DE102006035213A1 - Vorrichtung und Verfahren zur kombinierten Erzeugung von Wasserstoff und Methan durch Vergährung von biologischen Eingangsstoffen - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur kombinierten Erzeugung von Wasserstoff und Methan durch Vergährung von biologischen Eingangsstoffen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung zur kombinierten Erzeugung von Wasserstoff und Methan durch Vergärung von biologischen Eingangsstoffen weist einen ersten Gärungsbehälter (15) auf, in dem in einer ersten Vergärungsstufe erste Mikroorganismen unter solchen Prozessbedingungen enthalten sind, dass bei der Vergärung der zugeführten biologischen Eingangsstoffe als ein Stoffwechselprodukt im Wesentlichen Wasserstoff gebildet wird. Weiterhin sind Mittel (29, 31) zur Ableitung von flüssigen Umsetzungsprodukten aus dem ersten Gärungsbehälter und zur Zurückhaltung der darin enthaltenen ersten Mikroorganismen enthalten. Hierüber werden die aus dem ersten Gärungsbehälter abgeleiteten flüssigen Umsetzungsprodukte einem zweiten Gärungsbehälter (41) zugeführt. In diesem sind zweite Mikroorganismen unter solchen Prozessbedingungen enthalten, dass bei der Vergärung der zugeführten flüssigen Umsetzungsprodukte in einer zweiten Vergärungsstufe als ein Stoffwechselprodukt im Wesentlichen Methan gebildet wird. Die Erfindung beruht auf dem Prinzip der räumlichen Trennung eines ersten Reaktionspfades, bei dem die Vergärung im Wesentlichen unter Wasserstoffproduktion abläuft, von einem zweiten Reaktionspfad, bei dem die Vergärung im Wesentlichen unter Methanproduktion abläuft. Bei der Erfindung werden somit die Wasserstoff- und die Methangärung vorteilhaft in Kombination genutzt. Damit kann der Nachteil vermieden werden, dass die Wasserstoffgärung allein nicht wirtschaftlich ist. Der vergleichsweise große Anteil ...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zur kombinierten Erzeugung von Wasserstoff und Methan durch Vergärung von biologischen Eingangsstoffen Es werden verstärkt Anstrengungen unternommen, fossile Energieträger durch nachhaltig verfügbare Energieträger zu ersetzen. Ein solcher Energieträger ist Biomasse. So können z.B. aus landwirtschaftlichen Produkten gewonnene biologische Eingangsstoffe durch entsprechende Verarbeitungsprozesse direkt verwertet werden. Als ein Beispiel hierfür wird die Herstellung von sog. „Bio-Diesel" durch Veresterung von Fetten und pflanzlichen Ölen genannt. Weitere Formen energetisch verwertbarer Biomassen stellen besonders biologische Abfälle aller Art dar. So sind z.B. biologische Haushaltsabfälle oder Rückstandsprodukte aus der Landwirtschaft als biologische Eingangsstoffe in unterschiedlichen Verarbeitungsprozessen verwendbar. Auch Klärschlämme oder organisch hoch angereicherte Rückstandsprodukte aus der Industrie, z.B. Abwässer aus der Papier-, Zucker- und Lebensmittelindustrie, können hochwertige biologische Eingangsstoffe für biochemische Verarbeitungsprozesse darstellen.
  • Besonders organische Abfälle dienen zur Gewinnung von biologischen Eingangsstoffen für Verarbeitungsprozesse auf der Grundlage von Vergärungen mittels Mikroorganismen. Hierbei haben die Methan- und Wasserstoffgärung eine besondere Bedeutung. Während die Erzeugung vom Methan durch die Vergärung von biologischen Eingangsstoffen bereits vielfach technisch genutzt wird, ist die Herstellung von Wasserstoff aus biologischen Eingangsstoffen zunehmend gewünscht. Da bei der Verbrennung von Wasserstoff Wasser als umweltverträgliches Reaktionsprodukt entsteht, nimmt die Bedeutung von Wasserstoff als Energieträger bei techni schen Nutzanwendungen zu. So ist Wasserstoff z. B. beim Einsatz in Brennstoffzellen anderen Energieträgern überlegen. Würde zudem Wasserstoff mittels biologischer Verfahren in größerem Ausmaß wirtschaftlich gewonnen werden können, so könnte ein Wasserstoffkreislauf entstehen, in dessen Gesamtbilanz quasi keine Kohlendioxide auftreten, also keine klimaschädlichen Emissionen.
