DE102015013859A1 - Process for the proteolytic treatment of digestate of a biogas plant - Google Patents

Process for the proteolytic treatment of digestate of a biogas plant Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur proteolytischen Behandlung von Gärresten einer Biogasanlage zur energetischen Nutzung der gebildeten mikrobiellen Biomasse. Anwendungsgebiete sind die Biotechnologie und die Energiewirtschaft. Die Erfindung hat das Ziel, Gärreste von Biogasanlagen durch einen proteolytischen Aufschluss effizient und kostengünstig aufzuarbeiten, um insbesondere aus der darin enthaltenen, im anaeroben Prozess gebildeten mikrobiellen Biomasse weiteres Biogas zu gewinnen und damit den Gesamtertrag an Biogasbildung zu erhöhen. Als Enzym werden spezifische Proteasen einzeln oder in Gemischen mit Cellulasen und/oder Pektinasen eingesetzt. Bevorzugt ist eine vorhergehende thermische Behandlung der Gärreste.The invention relates to a method for the proteolytic treatment of fermentation residues of a biogas plant for the energetic use of the microbial biomass formed. Areas of application are biotechnology and the energy industry. The aim of the invention is to work up fermentation residues of biogas plants efficiently and inexpensively by means of proteolytic digestion in order to obtain further biogas, in particular from the microbial biomass contained in the anaerobic process, and thus to increase the overall yield of biogas formation. As the enzyme, specific proteases are used singly or in mixtures with cellulases and / or pectinases. Preference is given to a preceding thermal treatment of the fermentation residues.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur proteolytischen Behandlung von Gärresten einer Biogasanlage zur energetischen Nutzung der im Biogasprozess gebildeten mikrobiellen Biomasse. Anwendungsgebiete sind die Biotechnologie und die Energiewirtschaft.The invention relates to a method for the proteolytic treatment of fermentation residues of a biogas plant for the energetic use of the microbial biomass formed in the biogas process. Areas of application are biotechnology and the energy industry.

Mikrobiologische Prozesse sind unmittelbar mit der Vermehrung der beteiligten Mikroorganismen verbunden. In aeroben Prozessen ist die Bildung und Erhaltung mikrobieller Biomasse in aller Regel der dominierende Umwandlungsprozess. Die Effizienz der Umwandlung des bzw. der Substrate in Biomasse wird über den Ertragskoeffizienten Y (g Biomasse/g Substrat) definiert. Dabei stehen pro Mol Substrat (Glucose) 3.234 kJ zur Verfügung. In anaeroben Prozessen steht die Vermehrung der beteiligten Mikroorganismen genauso im Vordergrund. Der entscheidende Unterschied liegt in der grundsätzlich anderen Qualität und vor allem Quantität der Energiegewinnung. Hier sind es 414 kJ/mol Substrat (Glucose), also gerade 13% gegenüber der aeroben Reaktion. In Folge entsteht auch signifikant weniger mikrobielle Biomasse, die in der Regel vernachlässigt wird. ( )Microbiological processes are directly linked to the multiplication of the microorganisms involved. In aerobic processes, the formation and conservation of microbial biomass is usually the dominant transformation process. The efficiency of conversion of the substrate (s) into biomass is defined by the yield coefficient Y (g biomass / g substrate). In this case, 3,234 kJ are available per mole of substrate (glucose). In anaerobic processes, the multiplication of the microorganisms involved is just as important. The decisive difference lies in the fundamentally different quality and, above all, quantity of energy production. Here it is 414 kJ / mol substrate (glucose), ie just 13% compared to the aerobic reaction. As a result, significantly less microbial biomass is produced, which is usually neglected. ( )

Die beschriebenen Verhältnisse haben zur Folge, dass in der Trockensubstanz von Gärresten aus anaeroben Prozessen einer Biogasanlage 5–20% mikrobielle Biomasse oftmals unbeachtet gebildet und energetisch ungenutzt bleibt. Letzten Endes wird der Gärrest einschließlich der mikrobiellen Biomasse als Dünger auf Felder ausgebracht. Betrachtet man die Zusammensetzung von Gärresten gegenüber den eingesetzten Substraten wird deutlich, dass die im Prozess gebildete mikrobieller Biomasse ein erheblicher Faktor ist. Tabelle 1 belegt dies anhand von Literaturdaten sowie eigenen Untersuchungen von Gärresten unterschiedlicher Biogasanlagen: Tabelle 1: Zusammensetzung von Gärresten Quelle Protein Fett Fasern Sonstiges LfL Kaiser (2003) [1] 16,3% 2,4% 42,0% 39,3% Afif & Amon (2007) [2] 20,9% 1,9% 57,5% 19,7% Biogasanlage 1 [Biopract-Analyse] 20,1% 0,0% 23,7% 56,2% Biogasanlage 2 [Biopract-Analyse] 22,2% 2,4% 23,4% 51,9% Biogasanlage 3 [Biopract-Analyse] 15,9% 2,8% 29,0% 52,3% Biogasanlage 4 [Biopract-Analyse] 17,6% 2,0% 24,1% 56,3% Biogasanlage 5 [Biopract-Analyse] 16,5% 0,0% 17,0% 66,5% Biogasanlage 6 [Biopract-Analyse] 16,5% 4,7% 19,9% 58,9% Biogasanlage 7 [Biopract-Analyse] 22,1% 4,3% 22,9% 50,7% Biogasanlage 8 [Biopract-Analyse] 25,5% 5,9% 21,2% 47,4% Biogasanlage 9 [Biopract-Analyse] 26,9% 2,7% 26,3% 44,2% Biogasanlage 10 [Biopract-Analyse] 20,0% 5,0% 20,9% 54,1% Mittelwert 20,7% 2,6% 23,8% 52,9% [1] Kaiser, F. (2004): „Untersuchung der Wirkung von MethaPlus S100 auf die Vergärung von Maissilage im Laborfermenter”, Bericht Biopract GmbH, 10 Seiten [1]:
[2] Afif, A., Amon, T. (2007): „Biogas production from olive pulp and cattle manure-Effect of co-fermentation and enzymes an methane productivity”, Damascus University Journal for the agricultural sciences [2]The conditions described have the consequence that in the dry matter of digestate from anaerobic processes of a biogas plant 5-20% microbial biomass is often unnoticed and energetically unused remains. Ultimately, the digestate, including the microbial biomass, is applied to fields as fertilizer. If one looks at the composition of fermentation residues compared to the substrates used, it becomes clear that the microbial biomass formed in the process is a significant factor. Table 1 shows this on the basis of literature data as well as own investigations of digestate of different biogas plants: Table 1: Composition of digestate source protein fat fibers miscellaneous LfL Kaiser (2003) [1] 16.3% 2.4% 42.0% 39.3% Afif & Amon (2007) [2] 20.9% 1.9% 57.5% 19.7% Biogas Plant 1 [Biopract Analysis] 20.1% 0.0% 23.7% 56.2% Biogas Plant 2 [Biopract Analysis] 22.2% 2.4% 23.4% 51.9% Biogas Plant 3 [Biopract Analysis] 15.9% 2.8% 29.0% 52.3% Biogas Plant 4 [Biopract Analysis] 17.6% 2.0% 24.1% 56.3% Biogas Plant 5 [Biopract Analysis] 16.5% 0.0% 17.0% 66.5% Biogas Plant 6 [Biopract Analysis] 16.5% 4.7% 19.9% 58.9% Biogas Plant 7 [Biopract Analysis] 22.1% 4.3% 22.9% 50.7% Biogas Plant 8 [Biopract Analysis] 25.5% 5.9% 21.2% 47.4% Biogas Plant 9 [Biopract Analysis] 26.9% 2.7% 26.3% 44.2% Biogas Plant 10 [Biopract Analysis] 20.0% 5.0% 20.9% 54.1% Average 20.7% 2.6% 23.8% 52.9% [1] Kaiser, F. (2004): "Examination of the effect of MethaPlus S100 on the fermentation of corn silage in the laboratory fermenter", report Biopract GmbH, 10 pages [1]:
[2] Afif, A., Amon, T. (2007): "Biogas production from olive pulp and cattle manure effect of co-fermentation and enzymes on methane productivity", Damascus University Journal of Agricultural Sciences [2]

Üblicherweise wird der Gärrest nach physikalischer Trennung von gröberen Feststoffen mit der gelösten mikrobiellen Biomasse als Dünger auf landwirtschaftlichen Nutzflächen ausgebracht. Das energetische Restpotential der mikrobiellen Biomasse wird hierbei vernachlässigt, da Versuche zu einer wirtschaftlich vertretbaren Nutzung dieser Restenergie bislang ohne Erfolg blieben.Usually, the digestate after physical separation of coarser solids with the dissolved microbial biomass is applied as fertilizer on agricultural land. The energetic residual potential of the microbial biomass is neglected here, since attempts to achieve an economically justifiable use of this residual energy have so far been unsuccessful.

Stand der TechnikState of the art

Bisher werden verschiedene Ansätze zur Nutzbarmachung von verbliebenen organischen Stoffen in Gärresten verfolgt. So wird in der Praxis beispielsweise ein Verfahren verwendet, das auf dem Prinzip einer Rezirkulation mit bzw. ohne Separation beruht. Dabei werden bei der Rezirkulation/Umpumpung/Rückführung von Fermenterinhalten/Gärresten hauptsächlich zwei Methoden angewendet. Neben der Nutzung von unbehandeltem Fermenterinhalt/Gärrest kann eine Separierung des Feststoffanteils von der Flüssigphase durchgeführt werden, wodurch eine Flüssigphase und eine Dickphase mit hohem Trockensubstanzanteil erzeugt wird. Die flüssige Phase wird zurückgeführt und dient zur Anmischung von frischen Substraten und/oder zur Regulierung von Trockenmassegehalten in der Prozesskette. Die mechanische Separierung erfolgt mittels Dekanter, Schwingsieben, Siebschneckenpressen oder Trommelpressen.So far, various approaches for the utilization of remaining organic substances in digestate are pursued. For example, in practice a method based on the principle of recirculation with or without separation is used. Mainly two methods are used in the recirculation / pumping / recycling of fermenter residues / digestate. In addition to the use of untreated fermenter content / digestate, a separation of the solids content of the liquid phase can be carried out, whereby a liquid phase and a thick phase with a high dry matter content is generated. The liquid phase is recycled and serves for the mixing of fresh substrates and / or for the regulation of dry matter contents in the process chain. The mechanical separation takes place by means of decanters, vibrating screens, sieve screw presses or drum presses.

