vorprüfung wurde festgestellt, dass für das oben genannte Vorhaben keine UVP-Pflicht besteht. Diese Feststellung beruht im Wesentlichen auf folgenden Kriterien: Das Vorhaben lässt nach vorliegenden Kenntnissen über die örtlichen Gegebenheiten, unter Berücksichtigung der vorhandenen Untersuchungsergebnisse und des gewählten Standortes sowie der vorgesehenen Vermeidungs- und Minderungsmaßnahmen keine erheblichen nachteiligen Auswirkungen im Sinne des UVPG auf die im Beurteilungsgebiet vorhandenen Schutzgüter erwarten, die nach § 25 Absatz 2 UVPG bei der Zulassungsentscheidung zu berücksichtigen wären. Die zu ändernde Biogasanlage befindet sich im Geltungsbereichs des Babauungsplans Nr. 1 „Biogasanlage Kehrberg“ der Gemeinde Groß Pankow. Eingriffe in Boden und Fläche, Luft und Klima, Tier und Pflanzen finden durch die beantragten Änderungen nicht statt. Durch die geänderte Feststoffdosierung kommt es zu keinen zusätzlichen Lärm- und Geruchsimmissionen. Die Erhöhung der maximal gelagerten Menge an Biogas führt zu keiner Gefährdung benachbarter Schutzobjekte. Erheblich nachteilige Umweltauswirkungen durch die Erhöhung der Höhe der Gasspeicherdächer auf das Landschaftsbild können ausgeschlossen werden. In der Nähe befindliche geschützte Biotope, Schutzgebiete und Bodendenkmäler sind aufgrund des Abstandes nicht von dem Änderungsvorhaben betroffen.

Multi Skalen Modellierung von Abtragprozessen bei Biofilmen mit einem poroviskoelastischen Modell

Das Biofilmwachstum in Biofilmreaktoren wird hauptsächlich durch den Abtragprozess reguliert. Den Abtragprozess zu kontrollieren ist daher ein wichtiges Anliegen für den stabilen Betrieb eines Bioreaktors. Zur Kontrolle des Reaktors und um die größte Effizienz zu erreichen sind mathematische (bzw. numerische) Modelle, die den Abtragsprozess darstellen, hilfreich. Solche Modelle können möglicherweise sogar für den Entwurf von Biofilmreaktoren nützlich zu sein. In diesem Projekt soll ein multidimensionales, poroviskoleastisches Biofilm Modell entwickelt werden, das den Abtragsprozess abbildet. Dabei soll auch der Abtrag durch das Auslösen von größeren Stücken ('sloughing'), das durch die Schubspannungen an der Biofilm Grenzfläche und durch das Spannungsfeld im Biofilm entsteht, erfasst werden. Das Modell für den Abtrag soll basierend auf den Schubspannungen an der Grenzfläche und dem Spannungsfeld im Biofilm formuliert werden. Das Modell wird mit experimentellen Beobachtungen kalibriert und validiert. Biofilm Modelle, die für Reaktoren verwendet werden, sind in der Regel eindimensional (1D). Aus diesem Grund soll in diesem Projekt mittels Modellrechnungen mit dem validierten multi-dimensionalen Abtragmodell ein vereinfachtes ('upscaled') 1D Modell entwickelt werden.

Mikrobiell katalysierte Elektrosynthese von Bernsteinsäure, Teilvorhaben 1: Technische Auslegung des Reaktorsystems

Ziel ist die stoffliche Nutzung elektrischer Energie zur mikrobiellen Produktion des Kunststoffmonomers Bernsteinsäure. Hierbei wird der innovative Ansatz der mikrobiellen Elektrosynthese verfolgt. Elektrische Energie wird in den Mikroorganismus Actinobacillus succinogenes transferiert, der zugleich nachwachsende Rohstoffe zur Synthese der Katalysatoren und des Produkts nutzt. Die zusätzlichen Redoxäquivalente (NADH) durch die Aufnahme von Elektronen bewirken eine Veränderung der Stoffwechselproduktzusammensetzung in Richtung zur Bernsteinsäure. Das Konzept erlaubt die Umwandlung elektrischer Energie in komplexe Produkte unter Einsatz des selbstreplizierenden Ganzzellkatalysators unter sehr milden Reaktionsbedingungen (T kleiner als 40 Grad C, pH 7, wässriges Lösungsmittel). Zusätzlich sind die Anforderungen an die Elektroden und die Reinheit der flüssigen Phase bei einer mikrobiellen Elektrosynthese gering und somit der Prozess kostengünstig. Die Technologie der mikrobiellen Elektrosynthese konnte durch die Antragssteller bereits für die Produktion von Butanol etabliert und mehrfach publiziert werden. Im angestrebten Projekt soll ein neues, wirtschaftlich relevantes Bioproduktionsverfahren etabliert und der technologische Reifegrad des Verfahrens erhöht werden. Der Transfer der Power2X-Technologie wird zunächst ein kleinen Reaktionsgefäßen durchgeführt und im Anschluss auf einen technischen Bioreaktor überführt. Hierbei werden Betrachtungen zur Skalierbarkeit durchgeführt. Zielsetzung des TV 1 ist die technische Etablierung des neuen Reaktorsystems. Dies insbesondere durch Überarbeitung eines Bioreaktors für den Einsatz mit Elektroden unter besonderer Berücksichtigung von Korrosion im Reaktorraum. Neben den konstruktiven Ansätzen umfasst dies die Erschaffung und Charakterisierung neuer Elektodenoberflächen aus elektrisch leitfähigen, biokompatiblen Hydrogelen. Zugrundeliegende Stoffstrombilanzen werden in ein Modell überführt, um Signifikanzanalysen durchzuführen.

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