  • Wasserstoff kann von Mikroorganismen z.B. mit Hilfe von Gärungsprozessen gebildet werden. Diese können z. B. in großen Stahl- oder Kunststoffbehältern umgesetzt werden. Gärungsprozesse mit Wasserstofferzeugung werden von verschiedenen Mikroorganismen zur Energiegewinnung genutzt. So können z.B. unspezifische Mischkulturen aus anaeroben und fakultativ anaeroben Organismen eingesetzt werden, um kohlenwasserstoffhaltige Verbindungen unter Bildung von Wasserstoff umzusetzen, d.h. zu vergären. Dabei tritt aber das Problem auf, dass keine dauerhafte Wasserstoffproduktion möglich ist, solange die Prozessbedingungen bei der Umsetzung von biologischen Eingangsstoffen mit solchen Kulturen nicht geeignet gewählt und stabil eingestellt werden.
  • Bei Gärungsprozessen mit Wasserstoffproduktion tritt das weitere Problem auf, dass die aus den biologischen Eingangsstoffen gewonnenen Substrate nicht vollständig in gasförmige Produkte umgesetzt werden können, und somit ein Teil der organischen Kohlenwasserstoffe in der flüssigen Phase ungenutzt zurückbleibt. Eine technische Erzeugung von Wasserstoff mit bisher bekannten Verfahren ist somit allein nicht ausreichend wirtschaftlich.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, womit unter stabilen Prozessbedingungen eine dauerhafte Erzeugung von Wasserstoff aus biologischen Eingangsstoffen und insgesamt eine möglichst wirtschaftliche Verwertung der in den biologischen Eingangsstoffen enthaltenen organischen Kohlenwasserstoffe möglich ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung zur kombinierten Erzeugung von Wasserstoff und Methan durch Vergärung von biologischen Eingangsstoffen, und dem im Anspruch 9 angegebenen Verfahren gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur kombinierten Erzeugung von Wasserstoff und Methan durch Vergärung von biologischen Eingangsstoffen weist einen ersten Gärungsbehälter auf, in dem erste Mikroorganismen unter solchen Prozessbedingungen enthalten sind, dass bei der Vergärung der zugeführten biologischen Eingangsstoffe als ein Stoffwechselprodukt im wesentlichen Wasserstoff gebildet wird. Weiterhin sind Mittel zur Ableitung von flüssigen Umsetzungsprodukten aus dem ersten Gärungsbehälter und zur Zurückhaltung der darin enthaltenen ersten Mikroorganismen enthalten. Hierüber werden die aus dem ersten Gärungsbehälter abgeleiteten flüssigen Umsetzungsprodukte einem zweiten Gärungsbehälter zugeführt. In diesem sind zweite Mikroorganismen unter solchen Prozessbedingungen enthalten, dass bei der Vergärung der zugeführten flüssigen Umsetzungsprodukte als ein Stoffwechselprodukt im wesentlichen Methan gebildet wird.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur kombinierten Erzeugung von Wasserstoff und Methan werden biologische Eingangsstoffe einer ersten Vergärungsstufe annähernd kontinuierlich zugeführt. In dieser werden die biologischen Eingangsstoffe von ersten Mikroorganismen mittels anaerober Vergärung umgesetzt, so dass im wesentlichen Wasserstoff als Stoffwechselprodukt entsteht. Die flüssigen Umsetzungsprodukte der ersten Vergärungsstufe werden einer zweiten Vergärungsstufe zugeführt. Dort werden die flüssigen Umsetzungsprodukte von zweiten Mikroorganismen mittels Nassvergärung so umgesetzt, dass im wesentlichen Methan als Stoffwechselprodukt entsteht.