AmmoniaSense - Entwicklung eines InLine-Messsystems mit Hilfe eines innovativen Ammoniaksensors für den Einsatz in Biogasanlagen zur Steigerung des Biogasertrages und Vermeidung von Schäden an Biogasmotoren

05.02.2021

Ammoniak entsteht in der Biogasanlage bei den Abbauprozessen von Eiweißen und Harnstoff in der Gülle und im Mist von Nutztieren. Das Biogas findet Verwendung in einem Blockheizkraftwerk oder wird direkt in das Gasnetz eingespeist. In Deutschland stammt Ammoniak daher zu 95 % aus der Landwirtschaft und davon ca. 20 % aus der Biogasproduktion. Als Zellgift beeinträchtigt es den Stoffwechsel biogasbildender Mikroorganismen und stört so die Erzeugung von Biogas. Ammoniak ist sehr aggressiv und kann den Motor eines Blockheizkraftwerkes bzw. Biogasmotors schädigen oder zerstören. Wirtschaftsdünger wie Hühnerkot sind besonders eiweißreich und erhöhen den Ammoniakgehalt in Biogasfermentern, im Extremfall sogar soweit, dass der Fermentationsprozess unterbrochen und die Anlage gereinigt werden muss.

Aktuell wird der Ammoniakgehalt nur stichprobenartig erfasst. Ein kontinuierlich arbeitendes und präzises Inline-Messsystem, welches den Ammoniakgehalt abhängig von der Substratzusammensetzung und -einbringung erfasst, bietet die Chance, die Anlage in Abhängigkeit des Ammoniakgehaltes zu regeln.
 
Innerhalb des gerade gestarteten ZIM Projekts AmmoniaSense entwickelt und fertigt das CiS Forschungsinstitut ein Ammoniak-Sensorsystem für die stationäre Inline-Messung des Ammoniakgehalts mit einem Messbereich von 0,1 und 500 ppm. Ein Temperaturmanagementsystem in Verbindung mit einem Gasseparator bildet die im Fermenter herrschenden Umgebungsbedingungen für den Sensor ab.

In Verbindung mit einer Schwefelwasserstoff-Messung ist für eine optimale Überwachung der Schadgase in einem Biogasfermenter gesorgt. Der Test des Sensorsystems wird in bestehenden sowie neuen Biogasanlagen erfolgen.

Die Erkenntnisse des gemeinsamen Vorhabens tragen dazu bei, eine automatisierte Biogasanlagensteuerung zu entwickeln. Mit einer vorausschauenden Zugabe von Zuschlagstoffen zur Verminderung des Ammoniakgehaltes können Reststoffe wie Hühnerkot maximal verwertet werden, ohne dass eine Ammoniakvergiftung des Fermenters resultiert.

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Projekt "Entwicklung eines Ammoniak-Sensorsystems zur Verwendung für die Stationäre Inline-Messung des Ammoniakgehaltes und einer Möglichkeit zur Signalverstärkung sowie eines Temperaturmanagementsystems mit zugehörigem Gasseparator für optimale Messbedingungen" (AmmoniaSense) wurden gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.
FKZ: KK5085701CS0