In einem Artikel in Fuel Processing Technology: „Comparison of various posttreatments for recovering methane from agricultural digestate” (Sambusiti et al. (2015), Fuel Processing Technology, in press) wird beschrieben, dass der Gärrest von Praxisbiogasanlagen ein Restgaspotential aufgrund verbliebener schwer abbaubarer pflanzlicher Gerüstsubstanzen hat. Es wird vorgeschlagen, dieses Potential durch thermische, thermochemische und thermo-enzymatische Nachbehandlungen des Gärrestes besser auszuschöpfen. Es konnte gezeigt werden, dass besonders die enzymatische Nachbehandlung mit Hilfe von Gerüstsubstanz abbauenden Enzymen (β-Glucanasen, Xylanasen etc.) und die Verwendung von Rezirkulat den Methanertrag erhöhte.In one Article in Fuel Processing Technology: "Comparison of various posttreatments for recovering methane from agricultural digestives" (Sambusiti et al. (2015), Fuel Processing Technology, in press) It is described that the fermentation residue of practice biogas plants has a residual gas potential due to remaining poorly degradable plant builder substances. It is proposed to better exploit this potential by thermal, thermochemical and thermo-enzymatic post-treatments of the digestate. It was shown that especially the enzymatic aftertreatment with the help of scaffolding degrading enzymes (β-glucanases, xylanases, etc.) and the use of recirculate increased the methane yield.

Die Patentanmeldung EP 14075010.0 („A method for improving substrate degradation in agricultural biogas plants”, Anmelder: Biopract) beschreibt den Zusatz einer Protease zum Hauptfermenter landwirtschaftlicher Biogasanlagen, um im Substrat enthaltenen Stickstoff freizusetzen und die Aktivität der Mikroorganismen zu steigern. In DE 10 2009 024 287 A1 [„Verfahren der Biogasgewinnung”, Anmelder: Hochschule Ostwestfalen-Lippe] wird vorgeschlagen, Biogas aus hitzebehandelten Gärresten und/oder Gärsubstraten einer Biogasanlage zu gewinnen. Durch die Erhitzung wird das in den Gärresten vorhandene Gaspotential erschlossen.The patent application EP 14075010.0 ("A method for improving substrate degradation in agricultural biogas plants", Applicant: Biopract) describes the addition of a protease to the main fermenter of agricultural biogas plants to release nitrogen contained in the substrate and to increase the activity of the microorganisms. In DE 10 2009 024 287 A1 ["Biogas production process", applicant: Hochschule Ostwestfalen-Lippe] proposes to extract biogas from heat-treated fermentation residues and / or fermentation substrates of a biogas plant. By heating, the existing in the digestate gas potential is opened.

DE 10 2005 047 719 A1 [„Verfahren zur Nutzung von Biomasse in einem Biogasprozess”, Anmelder: Biogas Anlagen Leipzig GmbH] betrifft ein Verfahren zur Nutzung von stickstoffreicher Biomasse in einem Biogasprozess. Dieser Prozess soll umweltfreundlich und energieeffizient gestaltet werden. Die Aufgabe wird durch das Behandeln des Substrates mit Rezirkulat gelöst. Das Rezirkulat wird in dem Prozess als Wärmeträger und Reaktionsmedium betrachtet. Bei diesen Erfindungen werden keine Enzyme eingesetzt. DE 10 2005 047 719 A1 ["Method for using biomass in a biogas process", applicant: Biogas Anlagen Leipzig GmbH] relates to a method for using nitrogen-rich biomass in a biogas process. This process should be environmentally friendly and energy efficient. The task is solved by treating the substrate with recirculate. The recirculate is considered in the process as a heat transfer medium and reaction medium. In these inventions no enzymes are used.

In WO 2013/000927 A1 ) [„Process for the treatment of sludge or other organic material”, Anmelder: DSM] wird der Aufschluss von Fermentationsrückständen (sludge) aus aeroben Systemen und anderem organischem Material, nicht aber Gärresten aus Biogasanlagen, beschrieben. Der Aufschluss erfolgt durch eine Hitzebehandlung mit anschließender Enzymbehandlung und Fest-Flüssig-Trennung. Die flüssige Fraktion soll für die Bioenergiegewinnung eingesetzt werden. Als Enzyme kommen ein Gemisch aus einem lysierenden Enzym, einer Protease, einer Lipase, einer Cellulase und optional einer Amylase zu Einsatz.In WO 2013/000927 A1 ) ["Process for the treatment of sludge or other organic material", Applicant: DSM] describes the digestion of fermentation residues (sludge) from aerobic systems and other organic material, but not digestate from biogas plants. The digestion is carried out by a heat treatment with subsequent enzyme treatment and solid-liquid separation. The liquid fraction should be used for bioenergy production. The enzymes used are a mixture of a lysing enzyme, a protease, a lipase, a cellulase and optionally an amylase.

Keine der oben genannten Erfindungen beschreibt eine gezielte oder vergleichbar effiziente Lösung zur Umsetzung der im Gärrest enthaltenen mikrobiellen Biomasse zu Bioenergie. Bisherige Versuche wirtschaftlich vertretbare Ergebnisse zu erzielen, waren bislang wenig überzeugend, da die in der mikrobiellen Biomasse gebundene Restenergie nicht berücksichtigt wurde Nach wie vor verlässt in den etwa 7.000 in Deutschland installierten Biogasanlagen ungenutzte Energie den Fermentationsprozess.None of the abovementioned inventions describes a targeted or comparably efficient solution for converting the microbial biomass contained in the fermentation residue into bioenergy. So far, attempts to achieve economically justifiable results have been unconvincing, as the residual energy bound in microbial biomass has not been taken into account. In the approximately 7,000 biogas plants installed in Germany, unused energy leaves the fermentation process.

Ziel und Aufgabe der ErfindungAim and object of the invention

Die Erfindung hat das Ziel, Gärreste von Biogasanlagen durch einen enzymatischen Aufschluss effizient und kostengünstig aufzuarbeiten, um insbesondere aus der darin enthaltenen, im anaeroben Prozess gebildeten mikrobiellen Biomasse weiteres Biogas zu gewinnen und damit den Gesamtertrag an Biogasbildung zu erhöhen.The aim of the invention is to work up fermentation residues of biogas plants efficiently and inexpensively by enzymatic digestion in order to obtain further biogas in particular from the microbial biomass contained in the anaerobic process and thus to increase the overall yield of biogas formation.

Wesen der Erfindung Essence of the invention

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere mögliche Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Beispielen.The object is achieved by a method according to claim 1. Further possible embodiments emerge from the subclaims, the description and the examples.

Überraschend wurde nun gefunden, dass es doch möglich ist, die gebildete mikrobielle Biomasse durch den Einsatz von bestimmten Proteasen effizient für einen nachfolgend zur Biogasbildung in einem anaeroben Fermenter aufzuschließen. Die so erzeugte gelöste organische Substanz, messbar als Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) kann dann leicht zu Biogas in einem anaeroben Fermenter umgesetzt werden.Surprisingly, it has now been found that it is still possible to efficiently digest the microbial biomass formed by the use of certain proteases for subsequent biogas formation in an anaerobic fermenter. The dissolved organic substance thus produced, measurable as chemical oxygen demand (COD), can then be easily converted to biogas in an anaerobic fermenter.

Erfindungsgemäß werden dem kontinuierlich anfallenden Gärrest direkt oder nach einer vorgängigen thermischen Behandlung ausgewählte proteolytische Enzympräparate zugesetzt. Dabei handelt es sich um spezielle Proteasen, ggf. in Gemischen mit Cellulasen und/oder Pectinasen.According to the invention, selected proteolytic enzyme preparations are added to the continuously occurring fermentation residue directly or after a preceding thermal treatment. These are special proteases, possibly in mixtures with cellulases and / or pectinases.

Proteasen, auch Peptidasen genannt, spalten Peptidbindungen in Proteinen und fördern so deren Abbau zu Peptiden und/oder Aminosäuren. Proteasen werden auf Basis ihrer Wirkungsart in folgende Gruppen eingeteilt: Serin-Proteasen, EC 3.4.21. (S), Cystein-Proteasen (C), Asparginsäure-Proteasen (A), Metalloproteasen (M), und unbekannte oder bisher unklassifizierte Proteasen ( Handbook of Proteolytic Enzymes, A. J. Barrett, N. D. Rawlings, J. F. Woessner (eds), Academic Press (1998 ).Proteases, also called peptidases, cleave peptide bonds in proteins and thus promote their degradation to peptides and / or amino acids. Proteases are classified into the following groups based on their mode of action: serine proteases, EC 3.4.21. (S), cysteine proteases (C), aspartic acid proteases (A), metalloproteases (M), and unknown or hitherto unclassified proteases ( Handbook of Proteolytic Enzyme, AJ Barrett, ND Rawlings, JF Woessner (eds), Academic Press (1998 ).