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren beruhen auf dem Prinzip der räumlichen Trennung eines ersten Reaktionspfades, bei dem die Vergärung im wesentlichen unter Wasserstoffproduktion abläuft, von einem zweiten Reaktionspfad, bei dem die Vergärung im wesentlichen unter Methanproduktion abläuft. Erfindungsgemäß sind die beiden Reaktionspfade in Form von zwei Gärungsbehältern bzw. zwei verfahrenstechnischen Vergärungsstufen prozesstechnisch hintereinander in Reihe geschaltet. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die räumliche Trennung also dadurch, dass diejenigen Mikroorganismen, welche im Gesamtprozess der Methangärung zunächst Wasserstoff bilden, sich in einem ersten Gärungsbehälter befinden. Diese sind damit von den übrigen Mikroorganismen räumlich getrennt, welche sich in einem zweiten Gärungsbehälter befinden und als Stoffwechselprodukt Methan liefern. Beide Gärungsgehälter sind prozesstechnisch miteinander verkoppelt, indem die flüssigen Umsetzungsprodukte der ersten Vergärungsstufe der Wasserstoffgärung am Ausgang des ersten Gärungsbehälters als Eingangsprodukte für die zweite Vergärungsstufe der Methangärung dem zweiten Gärungsbehälter zugeführt werden.
  • Bei der Erfindung werden somit die Wasserstoff- und die Methangärung vorteilhaft in Kombination genutzt. Damit kann der Nachteil vermieden werden, dass die Wasserstoffgärung allein nicht wirtschaftlich ist. Der vergleichsweise große Anteil in den biologischen Eingangsstoffen, welcher im ersten Prozessschritt der Wasserstoffgärung noch nicht umsetzbar ist, kann im folgenden Prozessschritt der Methangärung durch Umsetzung in Methan energetisch somit weiter nutzbar gemacht werden. In der ersten Vergärungsstufe der biologischen Umsetzung kann nämlich mit Hilfe der ersten Mikroorganismen Wasserstoff in einem hohen Anteil gewonnen und abgeleitet werden. Es werden damit auch Verluste durch eine unerwünschte Rekombination von Wasserstoff und Kohlendioxid vermieden. Weiterhin wird in der zweiten Verfahrensstufe, in der die Wirtschaftlichkeit einer reinen Wasserstoffproduktion abnimmt, eine weitere Umsetzung der biologischen Eingangsstoffe mit Hilfe der zweiten Mikroorganismen in einer konventionellen Methangärung gefördert. Die erfindungsgemäße Kombination aus Wasserstoff- und Methangärung führt somit zu einer Steigerung der Ausbeute an den energetisch verwertbaren Produkten Wasserstoff und Methan zwischen etwa 10 und 25 %.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist somit den besonderen Vorteil auf, dass durch den erfindungsgemäßen Einsatz von im wesentlichen Wasserstoff bildenden ersten Mikroorganismen in einer ersten Vergärungsstufe und der Nachschaltung einer zweiten Vergärungsstufe mit im wesentlichen Methan bildenden zweiten Mikroorganismen eine wirtschaftliche Erzeugung von Wasserstoff und eine wirtschaftliche Gesamtverwertung der eingesetzten biologischen Eingangsstoffe ermöglicht wird. Vorzugsweise werden die biologischen Eingangsstoffe durch Anmaischung biogener Restmassen mit Prozesswasser erzeugt.
