Umwelttechnik 21.01.2000, 17:24 Uhr

Vergärung kommt auf Touren

Die Vergärung von Bioabfällen gilt als umweltfreundlich, aber langwierig. Ein optimiertes Verfahren beschleunigt die Abbauprozesse um ein Vielfaches und kann Hausmüll, Klärschlamm und biologischen Abfällen der Industrie in kurzer Zeit den Garaus machen.

Für die deutsche Abfallwirtschaft war der vergangene Jahreswechsel nichts Besonderes – für sie beginnt das neue Zeitalter erst in fünf Jahren. Ab 2005, so schreibt die Technische Anleitung Siedlungsabfall (TASi) vor, dürfen Haus- und Gewerbemüll nicht mehr für wenig Geld auf Deponien abgekippt werden. Aus diesen Abfällen nämlich, die meist hohe Anteile an biologisch abbaubaren, organischen Stoffen enthalten, werden durch Regenwasser und Zersetzungsprozesse Schadstoffe in Boden und Grundwasser ausgeschleust. Daher dürfen Deponieabfälle ab 2005 nur noch wenige Prozent an Organik enthalten, sie sollen Sickerwasser nicht mit Schadstoffen befrachten und keine Gase erzeugen.
Für manchen Deponiebetreiber wird das Leben nach 2005 möglicherweise schwerer, für viele, die sich mit alternativen Entsorgungsverfahren beschäftigten, eröffnet die TASi dagegen neue Märkte. So hoffen die Hersteller von Kompostierungsanlagen auf bessere Geschäfte, aber auch die Vergärungsverfahren könnten ihre Chance bekommen.
Die Vergärung nutzt Zersetzungsprozesse, die in der Natur vorkommen, um auch biologisch schwer abbaubare Stoffe zu knacken. Im Gegensatz zur Kompostierung arbeiten die abbauenden Mikroorganismen dabei unter Sauerstoffausschluss, also anaerob. Dabei wird das Volumen des Abfalls drastisch reduziert, übrig bleibt neben dem Hauptprodukt Biogas ein Reststoff, der nur noch kleine Anteile an organischem Material enthält. „Ein Reststoff also, der nach den TASi-Vorgaben deponiert werden kann“, betont Prof. Walter Trösch vom Stuttgarter Fraunhofer-Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik (IGB).
Bloß: Herkömmliche Vergärungstechniken erreichen diese Ziele nur mit viel Geduld, da die anaeroben Abbauprozesse zum Teil sehr langsam ablaufen und nicht einfach zu beschleunigen sind.
Forschern des IGB ist es jetzt gelungen, die Vergärung auf Trab zu bringen. Gemeinsam mit der Flensburger Firma Schwarting-Uhde entwickelten sie ein optimiertes Verfahren, das beispielsweise das Volumen von Küchenabfällen zu über 90 % reduziert – und das rund 10-mal schneller als eine herkömmliche Vergärung.
Dazu verfielen Trösch und seine Kollegen auf einen Trick: Sie teilen den Prozess in zwei Stufen. Im ersten Reaktor werden die zerkleinerten und angefeuchteten Abfälle zu rund 80 % vergärt, die leicht abbaubaren Anteile werden in Biogas umgesetzt. In der zweiten Phase werden Feststoffe und Flüssigkeit voneinander getrennt. Dazu wird zwischen den beiden Reaktoren eine keramische Membran mit Porengröße zwischen 0,2 mm und 0,4 mm eingebaut. „Durch die zweistufige Methanisierungskaskade“, erläutert Trösch, „erhalten wir einen hochkonzentrierten Feststoff, der im zweiten Reaktor mit hoher Abbaurate weiterfault.“ Die schwerer löslichen Stoffe, die normalerweise den gesamten Prozess in die Länge ziehen, können so schneller abgebaut werden.
Die abgefilterte Flüssigkeit ist frei von Mikroorganismen und enthält nur geringe Anteile an organischen Inhaltsstoffen. Ein Teil des Wassers wird dazu verwendet, den Abfall-Input anzufeuchten, da für die Vergärung ausreichend Feuchtigkeit vorhanden sein muss. Der Hauptstrom wird abgezogen und kann in einer herkömmlichen Kläranlage aufbereitet werden.
Ergebnisse aus einem Jahr Versuche mit einer 60-l-Technikumsanlage: Die Verweilzeit der Abfälle im Reaktor sinkt von normalerweise mindestens 90 Tagen um rund zwei Drittel. Im Endeffekt lag der Abbaugrad von Hausmüll nach der zweistufigen Vergärung bei über 80 %. „Der Rest hat eine sehr geringe Gärfähigkeit“, so Trösch.
Bei bestimmten Abfällen allerdings stößt die Vergärung an ihre Grenzen. Stark ligninhaltiges Material beispielsweise wird lediglich zum Teil abgebaut, da Lignin nur von bestimmten Pilzarten und auch nur aerob zersetzt werden kann. Hierfür haben die IGB-Experten eine dritte Prozessstufe vorgesehen. Der Rest aus der Vergärung wird unter Zufuhr von Luft mit speziellen Pilzen behandelt, die das Lignin, das in fast jeder Pflanze, Frucht und Gemüseart vorkommt. abbauen. Auch Klärschlamm bereitet Schwierigkeiten. Wobei es nicht der Schlamm selbst ist, sondern die Tensid-Bestandteile, die aus der Abwasserbehandlung in der Kläranlage mit dem Schlamm ausgetragen werden. Diese Tenside bilden mit sogenannten Huminstoffen stabile Molekülkomplexe, die der Vergärung widerstehen. Die Abbauraten bei Klärschlamm liegen daher nur bei rund 60 %.
Kein Kopfzerbrechen dagegen bereitet die neue Anlagenkomponente, die keramische Membran. Glassplitter und andere mineralische Teilchen im Abfall sorgen dafür, dass die Membran während des Betriebs kontinuierlich von eventuellen Ablagerungen „freigekratzt“ wird. „Die Anlage lief ein Jahr, ohne dass die Membran einmal gereinigt werden musste“, betont Trösch. Allerdings suchen die Vergärungsexperten von IGB und Schwarting-Uhde jetzt nach einer Keramik, die den Mikrofilter in den Investitions- als auch den Betriebskosten preiswerter macht. CHRISTA FRIEDL
In einem neuartigen Reaktor bringen Stuttgarter Forscher die Vergärung von Abfällen auf Trab. Durch Separation von Feststoffen und Flüssigkeit wird der Müll weitaus schneller zersetzt.

Von Christa Friedl
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