Proteasen, die in dem Sinne der beschriebenen Erfindung eingesetzt werden, sind Serinproteasen. Besonders bevorzugt sind säurestabile Serinproteasen von Nocardiopsis dassonvillei subsp. dassonvillei DSM 43235 (A1918L1), Nocardiopsis prasina DSM 15649 (NN018335L1), Nocardiopsis prasina (previously alba) DSM 14010 (NN18140L1), Nocardiopsis sp. DSM 16424 (NN018704L2), Nocardiopsis alkaliphila DSM 44657 (NN019340L2) und Nocardiopsis lucentensis DSM 44048 (NN019002L2). Der katalytische Mechanismus dieser Enzymklasse beruht auf der nucleophilen Hydroxylgruppe der Aminosäure Serin, die Peptidbindungen spalten kann. Entsprechende Enzyme können aus Kulturüberständen beispielsweise aus Mikroorganismen der Gattungen Nocardiopsis oder Bacillus gewonnen werden. Die entsprechenden Enzyme können auch rekombinant hergestellt werden, z. B. die Expression einer Nocardiopsis-Protease in Bacillus. Des Weiteren kann es sich bei den wirksamen Proteasen auch um Mutationen, Varianten oder Fragmente der beschriebenen Enzyme handeln, die analog wirken. Kommerziell erhältliche Präparate, in denen die beschriebenen Proteasen enthalten sind, sind beispielsweise Ronozume® ProAct® (DSM Nutritional Products AG), in welchem eine Serinprotease von Nocardiopsis sp. enthalten ist, oder Alcalase® (Novozymes AG), das vor allem eine Serinprotease, Subtilisin A, von Bacillus licheniformis enthält.Proteases used in the sense of the invention described are serine proteases. Particularly preferred are acid-stable serine proteases from Nocardiopsis dassonvillei subsp. thatonvillei DSM 43235 (A1918L1), Nocardiopsis prasina DSM 15649 (NN018335L1), Nocardiopsis prasina (previously alba) DSM 14010 (NN18140L1), Nocardiopsis sp. DSM 16424 (NN018704L2), Nocardiopsis alkaliphila DSM 44657 (NN019340L2) and Nocardiopsis lucentensis DSM 44048 (NN019002L2). The catalytic mechanism of this class of enzymes relies on the nucleophilic hydroxyl group of the amino acid serine, which can cleave peptide bonds. Corresponding enzymes can be obtained from culture supernatants, for example from microorganisms of the genera Nocardiopsis or Bacillus. The corresponding enzymes can also be prepared recombinantly, for. B. the expression of a Nocardiopsis protease in Bacillus. Furthermore, the effective proteases may also be mutations, variants or fragments of the described enzymes which act analogously. Commercially available preparations in which the proteases described are included, for example, Ronozume ProAct ® ® (DSM Nutritional Products AG), in which a serine protease from Nocardiopsis sp. is included, or Alcalase ® (Novozymes AG) containing mainly a serine protease Subtilisin A from Bacillus licheniformis.

Die Proteaseaktivität kann mit jedem Nachweisverfahren bestimmt werden, bei dem ein Substrat eingesetzt wird, das entsprechende Peptidbindungen enthält (z. B. Casein) und dessen Abbau beispielsweise durch eine entsprechende Farbreaktion quantifizierbar ist.The protease activity can be determined by any detection method which uses a substrate containing appropriate peptide bonds (eg, casein) and whose degradation is quantifiable by, for example, a corresponding color reaction.

In einem kontinuierlichen bzw. Batchfermenter erfolgt eine 20–48-ständige Inkubation des Gärrestes nach Zugabe der Protease bei 20–80°C. Dabei gebildetes Biogas kann dem Hauptgasstrom zugefügt werden. Anschließend wird der Gärrest mit oder ohne Separation der Feststofffraktion komplett oder anteilig dem Biogasprozess wieder zugeführt.In a continuous or batch fermenter, the digestate is incubated for 20-48 hours after addition of the protease at 20-80 ° C. This biogas formed can be added to the main gas stream. Subsequently, the digestate is fed with or without separation of the solids fraction completely or proportionately back to the biogas process.

In einer bevorzugten Variation des Verfahrens erfolgt vor der Enzymzugabe eine thermische Behandlung des Gärrestes bei 60–80°C über einen Zeitraum von 0,5 bis 3 Stunden. Damit werden eine Hygienisierung sowie ein Voraufschluss der enthaltenen mikrobiellen Biomasse sowie der im Biogasprozess nicht umgesetzten organischen Bestandteile erreicht.In a preferred variation of the method, a thermal treatment of the digestate at 60-80 ° C over a period of 0.5 to 3 hours before enzyme addition. Thus, a sanitization and a pre-digestion of the contained microbial biomass and the unreacted in the biogas process organic components are achieved.

In einer weiteren Variation des Verfahrens wird die bei einer festflüssig-Separation des Gärrestes erhaltene Flüssigfraktion in einem zusätzlichen Schritt vorab einem Prozess der Biogasbildung unterzogen, indem sie durch einen meso- oder thermophil betriebenen Füllkörperreaktor mit immobilisierter Biomasse mit einer Verweilzeit von 10 bis maximal 30 h gefahren wird. Dabei gebildetes Biogas wird dem Hauptgasstrom zugefügt. Das daraus erhaltene Rezirkulat hat einen reduzierten CSB und wird nach Bedarf zur Regulierung der Viskosität im Haupffermenter eingesetzt.In a further variation of the method, the liquid fraction obtained in the case of a solid-liquid separation of the digestate is subjected to a biogas formation process in an additional step in advance by passing it through a mesophilic or thermophilic packed reactor with immobilized biomass having a residence time of 10 to a maximum of 30 hours is driven. This formed biogas is added to the main gas stream. The resulting recirculate has a reduced COD and is used as needed to regulate the viscosity in the main mentor.

Nach der Behandlung wird der Gärrest vollständig oder teilweise in den Biogasreaktor zum Zweck der Biogasbildung sowie der Anmischung frischen Substrates zurückgeführt.After the treatment, the digestate is completely or partially recycled to the biogas reactor for the purpose of biogas formation and the mixing of fresh substrate.

Man kann den Gärrest vor seiner Rückführung auch vollständig oder teilweise einer Separation unterziehen und ausschließlich die flüssige Phase zurückführen. It is also possible to completely or partially subject the digestate before its recycling to separation and to recycle only the liquid phase.

Bevorzugt wird die flüssige Phase vor der Rückführung einem Festbettreaktor zum Zweck der Biogasbildung zugeführt.Preferably, the liquid phase is fed before recycling a fixed bed reactor for the purpose of biogas formation.

Überraschend wurde bei Untersuchungen zur Erschließung des Gärrestpotenzials unter Nutzung des erfindungsgemäßen proteolytischen Aufschlusses gefunden, dass die gebildete mikrobielle Biomasse bei Einsatz von Proteasen effizient für einen nachfolgenden Einsatz in einem anaeroben Fermenter zur Biogasbildung aufgeschlossen und verflüssigt werden kann.Surprisingly, it has been found in studies to develop the digestate potential using the proteolytic digestion according to the invention that the protracted microbial biomass can be efficiently digested and liquefied using proteases for subsequent use in an anaerobic digester for biogas formation.

Erfindungsgemäß wird dem kontinuierlich anfallenden Gärrest direkt bzw. im Anschluss an eine thermische Behandlung ein proteolytisches Enzympräparat zugesetzt. In einem kontinuierlichen Fermenter erfolgt eine 10–30-stündige Inkubation bei 30–80°C. Dabei gebildetes Biogas kann dem Hauptgasstrom zugefügt werden. Anschließend wird der Gärrest mit oder ohne Separation der Feststofffraktion komplett oder anteilig dem Biogasprozess wieder zugeführt.According to the invention, a proteolytic enzyme preparation is added to the continuously occurring digestate directly or following a thermal treatment. In a continuous fermenter, incubate at 30-80 ° C for 10-30 hours. This biogas formed can be added to the main gas stream. Subsequently, the digestate is fed with or without separation of the solids fraction completely or proportionately back to the biogas process.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with exemplary embodiments.

Ausführungsbeispieleembodiments

Beispiel 1:Example 1:

Thermische und enzymatische Behandlung eines Gärrestes aus einer realen einstufigen Biogasanlage und Messung der Steigerung des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB-Wert) im flüssigen Überstand vom Gärrest. Als Vergleichskontrolle diente der flüssige Überstand des Gärrestes ohne thermischer und enzymatischer Behandlung. Für die Erzeugung des flüssigen Überstandes mit erfindungsgemäßer Behandlung und Messung des chemischen Sauerstoffbedarfs wurden die nachfolgenden Arbeitsschritte durchgeführt.

  • 1. Thermische Behandlung des Gärrestes
  • 2. Enzymatische Behandlung des Gärrestes
  • 3. Erzeugung des Überstandes vom Gärrest-Fest/Flüssigtrennung durch Zentrifugation
  • 4. Ermittlung des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB-Werts) im Überstand
Thermal and enzymatic treatment of a fermentation residue from a real one-stage biogas plant and measurement of the increase in the chemical oxygen demand (COD value) in the liquid supernatant from the digestate. As a comparative control of the liquid supernatant of the digestate was used without thermal and enzymatic treatment. For the production of the liquid supernatant with inventive treatment and measurement of the chemical oxygen demand, the following steps were performed.
  • 1. Thermal treatment of the digestate
  • 2. Enzymatic treatment of the digestate
  • 3. Generation of the supernatant from the digestate solid / liquid separation by centrifugation
  • 4. Determination of the chemical oxygen demand (COD value) in the supernatant

Für die Erzeugung des flüssigen Überstandes ohne erfindungsgemäße Behandlung und Messung des chemischen Sauerstoffbedarfs wurden die nachfolgenden Arbeitsschritte durchgeführt.