  • Die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens kann weiter gesteigert werden, wenn in der ersten Vergärungsstufe zunächst eine gezielte Selektion und Vermehrung von im wesentlichen Wasserstoff bildenden ersten Mikroorganismen durchgeführt wird. Die gewünschten Wasserstoff bildenden ersten Mikroorganismen müssen somit der ersten Vergärungsstufe nicht von außen zugeführt werden. Vielmehr werden diese dort unmittelbar angezüchtet, indem in der ersten Vergärungsstufe gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorübergehend aerobe Prozessbedingungen eingestellt werden.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Temperatur in der ersten Vergärungsstufe bzw. im ersten Gärungsbehälter für die Wasserstoffgärung zwischen 25° und 65°C beträgt, bevorzugt etwa 60°C. Es hat sich gezeigt, dass in diesem Temperaturbereich eine Wasserstoffgewinnung mit einem besonders hohen Wirkungsgrad möglich ist.
  • Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der pH-Wert der biologischen Eingangsstoffe in der ersten Vergärungsstufe bzw. im ersten Gärungsbehälter auf einen Wert zwischen pH 5 und 9 eingestellt ist, bevorzugt auf pH 7. Schließlich ist es vorteilhaft, wenn bei kontinuierlichem Betrieb der Volumenstrom der biologischen Eingangs stoffe bezogen auf das jeweilige Apparatevolumen, durch die erste Vergärungsstufe bzw. den ersten Gärungsbehälter für die Wasserstoffgärung auf einen Wert im Bereich zwischen
    Figure 00060001
    eingestellt ist, vorzugsweise von etwa
    Figure 00060002
    Es hat sich gezeigt, dass bei Einhaltung dieser Bereiche für den pH-Wert der Inhaltsstoffe im ersten Gärungsbehälter bzw. für den Volumenstrom an biologischen Eingangsstoffen durch den ersten Gärungsbehälter der gesamte Prozess im Falle eines kontinuierlichen Betriebs besonders stabil abläuft. Es kann damit die Gefahr reduziert werden, dass die Wasserstoffgärung in unerwünschter Weise zum Erliegen kommt.
  • Weiterhin hat sich herausgestellt, dass unter den oben angegebenen, bevorzugten Prozessbedingungen auch die Anzucht und Selektion von Wasserstoff bildenden ersten Mikroorganismen unter aeroben Prozessbedingungen in einer Anlaufphase des Prozesses besonders vorteilhaft abläuft.
  • Die Erfindung und vorteilhafte weitere Ausführungsformen derselben werden an Hand der beiliegenden Figur nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt die Figur beispielhaft einen prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur kombinierten Wasserstoff- und Methanerzeugung gemäß der Erfindung.
  • Angelieferte biogene Reststoffe werden zunächst über eine Fördereinrichtung 1 einem Mahlwerk 3 zugeführt und dort zerkleinert. Abs biologische Eingangsstoffe können unterschiedlichste Stoffe eingesetzt werden. So sind z.B. speziell für die Energiegewinnung landwirtschaftlich angebaute Pflanzen und biologische Haushaltsabfälle verwendbar, etwa die Inhalte der so genannten „grünen Tonnen". Es können auch Klärschlämme oder organisch hoch angereicherte Abwässer z. B. aus der Papier-, Zucker- und Lebensmittelindustrie verwendet werden.
  • Die zerkleinerten Eingangsstoffe werden über eine weitere Fördereinrichtung 5 einem Anmaischbehälter 7 zugeführt und dort, sofern erforderlich, mit Prozesswasser angemaischt. Das jeweils notwendige Prozesswasser wird über eine Zuführleitung 9 bereitgestellt, bzw. kann, soweit wie möglich, auch über eine Rückführleitung 51 aus dem Prozess selbst wieder gewonnen werden. Die biologischen Eingangsstoffe des biochemischen Prozesses stehen somit in Form eines pumpfähigen Gemisches zur Verfügung, welches über eine Förderpumpe 11 vom Anmaischbehälter 11 in den ersten Gärungsbehälter 15 gepumpt wird.
