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Titelaufnahme

Titel
Assessing and reducing the viscosity of grass silage in anaerobic fermentation / by Thomas Schöpp
VerfasserSchöpp, Thomas
GutachterFuchs, Werner
Erschienen2015
UmfangVIII, 79 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Masterarb., 2015
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Biogasanlagen, hoher Viskosität, erhöhtem Grasanteil, Energieverbrauch des Rühren, Enzyme, Rührheometrie, Rührgeometrie, faserigen Lösungen, Couetteanalogy, mixed effect regression model
Schlagwörter (EN)high viscosity, grass silage, biogas, ezymes, mixing rheology, fibrous biogas slurry, impeller geometry, Couette analogy, mixed effect regression model, energy consumption,
Schlagwörter (GND)Biogas / Gräser / Silage / Zähigkeit
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-7610 Persistent Identifier (URN)
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Assessing and reducing the viscosity of grass silage in anaerobic fermentation [9.13 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Der Betrieb von Biogasanlagen im Bereich von zu hoher Viskosität führt zu Problemen. Im speziellen trifft dies auf Fermentationen mit erhöhtem Grasanteil zu, denn: a) dieser führt zu einer hohen Viskosität, b) Gras ist nur schwer abbaubar, c) es kann zu Durchmischungsproblemen kommen, und d) unter Umständen kommt es zu einer allgemeinen Reduktion der Prozessstabilität. Berücksichtigt man, dass bei einer gut geführten Biogasanlage der Energieverbrauchs des Rührens, welcher proportional zu Viskosität ist, 40% des gesamten Verbrauchs ausmacht, zeigt sich, dass eine Viskositätsreduktion zu einer Verbesserung des gesamten Prozesses beitragen kann. Das könnte man durch Enzyme erreichen. Gegenwärtig befinden sich mehrere Produkte für diesen Zweck am Markt, doch nur wenig verifizierte Informationen, ob diese im industriellen Maßstab funktionieren, existieren. Daher war eine grundlegende Annahme dieser Arbeit, dass jeglicher Effekt mit Substrat aus industriellen Anlagen gezeigt werden muss, was zur Entwicklung einer entsprechenden Methode und einem Versuchsaufbau führte. Die Arbeit zeigt, 1) dass man die Viskosität von faserhaltigen Biogas- fermenterinhalten mit Rührrheometrie messen kann. Dazu wurde a) eine neue Rührgeometrie für das Messen von faserigen Lösungen entwickelt und b) eine Kalibration unter Verwendung der Couetteanalogie durchgeführt und 2) der die Viskosität reduzierende Effekt von einigen Enzymen (MethaPlus von DSM) nachgewiesen. Dieser Nachweis wurde mit Hilfe der gewonnenen Daten unter Anwendung eines „mixed effect regression model“ ausgewertet.

Zusammenfassung (Englisch)

On operating biogas reactors with high viscosity of the slurry, problems occur during fermentation when grass silage is used, because: a) it is a difficult substrate, partly because biogas slurries that contain large shares of grass silage tend to have high viscosity, b) it is recalcitrant towards digestion, c) it may cause mixing problems, and d) may lead to an overall decrease of process stability. In well managed biogas plants about 40% of the annual energy consumption are caused by mixing. As the viscosity of the slurry is directly related to the energy consumption, the overall process could be improved by reducing the viscosity. Enzymes can be used for that porpose. Although several products are marketed to reduce the viscosity, little verified information exists whether they actually work. As a fundamental assumption of this study the viscosity decreasing effect of enzymes can be shown with industrial scale slurry. To be representative for industrial applications, a method for measuring the viscosity of fibrous industrial scale slurry was developed. This study shows 1) that mixing rheology can assess the viscosity of fibrous biogas slurry. For this purpose a) a new impeller geometry for measuring fibrous slurry was developed and b) the Couette analogy was applied to calibrate the mixing rheometer. 2) This study proves that enzymes (MethaPlus by DSM) reduce the viscosity of high viscous industrial scale biogas slurry. This could be achieved by using the resulting rheometer data in a mixed effect regression model.