  • 1. Erzeugung des Überstandes vom Gärrest-Fest/Flüssigtrennung durch Zentrifugation
  • 2. Ermittlung des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB-Werts) im Überstand
Versuchsbedingungen: Probenmaterial: Gärrest einer Biogasanlage (Bei der Biogasanlage handelt es sich um einen einstufigen Fermentationsprozess bei dem die Substrate: Maissilage, Ganzpflanzensilage aus Triticale, Hühnertrockenkot und Getreideschrot vergoren werden, Anlagenkapazität: 500 kW elektrisch) Trockenmassegehalt Gärrest: 9% Probevolumen: 500 g Temperatur thermische Behandlung: 70°C Haltezeit thermische Behandlung: 1 Stunde Temperatur enzymatische Behandlung: 60°C Haltezeit enzymatische Behandlung: 24 Stunden Dosierung Enzym: 1.000 ppm (Trockenmasse des Gärrestes) Erzeugung Überstand: Zentrifugation (5 min, 4000 × g, T = 20°C) Messung CSB: Küvetten-Test (HANNA Instruments, Kit: H193754B-25) For the production of the liquid supernatant without treatment according to the invention and measurement of the chemical oxygen demand, the following steps were carried out.
  • 1. Generation of the supernatant from digestate solid / liquid separation by centrifugation
  • 2. Determination of the chemical oxygen demand (COD value) in the supernatant
Test conditions: Sample material: Fermentation residue of a biogas plant (The biogas plant is a single-stage fermentation process in which the substrates are fermented: maize silage, whole plant silage from triticale, dry chicken manure and cereal meal, plant capacity: 500 kW electrical) Dry matter content digestate: 9% Sample volume: 500 g Temperature thermal treatment: 70 ° C Holding time thermal treatment: 1 hour Temperature enzymatic treatment: 60 ° C Holding time enzymatic treatment: 24 hours Dosage enzyme: 1,000 ppm (dry matter of digestate) Generation supernatant: Centrifugation (5 min, 4000 xg, T = 20 ° C) Measurement COD: Cuvette test (HANNA Instruments, Kit: H193754B-25)

Die Ergebnisse des ermittelten CSB-Werts vom Überstand mit und ohne thermischer und enzymatischer Behandlung sind in dargestellt. The results of the determined COD value of the supernatant with and without thermal and enzymatic treatment are in shown.

zeigt, dass der Überstand des unbehandelten Gärrestes einen CSB-Wert von 33.466 mg/l aufweist, während der Überstand mit thermischer und enzymatischer Behandlung einen CSB-Wert von 45.933 mg/l besitzt. Dies entspricht etwa einer Steigerung des CSB-Werts im Überstand nach erfindungsgemäßer thermischer und enzymatischer Behandlung des Gärrestes von 37%. shows that the supernatant of the untreated fermentation residue has a COD value of 33,466 mg / l, while the supernatant with thermal and enzymatic treatment has a COD value of 45,933 mg / l. This corresponds approximately to an increase in the COD value in the supernatant after inventive thermal and enzymatic treatment of the digestate of 37%.

Beispiel 2:Example 2:

Am Beispiel einer anaeroben Kultivierung im Batchansatz wurde das Biogasbildungsvermögen von Gärrestüberständen mit und ohne thermischer und enzymatischer Behandlung ermittelt. Die Gärversuche wurden in Anlehnung an die VDI-Richtlinie 4630 durchgeführt.Using the example of an anaerobic cultivation in a batch batch, the biogas-forming capacity of fermentation residue supernatants was determined with and without thermal and enzymatic treatment. The fermentation tests were based on the VDI Guideline 4630 carried out.

Bei den Gärversuchen wurden 3 Proben untersucht:

  • Probe 1: Überstand unbehandelter Gärrest – ÜS1
  • Probe 2: Überstand Gärrest nach thermischer Behandlung – ÜS2
  • Probe 3: Überstand Gärrest nach therm. und enzym. Behandlung – ÜS3.
In the fermentation tests, 3 samples were examined:
  • Sample 1: supernatant of untreated digestate - ÜS1
  • Sample 2: supernatant fermentation residue after thermal treatment - ÜS2
  • Sample 3: supernatant fermentation residue after therm. And enzyme. Treatment - ÜS3.

Als Inokulum für die Gärtests diente ebenfalls der Gärrest, der für die Herstellung der Proben 1–3 verwendet wurde.The inoculum used for the fermentation tests was also the digestate used to prepare Samples 1-3.

Die nachfolgende Auflistung zeigt die durchgeführten Arbeitsschritte für die Proben 1–3The following list shows the work steps performed for samples 1-3

1. Probe 1 Überstand Gärrest ohne Behandlung – ÜS11. Sample 1 supernatant fermentation residue without treatment - ÜS1

  • I. Erzeugung des Überstandes vom Gärrest – Fest/Flüssigtrennung durch ZentrifugationI. Generation of the supernatant from the digestate - solid / liquid separation by centrifugation
  • II. Gärversuch/Ermittlung der BiogasbildungII. Fermentation test / determination of biogas production

2. Probe 2 Überstand Gärrest nach thermischer Behandlung – ÜS22. Sample 2 supernatant fermentation residue after thermal treatment - ÜS2

  • I. Thermische Behandlung des GärrestesI. Thermal treatment of the digestate
  • II. Erzeugung des Überstandes vom Gärrest-Fest/Flüssigtrennung durch ZentrifugationII. Generation of the supernatant from digestate solid / liquid separation by centrifugation
  • III. Gärversuch/Ermittlung der BiogasbildungIII. Fermentation test / determination of biogas production

3. Probe 3 Überstand Gärrest nach thermischer und enzymatischer Behandelung – ÜS33. Sample 3 supernatant fermentation residue after thermal and enzymatic treatment - ÜS3

  • I. Thermische Behandlung des GärrestesI. Thermal treatment of the digestate
  • II. Enzymatische Behandlung des GärrestesII. Enzymatic treatment of the digestate
  • III. Erzeugung des Überstandes vom Gärrest-Fest/Flüssigtrennung durch ZentrifugationIII. Generation of supernatant from digestate solid / liquid separation by centrifugation
  • IV. Gärversuch/Ermittlung der BiogasbildungIV. Fermentation test / determination of biogas production

Versuchsbedingungen: Probenausgangsmaterial: Gärrest einer Biogasanlage (Bei der Biogasanlage handelt es sich um einen einstufigen Fermentationsprozess bei dem die Substrate: Maissilage, Ganzpflanzensilage aus Triticale, Hühnertrockenkot und Getreideschrot vergoren wurden, Anlagenkapazität: 500 kW elektrisch) Trockenmassegehalt Gärrest: 9% Probemenge f. Herstellung ÜS1–ÜS3: je 500 g Temperatur thermische Behandlung: 70°C Haltezeit thermische Behandlung: 1 Stunde Temperatur enzymatische Behandlung: 60°C Haltezeit enzymatische Behandlung: 24 Stunden Dosierung Enzym: 1.000 ppm (Trockenmasse des Gärrests) Erzeugung Überstand: Zentrifugation (5 min, 4.000 × g) Temperatur Gärtest: 39°C Mengen Inokulum: 50 g Menge ÜS1, ÜS2, ÜS3 f. Gärversuch: 50 g Test conditions: Samples starting material: Fermentation residue of a biogas plant (The biogas plant is a one-step fermentation process in which the substrates: maize silage, whole plant silage of triticale, dry chicken manure and grain meal were fermented, plant capacity: 500 kW electrical) Dry matter content digestate: 9% Sample quantity f. Production ÜS1-ÜS3: 500 g each Temperature thermal treatment: 70 ° C Holding time thermal treatment: 1 hour Temperature enzymatic treatment: 60 ° C Holding time enzymatic treatment: 24 hours Dosage enzyme: 1,000 ppm (dry matter of the digestate) Generation supernatant: Centrifugation (5 min, 4,000 × g) Temperature test: 39 ° C Amounts of inoculum: 50 g Quantity ÜS1, ÜS2, ÜS3 f. Gärversuch: 50 g

und Tab. 2 zeigen die gesteigerte Biogasbildung des Gäransatzes mit der erfindungsgemäß behandelten Gärrestprobe. Zur Darstellung wurden die in Abständen ermittelten Gasproduktionsvolumen auf Normbedingungen normiert und über die Fermentationsdauer kumuliert. Nach 20 Tagen Kultivierung erzeugt der Überstand der thermisch und enzymatisch behandelten Gärrestprobe (ÜS3), nach Abzug der gebildeten Biogasmenge, welche vom Inokulum erzeugt wurde, ein Biogasvolumen von 179 ml (siehe Tab. 3). Dies entspricht im Vergleich zum Kontrollansatz (ÜS1) einer Steigerung von etwa 95%. and Tab. 2 show the increased biogas formation of the Gäransatzes with the inventively treated Gärrestprobe. For representation, the gas production volumes determined at intervals were normalized to standard conditions and accumulated over the duration of the fermentation. After 20 days of culture, the supernatant of the thermally and enzymatically treated digestate sample (ÜS3), after deducting the amount of biogas produced, which was generated by the inoculum, produces a biogas volume of 179 ml (see Table 3). This corresponds to an increase of about 95% compared to the control approach (ÜS1).

Im Vergleich zur erfindungsgemäß behandelten Gärrestprobe bildete der Überstand der thermisch behandelten Gärrestprobe (ÜS2) nach 20 Tagen Kultivierung eine Biogasmenge, nach Abzug der Biogasmenge welches das Inokulum gebildet hatte, von 101 ml Biogas (siehe Tab. 3). Dies entspricht einer Steigerung im Vergleich zum Kontrollansatz (S1) von 10%.Compared to the sample of fermentation residue treated according to the invention, the supernatant of the thermally treated fermentation residue sample (ÜS2) after fermentation for 20 days formed a quantity of biogas, after deduction of the amount of biogas which had formed the inoculum, from 101 ml of biogas (see Table 3). This represents an increase of 10% compared to control (S1).