  • Erfindungsgemäß stellt der erste Gärungsbehälter 15 die erste Vergärungsstufe zur Wasserstoffgärung der biologischen Eingangsstoffe dar. Vorteilhaft weist der erste Gärungsbehälter 15 eine Heizung 19 auf, z.B. einen Heizmantel, um eine optimale Temperatur für die Wasserstoffproduktion während der anaeroben Vergärung bzw. für die Anzucht und Selektion von geeigneten ersten Mikroorganismen während der aeroben Anlaufphase bereit zu stellen. Vorteilhaft wird der erste Gärungsbehälter 15 für die Wasserstoffgärung mit Abwärme aus der Methan- und/ oder Wasserstoffnutzung beheizt.
  • Erfindungsgemäß ist der erste Gärungsbehälter 15 zudem mit Mitteln 25 zur Rückhaltung der ersten Mikroorganismen ausgerüstet. Diese Mittel können z.B. als Membranfilter, Absetzbecken, Klärdekanter bzw. als gespülte Filter am Ablauf aus dem ersten Gärungsbehälter 15 ausgeführt sein. Diese Mittel können auch in Form von Immobilisatoren ausgeführt sein. Hiermit können hohe Konzentrationen aktiver Mikroorganismen erreicht und dauerhaft gehalten werden, ohne dass eine Trennvorrichtung am Ablauf des ersten Gärungsbehälters 15 erforderlich ist. Die Wasserstoff bildenden Bakterien können z.B. immobilisiert werden durch Einschluss in Alginate, oder Ansiedlung auf Körpern aus hochporösen Materialien, wie z.B. Körpern aus Blähton, bzw. auf der Oberfläche von geordneten Packungen. Diese Mittel ermöglichen es, dass nur die flüssigen Umsetzungsprodukte aus dem ersten Gärungsbehälter 15 über eine Abzugsleitung 27 und Abzugspumpe 29 ent nommen und einer Zuführleitung 31 dem zweiten Gärungsbehälter 41 zur Durchführung der zweiten Vergärungsstufe der Methanerzeugung zugeführt werden.
  • Zu Beginn der Anlaufphase werden erste Mikroorganismen, welche z. B. aus dem Faulbehälter einer Kläranlage oder einem anderen Apparat zur Methangärung stammen können, in den ersten Gärungsbehälter 15 injiziert. Die Bakterien werden mit einem kontinuierlichen Volumenstrom an biologischen Eingangsstoffen versorgt, aus denen diese die notwendigen Nährstoffe entnehmen. Um die Anzucht und Selektion von ersten, vorwiegend Wasserstoff produzierenden Mikroorganismen zu fördern, werden in der ersten Vergärungsstufe zunächst aerobe Prozessbedingungen eingestellt. Hierzu weist der erste Gärungsbehälter 15 vorzugsweise Mittel 17 zur Zufuhr von Luft auf. Vorteilhaft wird Luftsauerstoff während der Anzuchtphase von unten, z.B. mittels eines Begasers, in den ersten Gärungsbehälter eingeblasen.
  • Natürlicherweise vermehren sich diejenigen Mikroorganismen bevorzugt, welche bei den eingestellten Prozessbedingungen im ersten Gärungsbehälter während der aeroben Anlaufphase überlebensfähig sind. Es hat sich gezeigt, dass eine Anzucht und Selektion von Wasserstoff bildenden Bakterien besonders gefördert wird, wenn im ersten Gärungsbehälter der pH-Wert vorzugsweise auf etwa pH 7 und die Temperatur vorzugsweise auf etwa 60°C eingestellt wird. Abhängig von der individuellen Gestaltung der jeweiligen Anlage können gute Ergebnisse bei Anzucht und Selektion erzielt werden, wenn in der ersten Vergärungsstufe der pH Wert im Bereich zwischen pH 5 und pH 9, und die Temperatur zwischen 25° und 65° eingestellt werden.
