Kennwerte von Zuckerrüben zur Aufbereitung und Langzeitlagerung für die Verwendung in Biogasanlagen

Abstract

Bis zur Novellierung des EEG im Jahr 2014 verzeichnete die Biogasbranche und damit der Anbau nachwachsender Rohstoffe in Deutschland einen starken Aufschwung. Aufgrund hoher Maisanteile in den Fruchtfolgen und zunehmender öffentlicher sowie politischer Kritik, wurde nach Substratalternativen gesucht, welche in der Lage sind Mais möglichst gleichwertig zu ersetzen. Dabei wurden zunehmend Zuckerrüben als Substrat eingesetzt. Um diese ganzjährig nutzen zu können, ist sowohl eine Aufbereitung als auch eine Konservierung notwendig. Die Aufbereitung umfasst die Reinigung oder Wäsche der Rüben, deren Transport und ihre Zerkleinerung. Bei der Konservierung haben sich verschiedene Verfahren etabliert. Die bei der Silierung auftretenden Verluste sind jedoch nur unzureichend untersucht.<br /> Ziel dieser Arbeit war es, verschiedene Zuckerrübensorten, welche sowohl auf verschiedenen, als auch auf einem gemeinsamen Standort angebaut wurden, hinsichtlich Ihrer Eignung für die Biogasproduktion zu untersuchen. Dazu wurden die bei der Aufbereitung bedeutenden Parameter Erdanhang in der Wurzelrinne, Anfälligkeit gegenüber mechanischen Beschädigungen sowie die zur Zerkleinerung aufzuwendende Arbeit im Labormaßstab vergleichend untersucht. Hinsichtlich der Konservierung wurden Silierversuche in geschlossenen Glasbehältern durchgeführt. Ziel war es, den Silierverlauf anhand des pH-Werts zu dokumentieren, die bei der Silierung auftretenden Verluste zu quantifizieren und einen möglichen Einfluss von Sorte und Zuckergehalt festzustellen.<br /> Bezüglich des Erdanhangs wurde festgestellt, dass der Einfluss von Bodenart und Witterung auf die Menge der in der Wurzelrinne anhaftenden Erde den Einfluss des Genotyps deutlich übertrifft. Bei der Anfälligkeit gegenüber mechanischen Beschädigungen und auch bei der, für die Zerkleinerung aufzuwendenden Arbeit, konnten zwar signifikante Unterschiede zwischen den Genotypen festgestellt werden, jedoch konnte auch hier ein starker Einfluss des Standorts nachgewiesen werden. <br /> Bei der Silierung konnte bei allen Varianten eine annähernd parallele Entwicklung des pH-Werts festgestellt werden. Zwar traten signifikante Unterschiede auf, jedoch waren alle pH-Werte ausreichend gering um eine sichere Konservierung zu gewährleisten. Die Verluste an Methanbildungspotenzial bei der Auslagerung schwankten zwischen ca. 10 % und 20 %. Hier konnte vor allem die alkoholische Gärung als Verlustursache identifiziert werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Silierung unterschiedlicher Zuckerrübensorten schnell und sicher gelingt, wobei eine intensive alkoholische Gärung zu hohen Verlusten, sowohl an Trockensubstanz als auch an Methanbildungspotenzial, führt.

Until the amendment of the EEG in 2014, the number of biogas plants and thereby the cultivation of renewable raw materials in Germany increased. Due to a high amount of maize in crop rotation and increasing public as well as political criticism, the goal was to find an alternative substrate which is equivalent to maize. Therefore sugar beets were increasingly used as substrate in biogas plants. In order to be able to use sugar beet all year round, both, preparation and preservation are necessary. The preparation includes the cleaning or washing of the beets, the transport and the crushing. For preservation, various methods have been established. However, the losses occurring during the ensiling are only insufficiently studied.<br /> The aim of this work was to investigate different sugar beet varieties with regard to their suitability for biogas production. The varieties have been cultivated at different locations in 2013 and 2014 and on one location in 2015. For this purpose, the parameters soil tare in root grooves, susceptibility to mechanical damage as well as energy input for crushing the beets have been investigated in the laboratory. These three parameters are important for preparation. With regard to the preservation, silage experiments were carried out in closed glass containers. The goal was to document the ensiling process using the pH-value, to quantify the losses occurring during the ensiling and to determine the possible influence of the variety and the sugar content.<br /> Regarding the soil tare it was found, that the influence of soil type and weather on the amount of adhering soil in the root grooves is much bigger than the influence of the genotype. In case of the susceptibility to mechanical damage as well as the energy input for crushing the beets, significant differences between the genotypes have been determined. But also a strong influence of the location has been detected. <br /> At the ensiling of the beets, the pH-value developed almost parallel in all variants. Although there were significant differences between the pH-values of the different variants all pH-values were sufficiently low to ensure safe conservation. Losses of methane forming potential after 90 days of storage fluctuated between approximately 10 % and 20 %. Alcoholic fermentation was identified as the reason for these losses. The results show that ensiling of different sugar beet varieties can be achieved quickly and safely, whereby an intensive alcoholic fermentation leads to high losses, both of dry matter and methane forming potential.