Die Versuchsergebnisse zeigen, dass durch die thermische und enzymatische Behandlung des Gärrestes ein Überstand erzeugt wird, der im Vergleich zum Überstand der unbehandelten Gärrestprobe, ein etwa doppelt so hohes Biogasbildungspotential besitzt (siehe Tab. 3). Tab. 2: Darstellung des normierten und kumulierten Biogasvolumens nach 20 Tagen Fermentationszeit Inokulum Inokulum + ÜS1 unbehandelter Überstand Inokulum + ÜS2 thermisch behandelter Überstand Inokulum + ÜS3 therm. + enzym. behandelter Überstand Kumuliertes Biogasvolumen nach 20 d 294 Nml 386 Nml 395 Nml 473 Nml Tab. 3: Darstellung des normierten und kumulierten Biogasvolumens nach 20 Tagen Fermentationszeit bei Abzug der gebildeten Biogasmenge, welches das Inokulum erzeugte. ÜS1 unbehandelter Überstand ÜS2 thermisch behandelter Überstand ÜS3 therm. + enzym. behandelter Überstand Kumuliertes Biogasvolumen nach Abzug des Biogasvolumen des Inokulums nach 20 d 92 Nml 101 Nml 179 Nml Prozentuale Steigerung 0% 9,8% 94,6% The test results show that the thermal and enzymatic treatment of the digestate produces a supernatant which, compared to the supernatant of the untreated digestate sample, has about twice the biogas formation potential (see Table 3). Tab. 2: Representation of the normalized and cumulated biogas volume after 20 days fermentation time inoculum Inoculum + ÜS1 untreated supernatant Inoculum + ÜS2 thermally treated supernatant Inoculum + ÜS3 therm. + Enzyme. treated supernatant Cumulative biogas volume after 20 d 294 nml 386 Nml 395 Nml 473 Nml Tab. 3: Representation of the normalized and cumulated biogas volume after 20 days of fermentation time with deduction of the biogas produced, which produced the inoculum. ÜS1 untreated supernatant ÜS2 thermally treated supernatant ÜS3 therm. + Enzyme. treated supernatant Cumulative biogas volume after subtraction of the biogas volume of the inoculum after 20 d 92mls 101ml 179 Nml Percentage increase 0% 9.8% 94.6%

Beispiel 3:Example 3:

Am Beispiel einer anaeroben kontinuierlichen Fermentation im Labormaßstab mit und ohne erfindungsgemäßer Rückführung des Überstandes vom Gärrest wurde die Steigerung der Biogasbildung, welche durch die erfindungsgemäße Behandlung des Gärrestes erzeugt wird, untersucht. Die Untersuchung wurde unterteilt in zwei Perioden, dabei wurde jede Periode über einen Zeitraum von 33 Tagen bilanziert. Periode 1: anaerobe kontinuierliche Fermentation ohne thermische und enzymatische Behandlung des Gärrestes und ohne Rückführung des Überstandes des Gärrestes (Referenzperiode) Periode 2: anaerobe kontinuierliche Fermentation mit thermischer und enzymatischer Behandlung des Gärrestes und Rückführung des Überstandes in den Fermentationsprozess The example of an anaerobic continuous fermentation on a laboratory scale with and without inventive feedback of the supernatant from the digestate, the increase in biogas production, which is generated by the treatment of the digestate according to the invention, examined. The study was divided into two periods, with each period being balanced over a period of 33 days. Period 1: anaerobic continuous fermentation without thermal and enzymatic treatment of the digestate and without recycling the supernatant of the digestate (reference period) Period 2: anaerobic continuous fermentation with thermal and enzymatic treatment of the digestate and return of the supernatant in the fermentation process

Die nachfolgende Auflistung beschreibt die Basisinformationen zum Versuchsaufbau:

  • a) Fermenter: 5 Liter Arbeitsvolumen
  • b) Substrat für die Vergärung: Maissilage (Trockensubstanz: 98%, organischer Anteil an der Trockenmasse: 95% Partikelgröße < 5 mm)
  • c) Verweilzeit: 33 Tage
  • d) Faulraumbelastung pro Reaktorvolumen und Zeit: 4 kg organische Trockenmasse/m3 × d
  • e) Temperatur: 39°C
The following list describes the basic information about the experimental setup:
  • a) fermenter: 5 liters working volume
  • b) substrate for fermentation: corn silage (dry substance: 98%, organic content of dry matter: 95% particle size <5 mm)
  • c) Dwell time: 33 days
  • d) Foul space load per reactor volume and time: 4 kg dry organic mass / m 3 × d
  • e) Temperature: 39 ° C

Herstellung der Substrate für die Vergärung:Production of substrates for fermentation:

Für die täglich frische Substratzufuhr wurde die trockene Maissilage eingewogen (20 g organische Masse) und in der Referenzperiode mit Leitungswasser auf ein Gesamtvolumen von 150 ml aufgefüllt. In der Periode mit thermischer und enzymatischer Behandlung des Gärrestes und Rückführung des Überstandes, wurde die täglich eingewogene Maissilage (20 g organische Masse) mit dem Überstand des thermisch und enzymatisch behandelten Gärrestes und Leitungswasser auf ein Gesamtvolumen von 150 ml aufgefüllt.For the daily fresh substrate feed, the dry maize silage was weighed (20 g organic mass) and filled in the reference period with tap water to a total volume of 150 ml. In the period with thermal and enzymatic treatment of the digestate and repatriation of the supernatant, the daily corn silage (20 g organic mass) was filled with the supernatant of the thermally and enzymatically treated digestate and tap water to a total volume of 150 ml.

Die Entnahme des Gärrestes (150 ml) und die anschließende frische Substratzufuhr (150 ml) erfolgte einmal täglich. Nach der Entnahme des Gärrestes wurde die thermische und enzymatische Behandlung durchgeführt und der Überstand erzeugt.The removal of the digestate (150 ml) and the subsequent fresh substrate feed (150 ml) took place once a day. After removal of the digestate, the thermal and enzymatic treatment was carried out and the supernatant produced.

Die nachfolgende Auflistung beschreibt die thermische und enzymatische Behandlung des Gärrestes und die anschließende Herstellung des Überstandes.

  • a) Volumen Gärrest für die thermische und enzymatische Behandlung: 120 ml
  • b) Thermische Behandlung des Gärrestes: Temperatur: 70°C, Haltezeit: 1 Stunde
  • c) Enzymatische Behandlung des Gärrestes: Temperatur: 60°C, Haltezeit: 24 Stunden Enzymdosierung: 1.000 ppm (bezogen auf den TS-Gehalt des Gärrestes)
  • d) Enzym: Ronozyme® ProAct®
  • e) Zentrifugation des thermisch und enzymatisch behandelten Gärrestes: 5 min, 4.000 × g
  • f) Volumen Überstand: 80 ml
  • g) Volumen Sediment: 40 ml
The following list describes the thermal and enzymatic treatment of the digestate and the subsequent preparation of the supernatant.
  • a) Volume digestate for the thermal and enzymatic treatment: 120 ml
  • b) Thermal treatment of the digestate: Temperature: 70 ° C, holding time: 1 hour
  • c) Enzymatic treatment of the digestate: Temperature: 60 ° C., hold time: 24 hours Enzyme dosage: 1,000 ppm (based on the TS content of the digestate)
  • d) Enzyme: Ronozyme ProAct ® ®
  • e) Centrifugation of the thermally and enzymatically treated digestate: 5 min, 4,000 × g
  • f) volume supernatant: 80 ml
  • g) Volume of sediment: 40 ml

zeigt die mittlere tägliche Biogasproduktion für die Periode 1 und 2. In Periode 1 wurde täglich ein mittleres Biogasvolumen von 11.199 Nml produziert, während in Periode 2 durch die thermische und enzymatische Behandlung des Gärrest und die Rückführung des Überstandes das mittlere täglich produzierte Biogasvolumen bei 12.957 Nml lag. Die Versuchsergebnisse zeigen auf, dass in Periode 2 durch die erfindungsgemäße Behandlung des Gärrestes und die Rückführung des Überstandes in die anaerobe kontinuierliche Fermentation die tägliche Biogasbildung um 1758 Nml im Vergleich zur Fermentation ohne Rückführung gesteigert werden konnte. Dies entspricht einer Steigerung der täglichen Biogasbildung von 16%. ( ) shows the average daily biogas production for periods 1 and 2. In period 1, a mean biogas volume of 11,199 Nml was produced daily, while in period 2 the mean daily produced biogas volume at 12,957 Nml was achieved by the thermal and enzymatic treatment of the digestate and the return of the supernatant was. The test results show that in the period 2 by the inventive treatment of the digestate and the return of the supernatant in the anaerobic continuous fermentation, the daily biogas production could be increased by 1758 Nml compared to the fermentation without recirculation. This corresponds to an increase in daily biogas production of 16%. ( )

Beispiel 4:Example 4:

In einer 500 kW Biogasanlage wurde die thermische und enzymatische Behandlung des Gärrestes und die Rückführung der dünnen Fraktion nach Separation des Gärrestes in den Fermentationsprozess untersucht. An diesem Beispiel wurde gezeigt, dass durch die erfindungsgemäße Behandlung des Gärrestes und Rückführung in den Biogasfermentationsprozess die tägliche frische Zugabe an Maissilage bei gleichzeitig konstanter Energieproduktion reduziert werden konnte. Dies zeigt, dass durch die Erfindung der Gesamtprozess in der Effizienz gesteigert wurde. Die Untersuchung wurde unterteilt in zwei Perioden. Dabei wurde jede Periode über einen Zeitraum von einer Verweilzeit bilanziert. Erfasst wurden für die Bilanzierung alle flüssigen und festen Eingangs- und Ausgangsströme in Menge/Masse und die Trockenmassegehalte sowie die täglich produzierte Biogasmenge. Die Zusammensetzung des Biogases wurde einmal pro Tag an einer Bypassbiogasleitung automatisch erfasst. Perioden der Untersuchung: Periode 1: ohne thermische und enzymatische Behandlung des Gärrestes und ohne Rückführung der dünnen Fraktion des separierten Gärrestes (Referenzperiode) Periode 2: mit thermischer und enzymatischer Behandlung des Gärrestes und mit Rückführung in den Fermentationsprozess der dünnen Fraktion des separierten Gärrestes. a. Allgemeine Anlagen- und Prozessdaten: Elektrische Leistung: 500 kW Design Fermentation: Einstufig Volumen Fermenter: 2.700 m3 Temperatur Fermenter: 41°C Volumen Behälter therm. + enzym. Behandlung: 40 m3 Volumen Vorlagebehälter dünne Fraktion: 20 m3 Substrate: Maissilage Ganzpflanzensilage aus Triticale Getreideschrot Hühnertrockenkot b. Prozessdaten Periode 1 (Referenzperiode)(Abb. 5) Masse Input Fermenter: Maissilage: 15 t/d (TS: 35%) GPS-Triticale: 8 t/d (TS: 35%) Getreideschrot: 1 t/d (TS: 87%) Hühnertrockenkot: 1,5 t/d (TS: 40%) Wasser: 10 m3/d (GPS: Ganzpflanzensilage, TS: Trockenmasse) Totale Massezufuhr Fermenter: 35,5 Tonnen pro Tag Verweilzeit: 76 Tage Tägliche Biogasproduktion: 5.782 m3 Biogas pro Tag Masse täglicher Gärrestanfall: ca. 28 Tonnen pro Tag Trockenmassegehalt Gärrest: 9,7% c. Prozessdaten Periode 2 (therm. + enzym. Behandlung Gärrest, Separation und Rückführung der dünnen Fraktion) (Abb. 6) Masse Input Fermenter: Maissilage: 11,5 t/d (TS: 35%) GPS-Triticale: 8 t/d (TS: 35%) Getreideschrot: 1 t/d (TS: 87%) Hühnertrockenkot: 1,5 t/d (TS: 40%) Dünne Fraktion nach Separation: 18 t/d (TS: 2%) (GPS: Ganzpflanzensilage, TS: Trockenmasse) Totale Massezufuhr Fermenter: 40 Tonnen Frischmasse pro Tag Verweilzeit: 68 Tage Enzymdosage: 2,1 kg/d Enzym: Ronozyme® ProAct® Tägliche Biogasproduktion: 5.777 m3 Biogas pro Tag Masse Output dicke Fraktion: 4 Tonnen pro Tag (TS: 23%) Masse Output dünne Fraktion: 18 Tonnen pro Tag (TS: 2%) In a 500 kW biogas plant, the thermal and enzymatic treatment of the digestate and the return of the thin fraction after separation of the digestate into the fermentation process were investigated. In this example it was shown that the daily fresh addition of maize silage with simultaneously constant energy production could be reduced by the treatment according to the invention of the fermentation residue and return to the biogas fermentation process. This shows that the invention has increased the overall process in efficiency. The study was divided into two periods. Each period was accounted for over a period of one residence time. All liquid and solid input and output flows in quantity / mass and the dry matter contents as well as the daily produced biogas quantity were recorded for the balancing. The composition of the biogas was automatically recorded once a day on a bypass biogas line. Periods of investigation: Period 1: without thermal and enzymatic treatment of the fermentation residue and without recycling of the thin fraction of the separated digestate (reference period) Period 2: with thermal and enzymatic treatment of the fermentation residue and with return to the fermentation process of the thin fraction of the separated fermentation residue. a. General plant and process data: Electrical power: 500 kW Design fermentation: Single stage Volume fermenter: 2,700 m 3 Temperature fermenter: 41 ° C Volume container therm. + Enzyme. Treatment: 40 m 3 Volume storage tank thin fraction: 20 m 3 substrates: corn silage Whole plant triticale silage corn meal dry chicken b. Process data period 1 (reference period) (Fig. 5) Mass Input Fermenter: Corn silage: 15 t / d (TS: 35%) GPS triticale: 8 t / d (TS: 35%) Grain meal: 1 t / d (TS: 87%) Chicken dry manure: 1.5 t / d (TS: 40%) Water: 10 m 3 / d (GPS: whole plant silage, TS: dry matter) Total mass feed fermenter: 35.5 tons per day dwell time: 76 days Daily biogas production: 5,782 m 3 of biogas per day Mass daily digestate attack: about 28 tons per day Dry matter content digestate: 9.7% c. Process data Period 2 (therm. + Enzyme treatment digestate, separation and recycling of the thin fraction) (Fig. 6) Mass Input Fermenter: Corn silage: 11.5 t / d (TS: 35%) GPS triticale: 8 t / d (TS: 35%) Grain meal: 1 t / d (TS: 87%) Chicken dry manure: 1.5 t / d (TS: 40%) Thin fraction after separation: 18 t / d (TS: 2%) (GPS: whole plant silage, TS: dry matter) Total mass feed fermenter: 40 tons of fresh mass per day dwell time: 68 days enzyme dosage: 2.1 kg / d Enzyme: Ronozyme ® ProAct ® Daily biogas production: 5,777 m 3 biogas per day Mass output thick fraction: 4 tons per day (TS: 23%) Mass output thin fraction: 18 tonnes per day (TS: 2%)

d. Beschreibung der thermischen und enzymatischen Behandlung und Rückführung der dünnen Fraktion in den Fermentationsprozess d. Description of the thermal and enzymatic treatment and recycling of the thin fraction in the fermentation process

Der Behälter für die thermische und enzymatische Behandlung wurde einmal pro Tag mit 22 m3 Gärrest aus dem Biogasfermenter befüllt. Nach Befüllung erfolgte die Aufheizung auf 60°C für 22 Stunden. Die Zugabe der Enzymmenge wurde ab einer Temperatur vom 58°C durchgeführt. Die Aufheizdauer von 41°C auf 58°C dauerte etwa 2 Stunden, somit lag die Dauer der enzymatischen Inkubation bei etwa 20 Stunden. Nach Ablauf der thermischen und enzymatischen Behandlung wurde mit Hilfe eines Pressschneckenseparator eine Fest/Flüssigtrennung durchgeführt, dabei entstanden in der Summe 18 Tonnen der dünnen Fraktion mit einem Trockenmassegehalt von etwa 2% und 4 Tonnen der dicken Fraktion mit einem Trockenmassegehalt von etwa 23%. Die 18 Tonnen der dünnen Fraktion wurden im Vorlagebehälter gesammelt. Der Vorlagebehälter war temperiert und die Temperatur im Vorlagebehälter lag während des Entleerungs-/Fütterungszeitraum bei etwa 60°C. Die Zugabe der dünnen Fraktion aus dem Vorlagebehälter in den Biogasfermenter wurde mit den Fütterungsintervallen der Maissilage, der Triticale-Ganzpflanzensilage, dem Getreideschrot und dem Hühnertrockenkot (24 Fütterungen pro Tag) gekoppelt. Je Fütterungsintervall wurden direkt in den Biogasfermenter etwa 0,85 Tonnen der dünnen Fraktion zugeben. In der Rohrleitung vom Vorlagebehälter bis zum Biogasfermenter kühlte die dünne Fraktion während der etwa einstündigen Fütterungspause auf 40–50°C ab.The container for the thermal and enzymatic treatment was filled once a day with 22 m 3 fermentation residue from the biogas fermenter. After filling, the heating was carried out at 60 ° C for 22 hours. The addition of the amount of enzyme was carried out from a temperature of 58 ° C. The heating time from 41 ° C to 58 ° C took about 2 hours, so the duration of the enzymatic incubation was about 20 hours. After completion of the thermal and enzymatic treatment, a solid / liquid separation was carried out with the help of a screw extruder, resulting in the sum of 18 tons of thin fraction with a dry matter content of about 2% and 4 tons of the thick fraction with a dry matter content of about 23%. The 18 tons of the thin fraction were collected in the receiver. The storage tank was tempered and the temperature in the storage tank was at about 60 ° C during the emptying / feeding period. The addition of the thin fraction from the feed tank into the biogas fermenter was coupled with the feeding intervals of the corn silage, the triticale whole plant silage, the cereal meal and the chicken dry manure (24 feedings per day). Depending on the feeding interval, about 0.85 tons of the thin fraction were added directly to the biogas fermenter. In the pipeline from the storage tank to the biogas fermenter, the thin fraction cooled to 40-50 ° C during the approximately one-hour feeding break.