  • Mit Erreichen einer ausreichenden Konzentration an Mikroorganismen kann die aerobe Anlaufphase abgeschlossen und der Prozessschritt der eigentlichen Wasserstoffgärung gestartet werden. Hierzu werden bei möglichst unveränderter Temperatur und unverändertem pH-Wert die Mittel zur Luftzufuhr so angesteuert, dass sich anaerobe Bedingungen im ersten Gärungsbehälter 15 einstellen. Vorteil haft wird während der anaeroben Vergärung der Inhalt des ersten Gärungsbehälters 15 ausreichend durchmischt. Die Vorrichtung zur Durchmischung des Behälterinhalts besteht z.B. aus einem Rührwerk 21 bzw. einem externen Kreislauf aus einer Zirkulationsleitung 33 mit Zirkulationspumpe 35. In der Praxis hat es sich gezeigt, dass die ersten Mikroorganismen nach einem Zeitraum von ca. 48 h nach Umschaltung von aerober auf anaerobe Prozessbedingungen mit der Produktion nennenswerter Mengen an Wasserstoff beginnen. Dieser kann über eine Abzugsleitung 23 entnommen werden.
  • In der gleichen Weise, wie dem ersten Gärungsbehälter 15, vorteilhaft annähernd kontinuierlich, biologische Eingangsstoffe über die Leitung 13 zugeführt werden, werden die flüssigen Umsetzungsprodukte aus dem ersten Gärungsbehälter 15, wiederum vorteilhaft kontinuierlich, abgezogen und dem zweiten Gärungsbehälter 41 zugeführt. Die zweite Vergärungsstufe der Methangärung im zweiten Gärungsbehälter 41 wird vorteilhaft als konventionelle Nassvergärung ausgeführt. Da die kohlenwasserstoffhaltigen biologischen Eingangsprodukte für die Methanvergärung in den flüssigen Umsetzungsprodukten aus der vorgeschalteten ersten Vergärungsstufe bereits hydrolysiert sind, läuft die Methangärung in der zweiten Vergärungsstufe im Vergleich zu einer Methangärung ohne eine erfindungsgemäß vorgeschaltete Wasserstoffbildung schneller ab. Hierdurch ergibt sich eine kürzere Prozesszykluszeit und damit eine größere Wirtschaftlichkeit.
  • Neben einem kontinuierlichen Betrieb der gesamten Anlage ist es auch möglich, dass die Wasserstoffgärung im ersten Gärungsbehälter 15 und/oder die Methangärung im zweiten Gärungsbehälter 41 in ein einem Batch oder Semi-Batch Betrieb durchgeführt wird.
  • Bei der Methangärung im zweiten Gärungsbehälter 41 bilden zweite Mikroorganismen in einer Mischkultur aus organischen Kohlenwasserstoffen im Wesentlichen Methan und Kohlendioxid. Bekannt ist das so genannte dreistufige Modell der Methangärung. Dabei werden aus den in den biologischen Eingangsstoffen enthaltenen Kohlenhydraten, Fetten und Eiweiße auf mehreren Reaktionswegen unterschiedliche Zwischenprodukte gebildet. Zwei der Reaktionswege liefern flüssige Produkte und einer die Gase Wasserstoff und Kohlendioxid.
  • Im erfindungsgemäßen Prozess werden die flüssigen Produkte zu Methan und Kohlendioxid umgesetzt. Das hiermit gewonnene Methangas kann über eine Abzugsleitung 43 entnommen werden.
  • Schließlich werden die nicht umsetzbaren Reststoffe aus der Methangärung über eine Abzugsleitung 45 aus dem zweiten Gärungsbehälter 45 entfernt und können einer Entwässerungsvorrichtung 47 zugeführt werden. Die hieraus entstehenden Restprodukte können über eine Fördereinrichtung 49 abgefördert und z. B. einer landwirtschaftlichen Verwertung zugeführt werden. Das wieder gewonnene Prozesswasser kann über eine Rückführleitung 51 dem Prozess erneut zugeführt werden.

