Hecht, Melanie: Die Bedeutung des Carbonat-Puffersystems für die Stabilität des Gärprozesses landwirtschaftlicher Biogasanlagen. - Bonn, 2009. - Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
Online-Ausgabe in bonndoc: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5N-17054
@phdthesis{handle:20.500.11811/3943,
urn: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5N-17054,
author = {{Melanie Hecht}},
title = {Die Bedeutung des Carbonat-Puffersystems für die Stabilität des Gärprozesses landwirtschaftlicher Biogasanlagen},
school = {Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn},
year = 2009,
month = mar,

note = {Seit der Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes sind der Bau und Betrieb einer Biogasanlage durch den finanziellen Zugewinn für eine wachsende Zahl von Landwirten interessant geworden. Durch unzureichende Prozesskontrolle auftretende Prozessstörungen können die Rentabilität einer Anlage jedoch gefährden. Daher sollte ein preiswertes und für Betreiber einfach zu handhabendes Frühwarnsystem in Form eines Schnelltests zur Prozessüberwachung entwickelt und erprobt werden.
Zu diesem Zweck wurden im Labormaßstab Gärversuche zur Klärung der Frage durchgeführt, ob die Carbonat-Pufferkapazität einen geeigneten Parameter zur Prozesskontrolle darstellt und ob sie durch eine volumetrische Messung zuverlässig quantifiziert werden kann. In semi-kontinuierlichen Laborreaktoren wurden durch überhöhte Faulraumbelastungen Prozesssstörungen induziert und das Verhalten der Carbonat-Pufferkapazität titrimetrisch und volumetrisch dokumentiert. Mögliche Einflussfaktoren (Substratwahl, basisch wirkende Additive) wurden in das Versuchsdesign integriert und hinsichtlich ihrer Wirkung auf die volumetrische Methode, sowie den Gärprozess bewertet.
Es zeigte sich, dass sowohl die volumetrischen als auch die titrimetrischen Messungen der Carbonat-Pufferkapazität bei gleichbleibender Substratwahl und -zufuhr Prozessveränderungen frühzeitig abbildeten. Dies bestätigte sowohl die Eignung der volumetrischen Methode zur vollständigen Quantifizierung der Carbonat-Pufferkapazität, als auch die der Carbonat-Pufferkapazität als Prozessparameter für die Charakterisierung des Gärprozesses einer Biogasanlage. Aufgrund anlagenspezifischer Pufferkapazitäten, bedingt durch unterschiedliche Substrate und Faulraumbelastungen, war es nicht möglich allgemeingültige HCO3--Grenzwerte zur Prozesskontrolle festzulegen.
Der Einsatz basisch wirkender Additive (CaO, Ca(OH)2, CaCO3) führte zu einer Stabilisierung des Gärprozesses. Jedoch erwiesen sich in Gegenwart dieser Additive sowohl die Titration mit Säure als auch die volumetrische Methode als ungeeignet zur Bestimmung der Carbonat-Pufferkapazität. Die Titration mit Lauge kann in einem solchen Fall eine alternative Messmethode zur Säuretitration darstellen. Sie macht als zusätzlichen Analyseschritt die Bestimmung der NH4-N-Konzentration notwendig. Daher ist sie von der Durchführung etwas aufwändiger als die Titration mit Säure.
Auf der Grundlage der Laborstudien konnte ein Schnelltest entwickelt werden. Dessen Validierung ergab eine systematische Messunterschätzung von ca. 20 %, so dass er für Messungen der absoluten Carbonat-Konzentration nicht geeignet ist. Messeinsätze auf Praxisanlagen ergaben jedoch, dass er prozessbedingte Änderungen der Carbonat-Pufferkapazität zuverlässig abbildet.},

url = {http://hdl.handle.net/20.500.11811/3943}
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