Bewertung:Rating:

Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass durch die thermische und enzymatische Behandlung die Zufuhr an frischer Maissilage bei konstanter täglicher Biogasproduktion reduziert werden konnte. Durch die erfindungsgemäße Behandlung des Gärrestes war es möglich den Frischmasseinput an Maissilage von 15 Tonnen pro Tag auf 11,5 Tonnen pro Tag zu reduzieren. Diese Reduzierung von 3,5 t frischer Maissilage entspricht bezogen auf die Maissilage einer Reduzierung von etwa 23%. ( )The results of the investigation show that the supply of fresh maize silage with constant daily biogas production could be reduced by the thermal and enzymatic treatment. By treating the digestate according to the invention, it was possible to reduce the fresh mass input to maize silage from 15 tons per day to 11.5 tons per day. This reduction of 3.5 t of fresh corn silage corresponds to a reduction of about 23% in relation to corn silage. ( )

Beispiel 5:Example 5:

Am Beispiel einer Pilot-Biogasanlage wurde die thermische und enzymatische Behandlung des Gärrestes und die Vergärung der dünnen Fraktion nach Fest/Flüssigtrennung in einem separaten Festbettfermenter untersucht. Ohne thermische und enzymatische Behandlung lag die tägliche Biogasproduktion bei gemittelten 2,84 m3. Durch die erfindungsgemäße Behandlung des Gärrestes und die Vergärung in einem Festbettfermenter wurde gezeigt, dass die tägliche Biogasproduktion, bei gleichzeitig konstantem organischen Substratinput, auf 3,28 m3 Biogas pro Tag gesteigert werden konnte. Dies zeigt, dass durch die Erfindung der Gesamtprozess in der Effizienz gesteigert wurde. Die Untersuchung wurde unterteilt in zwei Perioden, dabei wurde jede Periode über einen Zeitraum von einer Verweilzeit bilanziert. Erfasst wurden für die Bilanzierung alle flüssigen und festen Eingangs- und Ausgangsströme in Menge/Masse und die Trockenmassegehalte sowie die täglich produzierte Biogasmenge. Die Zusammensetzung des Biogases wurde einmal pro Tag an beiden Fermentern an einer Bypassbiogasleitung automatisch erfasst. Perioden der Untersuchung: Periode 1: ohne thermische und enzymatische Behandlung des Gärrestes und ohne Vergärung der dünnen Fraktion des separierten Gärrestes in einem Festbettfermenter (Referenzperiode) Periode 2: mit thermischer und enzymatischer Behandlung des Gärrestes und Vergärung der dünnen Fraktion des separierten Gärrestes in eine Festbettfermenter. a. Allgemeine Anlagen- und Prozessdaten: Design Fermentation: Einstufig (Periode 1) Zweistufig (Periode 2) Volumen Fermenter: 1,2 m3 Volumen Festbettfermenter: 10 Liter Volumen Behälter therm. + enzym. Behandlung: 20 Liter Volumen Vorlagebehälter dünne Fraktion: 12 Liter Temperatur Fermenter, 41°C Temperatur Festbettfermenter: 50–55°C Substrate: Maissilage Getreideschrot Rindergülle b. Prozessdaten Periode 1 (Referenzperiode) (Abb. 8) Masse Input Fermenter: Maissilage: 10 kg/d (TS: 33%) Getreideschrot: 1 kg/d (TS: 85%) Rindergülle: 7 kg/d (TS: 8%) (TS: Trockenmasse) Totale Massezufuhr Fermenter: 18 kg pro Tag Verweilzeit: 67 Tage Tägliche Biogasproduktion: 2841 m3 Biogas pro Tag Masse täglicher Gärrestanfall: ca. 14 kg pro Tag Trockenmassegehalt Gärrest: 9,5% c. Prozessdaten Periode 2 (therm. + enzym. Behandlung Gärrest, Separation und Vergärung der dünnen Fraktion in einem Festbettfermenter) (Abb. 9) Masse Input Fermenter: Maissilage: 10 kg/d (TS: 33%) Getreideschrot: 1 kg/d (TS: 87%) Rindergülle: 7 kg/d (TS: 40%) (TS: Trockenmasse) Totale Massezufuhr Fermenter: 18 kg Frischmasse pro Tag Masse Input Festbettfermenter: Dünne Fraktion: 9,8 kg/d (TS: 2%) Verweilzeit Fermenter: 67 Tage Verweilzeit Festbettfermenter: 20 Stunden Enzymdosage: 1,4 g/d Enzym: Ronozyme® ProAct® Tägliche Biogasproduktion: Fermenter: 2,84 m3 Biogas/d Festbettfermenter: 0,45 m3 Biogas/d Masse täglicher Gärrestanfall: ca. 14 kg pro Tag Trockenmassegehalt Gärrest: 9,5% Masse Output dicke Fraktion: 4,5 kg pro Tag (TS: 23%) Masse Output Restwasser: 9,3 kg pro Tag (TS: 2%) The example of a pilot biogas plant was used to investigate the thermal and enzymatic treatment of the digestate and the fermentation of the thin fraction after solid / liquid separation in a separate fixed-bed fermenter. Without thermal and enzymatic treatment, the daily biogas production averaged 2.84 m 3 . By the treatment according to the invention of the fermentation residue and the fermentation in a fixed-bed fermenter it was shown that the daily biogas production could be increased to 3.28 m 3 biogas per day with a constant organic substrate input. This shows that the invention has increased the overall process in efficiency. The study was divided into two periods, with each period being accounted for over a period of one residence time. All liquid and solid input and output flows in quantity / mass and the dry matter contents as well as the daily produced biogas quantity were recorded for the balancing. The composition of the biogas was automatically recorded once a day on both fermenters on a bypass biogas line. Periods of investigation: Period 1: without thermal and enzymatic treatment of the fermentation residue and without fermentation of the thin fraction of the separated fermentation residue in a fixed bed fermenter (reference period) Period 2: with thermal and enzymatic treatment of the digestate and fermentation of the thin fraction of the separated fermentation residue into a fixed bed fermenter. a. General plant and process data: Design fermentation: One-stage (period 1) Two-stage (period 2) Volume fermenter: 1.2 m 3 Volume fixed bed fermenter: 10 liters Volume container therm. + Enzyme. Treatment: 20 liters Volume storage tank thin fraction: 12 liters Temperature fermenter, 41 ° C Temperature fixed bed fermenter: 50-55 ° C substrates: corn silage corn meal cattle manure b. Process data period 1 (reference period) (Fig. 8) Mass Input Fermenter: Corn silage: 10 kg / d (TS: 33%) Grain meal: 1 kg / d (TS: 85%) Cow manure: 7 kg / d (TS: 8%) (TS: dry matter) Total mass feed fermenter: 18 kg per day dwell time: 67 days Daily biogas production: 2841 m 3 biogas per day Mass daily digestate attack: about 14 kg per day Dry matter content digestate: 9.5% c. Process data Period 2 (therm + enzyme treatment digestate, separation and fermentation of the thin fraction in a fixed-bed fermenter) (Fig. 9) Mass Input Fermenter: Corn silage: 10 kg / d (TS: 33%) Grain meal: 1 kg / d (TS: 87%) Cow manure: 7 kg / d (TS: 40%) (TS: dry matter) Total mass feed fermenter: 18 kg fresh mass per day Mass Input Fixed Bed Fermenter: Thin fraction: 9.8 kg / d (TS: 2%) Residence time fermenter: 67 days Dwell time fixed bed fermenter: 20 hours enzyme dosage: 1.4 g / d Enzyme: Ronozyme ProAct ® ® Daily biogas production: Fermenter: 2.84 m 3 biogas / d Fixed bed fermenter: 0.45 m 3 biogas / d Mass daily digestate attack: about 14 kg per day Dry matter content digestate: 9.5% Mass output thick fraction: 4.5 kg per day (TS: 23%) Mass output residual water: 9.3 kg per day (TS: 2%)

d. Beschreibung der thermischen und enzymatischen Behandlung und Vergärung der dünnen Fraktion in einem Festbettreaktord. Description of the thermal and enzymatic treatment and fermentation of the thin fraction in a fixed bed reactor

Der Behälter für die thermische und enzymatische Behandlung wurde einmal pro Tag mit etwa 14 kg Gärrest aus dem Biogasfermenter befüllt. Nach Befüllung erfolgte die Aufheizung auf 60°C für 20 Stunden. Für die Zugabe des Enzyms wurde die tägliche Enzymmenge in 1 Liter Leitungswasser aufgenommen und dem Gärrest ab einer Temperatur vom 58°C zugeführt. Die Aufheizdauer von etwa 40°C auf 58°C dauerte etwa 1 Stunden, somit lag die Dauer der enzymatischen Inkubation bei etwa 19 Stunden. Um eine Durchmischung im Behälter zu gewährleisten wurde während der 20 stündigen thermischen und enzymatischen Behandlung wurde einmal pro Stunde für 15 Minuten das Zentralrührwerk des Behälters eingeschaltet. Nach Ablauf der thermischen und enzymatischen Behandlung wurde mit Hilfe einer Zentrifuge eine Fest/Flüssigtrennung durchgeführt, dabei entstanden in der Summe 9,8 kg der dünnen Fraktion mit einem Trockenmassegehalt von 2% und 4,5 kg der dicken Fraktion mit einem Trockenmassegehalt von 23%. Die 9,8 kg der dünnen Fraktion wurden im Vorlagebehälter gesammelt. Der Vorlagebehälter war temperiert und die Temperatur im Vorlagebehälter lag während des Entleerungs-/Fütterungszeitraum bei 60°C. Die Zugabe der dünnen Fraktion aus dem Vorlagebehälter in den Festbettfermenter wurde kontinuierlich durchgeführt. Der Massestrom lag zwischen 0,4 bis 0,45 kg pro Stunde und erzeugte somit eine Verweilzeit der dünnen Fraktionen im Festbettfermenter von 20 Stunden. Das durch die Vergärung der dünnen Fraktion im Festbettfermenter entstandene Biogas wurde kontinuierlich volumetrisch erfasst.The container for the thermal and enzymatic treatment was filled once a day with about 14 kg of digestate from the biogas fermenter. After filling, the heating was carried out at 60 ° C for 20 hours. For the addition of the enzyme, the daily amount of enzyme was taken up in 1 liter of tap water and fed to the digestate from a temperature of 58 ° C. The heating time from about 40 ° C to 58 ° C took about 1 hour, so the duration of the enzymatic incubation was about 19 hours. To ensure mixing in the container, during the 20 hour thermal and enzymatic treatment, the central stirrer of the container was turned on once per hour for 15 minutes. After completion of the thermal and enzymatic treatment, a solid / liquid separation was carried out with the aid of a centrifuge, resulting in the sum of 9.8 kg of the thin fraction with a dry matter content of 2% and 4.5 kg of the thick fraction with a dry matter content of 23%. , The 9.8 kg of the thin fraction were collected in the reservoir. The storage tank was tempered and the temperature in the storage tank was at 60 ° C during the emptying / feeding period. The addition of the thin fraction from the feed tank into the fixed bed fermenter was carried out continuously. The mass flow was between 0.4 and 0.45 kg per hour and thus produced a residence time of the thin fractions in the fixed bed fermenter of 20 hours. The biogas produced by the fermentation of the thin fraction in the fixed-bed fermenter was recorded continuously volumetrically.