Claims (15)

  1. Vorrichtung zur kombinierten Erzeugung von Wasserstoff und Methan durch Vergärung von biologischen Eingangsstoffen (1), mit a) einem ersten Gärungsbehälter (15), in dem erste Mikroorganismen unter solchen Prozessbedingungen enthalten sind, dass bei der Vergärung der zugeführten biologischen Eingangsstoffe (1) als ein Stoffwechselprodukt im wesentlichen Wasserstoff (23) gebildet wird, b) Mitteln (25, 27, 29) zur Ableitung von flüssigen Umsetzungsprodukten aus dem ersten Gärungsbehälter (1) und zur Zurückhaltung der darin enthaltenen ersten Mikroorganismen, und c) einem zweiten Gärungsbehälter (41), dem die aus dem ersten Gärungsbehälter (15) abgeleiteten (25, 27, 29) flüssigen Umsetzungsprodukte zugeführt werden, und in dem zweite Mikroorganismen unter solchen Prozessbedingungen enthalten sind, dass bei der Vergärung der zugeführten flüssigen Umsetzungsprodukte als ein Stoffwechselprodukt im wesentlichen Methan (41) gebildet wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Gärungsbehälter (15) zur Einstellung der Prozessbedingungen Mittel (19) zur Beheizung der biologischen Eingangsstoffe (1) aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Gärungsbehälter (15) zur Einstellung der Prozessbedingungen Mittel zur Vorgabe des ph-Wertes der biologischen Eingangsstoffe (1) aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der erste Gärungsbehälter (15) Mittel zur Durchmischung der biologischen Eingangsstoffe (1) aufweist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der erste Gärungsbehälter (15) Mittel zur Zuführung von Luft (17) in die biologischen Eingangsstoffe (1) aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Mittel zur Zuführung von Luft (17) einen Begaser am Boden des ersten Gärungsbehälters (15) aufweisen.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Mittel zur Zuführung von Luft (17) für eine Einstellung von aeroben oder anaeroben Prozessbedingungen im ersten Gärungsbehälter (15) steuerbar sind.
  8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Mittel (7, 11, 13) zur Zurückhaltung der ersten Mikroorganismen im ersten Gärungsbehälter (15) Filter aufweisen, insbesondere gespülte Filter.
  9. Verfahren zur kombinierten Erzeugung von Wasserstoff und Methan, wobei a) biologische Eingangsstoffe einer ersten Vergärungsstufe zugeführt werden, b) in der ersten Vergärungsstufe die biologischen Eingangsstoffe von ersten Mikroorganismen mittels anaerober Vergärung umgesetzt werden und im wesentlichen Wasserstoff als Stoffwechselprodukt entsteht, c) flüssige Umsetzungsprodukte der ersten Vergärungsstufe einer zweiten Vergärungsstufe zugeführt werden, und d) in der zweiten Vergärungsstufe die flüssigen Umsetzungsprodukte von zweiten Mikroorganismen mittels Nassvergärung so umgesetzt werden, dass im wesentlichen Methan als Stoffwechselprodukt entsteht.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die biologischen Eingangsstoffe in der ersten Vergärungsstufe während der anaeroben Vergärung durchmischt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Temperatur in der ersten Vergärungsstufe auf einen Wert im Bereich zwischen 25° bis 65°, vorzugsweise von etwa 60°, eingestellt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei der ph-Wert der biologischen Eingangsstoffe in der ersten Vergärungsstufe auf einen Wert im Bereich zwischen pH 5 und pH 9, vorzugsweise von etwa pH 7, eingestellt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Volumenstrom von biologischen Eingangsstoffen durch die erste Vergärungsstufe im Falle eines kontinuierlichen Betriebs auf einen Wert im Bereich zwischen
    Figure 00130001
    Figure 00130002
    orzugsweise von etwa
    Figure 00130003
    eingestellt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei in der ersten Vergärungsstufe zur Anzüchtung von ersten Mikroorganismen zunächst aerobe Prozessbedingungen eingestellt werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die aeroben Prozessbedingungen durch kontinuierliche Zuführung von Luft in die biologischen Eingangsstoffe eingestellt werden.
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