Bewertung:Rating:

Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen deutlich, dass durch die Erfindung und bei konstanter Zufuhr an Substraten die tägliche Biogasproduktion deutlich gesteigert werden konnte. Durch die erfindungsgemäße Behandlung des Gärrestes und die Vergärung der dünnen Fraktion des Gärrestes war es möglich die tägliche Biogasproduktion von 2,84 m3 Biogas (CH4-Gehalt: 52,4%) auf 3,28 m3 Biogas (CH4-Gehalt: 54,0%) zu steigern. Die entspricht einer Steigerung der täglichen Biogasproduktion bei konstanter Fütterung von 16%. Unter Berücksichtigung der gesteigerten Biogasproduktion und die Erhöhung der Methan-Konzentration im Biogas konnte durch die erfindungsgemäße Behandlung des Gärrestes und Vergärung in einem Festbettfermenter die für die Verstromung wichtige tägliche Methanproduktion um bis zu 20% gesteigert werden. zeigt den konstanten Substratinput aufgeschlüsselt nach Substraten für die Perioden 1 und 2 und Steigerung der Biogas- und Methanproduktion.The results of the investigation clearly show that the daily biogas production could be significantly increased by the invention and with a constant supply of substrates. The treatment according to the invention of the fermentation residue and the fermentation of the thin fraction of the digestate made it possible to produce biogas daily from 2.84 m 3 biogas (CH4 content: 52.4%) to 3.28 m 3 biogas (CH4 content: 54 , 0%). This corresponds to an increase in daily biogas production with a constant feeding of 16%. Taking into account the increased biogas production and the increase in the methane concentration in the biogas could be increased by up to 20% by the treatment according to the invention of the digestate and fermentation in a fixed bed fermenter for the production of electricity important daily methane production. shows the constant substrate input broken down into substrates for periods 1 and 2 and increasing biogas and methane production.

Das hier beschriebene Verfahren, also eine Nachbehandlung des Gärrests einer beliebigen landwirtschaftlichen Biogasanlage durch Hitze- und Enzymeinsatz, insbesondere durch Hitze- und Proteaseeinsatz, und die Rückführung des gesamten aufgearbeiteten Stoffstroms oder eines Teilstroms in den Biogas-Produktionsprozess stellt damit erstmals eine hochwirksame Lösung des technischen Problems, der Vermeidung des Verlustes an grundsätzlich verwertbarer Energie, dar.The method described here, ie an aftertreatment of the digestate of any agricultural biogas plant by heat and enzyme use, in particular by heat and protease, and the return of the entire reclaimed material stream or a partial stream in the biogas production process is the first time a highly effective solution of the technical Problems, avoiding the loss of fundamentally usable energy, dar.

Legende zu den AbbildungenLegend to the pictures

: Energiegewinn bei der aeroben und anaeroben Verwertung von Glucose. Energiegewinn für aus aerober (1) bzw. anaerober (2) Verwertung von einem Molekül Glucose. Der größere Anteil der Energie wird mit der Verbrennung des Methans nutzbar gemacht (3). Dargestellt sind vereinfachte Reaktionsgleichungen. Die Berechnung der Reaktionsenthalpien (ΔHR) erfolgt auf Basis folgender Standard-Bildungsenthalpien: Glc: –1273 kJ/mol; CO2: –393 kJ/mol; H2O: –285kJ/mol; CH4: –75 kJ/mol. Die freien Enthalpien (ΔGR) wurden bei T = 37°C berechnet. : Energy gain in the aerobic and anaerobic utilization of glucose. Energy gain for aerobic (1) or anaerobic (2) utilization of one molecule of glucose. The greater part of the energy is harnessed with the combustion of methane (3). Shown are simplified reaction equations. The reaction enthalpies (ΔH R ) are calculated on the basis of the following standard enthalpies of formation: Glc: -1273 kJ / mol; CO2: -393 kJ / mol; H2O: -285kJ / mol; CH4: -75 kJ / mol. The free enthalpies (ΔG R ) were calculated at T = 37 ° C.

: Darstellung des ermittelten CSB-Werts im Überstand einer Gärrestprobe ohne (Kontrolle) und mit thermischer und enzymatischer Behandlung : Representation of the determined COD value in the supernatant of a digestate sample without (control) and with thermal and enzymatic treatment

: Darstellung der normierten und kumulierten Biogasbildung in Abhängigkeit von der Fermentationszeit, für die Proben 1, 2 und 3. : Representation of normalized and accumulated biogas production as a function of the fermentation time, for samples 1, 2 and 3.

: Darstellung der täglichen Biogasbildung für die Periode 1 und 2. : Representation of daily biogas production for periods 1 and 2.

: Schematische Darstellung eines Biogasfermenter mit Darstellung der Stoffströme in Referenzperiode Schematic representation of a biogas fermenter with representation of material flows in reference period

: Schematische Darstellung eines Biogasfermenter mit Darstellung der Stoffströme in der Periode mit thermischer und enzymatischer Behandlung. : Schematic representation of a biogas fermenter with representation of the material flows in the period with thermal and enzymatic treatment.

: Darstellung des sortenabhängigen Substratinputs und die Biogasproduktion für die Versuchsperioden 1 und 2 : Presentation of the variety-dependent substrate input and biogas production for the experimental periods 1 and 2

: Schematische Darstellung des Biogasfermenters mit Darstellung der Stoffströme in der Referenzperiode : Schematic representation of the biogas fermenter with representation of the material flows in the reference period

: Schematische Darstellung des Biogasfermenter mit Darstellung der Stoffströme in der Periode mit thermischer und enzymatischer Behandlung und Vergärung der dünnen Fraktion in einem Festbettfermenter Schematic representation of the biogas fermenter showing the material flows in the period with thermal and enzymatic treatment and fermentation of the thin fraction in a fixed bed fermenter

: Darstellung des sortenabhängigen Substratinputs und die Biogas- und Methanproduktion für die Versuchsperioden 1 und 2 : Representation of the sort-dependent substrate input and the biogas and methane production for the experimental periods 1 and 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (8)

Verfahren zur proteolytischen Behandlung von Gärresten einer Biogasanlage zum Aufschluss der im Prozess gebildeten mikrobiellen Biomasse zur zusätzlichen Biogasgewinnung.Process for the proteolytic treatment of fermentation residues of a biogas plant for digesting the microbial biomass formed in the process for additional biogas production. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Enzyme spezifische Proteasen einzeln oder in Gemischen mit Cellulasen und/oder Pectinasen eingesetzt werden.A method according to claim 1, characterized in that as enzymes specific proteases are used individually or in mixtures with cellulases and / or pectinases. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Protease eine säurestabile Serinprotease von Nocardiopsis dassonvillei subsp. dassonvillei DSM 43235 (A1918L1), Nocardiopsis prasina DSM 15649 (NN018335L1), Nocardiopsis prasina (previously alba) DSM 14010 (NN18140L1), Nocardiopsis sp. DSM 16424 (NN018704L2), Nocardiopsis alkaliphila DSM 44657 (NN019340L2) und Nocardiopsis lucentensis DSM 44048 (NN019002L2) eingesetzt wird.A method according to claim 1 and 2, characterized in that the protease is an acid-stable serine protease from Nocardiopsis dassonvillei subsp. thatonvillei DSM 43235 (A1918L1), Nocardiopsis prasina DSM 15649 (NN018335L1), Nocardiopsis prasina (previously alba) DSM 14010 (NN18140L1), Nocardiopsis sp. DSM 16424 (NN018704L2), Nocardiopsis alkaliphila DSM 44657 (NN019340L2) and Nocardiopsis lucentensis DSM 44048 (NN019002L2). Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die proteolytische Behandlung in einem separaten Reaktionsbehälter kontinuierlich oder in Batches erfolgt, mit einer Verweilzeit von 1–72 Stunden bei Temperaturen von 20–80°C sowie einer Sammlung und Abführung des gebildeten Biogases.A method according to claim 1 to 3, characterized in that the proteolytic treatment takes place continuously or in batches in a separate reaction vessel, with a residence time of 1-72 hours at temperatures of 20-80 ° C and a collection and removal of the biogas formed. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der proteolytische Aufschluss nach einer thermischen Behandlung der Gärreste durchgeführt wird.A method according to claim 1 to 4, characterized in that the proteolytic digestion is carried out after a thermal treatment of the fermentation residues. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gärrest nach der Behandlung vollständig oder teilweise in den Biogasreaktor zum Zweck der Biogasbildung sowie der Anmischung frischen Substrates zurückgeführt (rezirkuliert) wird.A method according to claim 1 to 5, characterized in that the digestate after treatment completely or partially recycled (recirculated) in the biogas reactor for the purpose of biogas formation and the addition of fresh substrate. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gärrest vollständig oder teilweise vor Rückführung einer Separation unterzogen wird und ausschließlich die flüssige Phase zurückgeführt wird.A method according to claim 6, characterized in that the digestate is completely or partially subjected to recycling before recycling and only the liquid phase is recycled. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Phase vor Rückführung einem Festbettreaktor zum Zweck der Biogasbildung zugeführt wird.A method according to claim 7, characterized in that the liquid phase is fed before recycling a fixed bed reactor for the purpose of biogas formation.
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