Mots-clé
(Anglais)
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substrate pretreatment, separation, hydrolysis, electron beam, efficiency enhancement, biogas
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Description succincte
(Allemand)
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Neue Vorbehandlungsmassnahmen sollen die Abbaugrade in Biogasanlagen von derzeit unter 40% der organischen Trockensubstanz (oTS) auf über 60% steigern. Anaerob schwer abbaubare Substanzen sollen biochemisch identifiziert und gezielt aufgeschlossen werden. Der Schwerpunkt liegt auf Rindergülle resp. deren Feststoffe. Die zu untersuchenden Verfahren, wie Hydrolyse, Insekteneinsatz, Mahlen usw., bedingen innovative, mehrstufige Reaktorsysteme, die vom Labormassstab bis zu P&D Grösse entwickelt und erprobt werden sollen.
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Rapport final
(Allemand)
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Schweizer Rindergülle besitzt ein hohes nachhaltiges Primärenergiepotential (ca. 30 PJ), welches in Biogasanlagen aufgrund der schlechten Zugänglichkeit der Feststofffraktionen nur zu ca. 35 % genutzt wird. 2014 – 2016 wurden im vorliegenden Forschungsprojekt LEVER unterschiedliche Ansätze zur Abtrennung und separaten Vorbehandlung von Rindergüllefeststoffen untersucht und bewertet. Zur Anwendung kamen thermisch-mechanische (Trocknen / Mahlen), elektro-physikalische (Elektronenstrahlung), thermochemische (Steam explosion) sowie biochemische (enzymatische Hydrolyse) und mikrobiologische Vorbehandlungsmethoden.
50 % des Primärenergiepotentials (4.6 kWh/kg TS) von Rindergülle ist in den Feststoffen fixiert. Die separate Feststoffvorbehandlung offeriert also ein massgebliches Potential, wenn sie dem Biogasfermenter schwer abbaubare Komponenten zugänglich macht. Zwei Vorbehandlungsmethoden eröffnen die Möglichkeit, dieses Potential abzuschöpfen. Die Steam explosion Methode bei 160 – 170 °C führt zu einer um 20 %, kombiniert mit einer enzymatischen Behandlung um bis zu 35 % erhöhten Methanproduktion. Die mehrwöchige essigsaure Co-Silierung von Güllefeststoffen führt zu einer Steigerung der Methanausbeute um bis zu 35 % mit Zuckerrüben. Als Grundsubstrat für die Silage ist z.B. auch Gras geeignet.
Die im Labormassstab erreichten Resultate (proof of concept) rechtfertigen eine Umsetzung im Pilotmassstab für eine realistische Erhebung der Energiebilanz und zur Bewertung zentraler und dezentraler Umsetzungen.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ARGE LEVER, c/o Ingenieurbüro HERSENER
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Diverse gem. Bericht,
Documents annexés
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Rapport final
(Anglais)
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Swiss cattle manure has a high sustainable primary energy potential (approx. 30 PJ), of which only around 35 % is exploited in anaerobic digestion plants due to the low accessibility of its solid fractions. In 2014 - 2016 the research project LEVER investigated various approaches to separating and pre-treating solids from cattle manure. For this purpose, thermomechanical (drying / grinding), electro-physical (electron beaming), thermo-chemical (Steam Explosion), biochemical (enzymatic hydrolysis) and microbial pre-treatment methods were applied.
50 % of the primary energy potential of cattle manure (4.6 kWh/kg DS) is bound in the solid matter. Pre-treatment of separated solids therefore shows considerable potential if it enables difficult-to-degrade components of manure to be processed in a biogas fermenter. Of the pretreatment methods tested, two showed promise. Steam Explosion at 160 - 170 °C resulted in a 20 % higher production of biomethane, which rose to as much as 35 % when combined with enzymatic treatment. Co-ensiling of manure solids for 6 weeks led up to a 35 % increase in methane as well. Grass or sugar beet is a suitable basic substrate for co-ensiling.
The results, which showed the general proof of concept at lab scale, justify further investigation at pilot scale. This would allow for realistic energy balancing as well as for assessment of centralized and decentralized implementation concepts.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ARGE LEVER, c/o Ingenieurbüro HERSENER
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Diverse gem. Bericht,
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Rapport final
(Français)
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En Suisse le potentiel de production durable d'énergie primaire à partir de fumier est élevé (approximativement 30 PJ par an). A cause de la difficulté d'accès à la fraction solide, seulement 35% du fumier environ, est actuellement exploité. Le projet de recherche LEVER a évalué, de 2014 à 2016, différentes stratégies de séparation de solides du fumier et de leur prétraitement. On a appliqué en particulier des méthodes de prétraitement thermomécanique (séchage et broyage), électro-physique (faisceaux d’électrons), thermochimique (explosion de vapeur), biochimique (hydrolyse enzymatique) et microbiologique.
50% du potentiel d'énergie primaire du fumier (4,6 kWh / kg sec) est contenu dans la partie solide des déchets. Les prétraitements pour la séparation des matières solides ont donc un potentiel important car ils rendent les composants de la fraction solide plus faciles à digérer en augmentant l'efficacité du processus de digestion anaérobie. Parmi les méthodes de prétraitement étudiées, deux sont prometteuses. Le substrat soumis au processus d'explosion de vapeur, réalisé dans la gamme de température de 160-170 °C, a montré une augmentation de la production de bio-méthane de 20%. Ce montant est passé à 35% lorsque le processus d'explosion de vapeur a été couplé avec le prétraitement enzymatique. Le coensilage de fumier pendant 6 semaines a entraîné une augmentation de la production de bio-méthane de 35 % avec betterave à sucre. L'herbe est aussi un substrat approprié pour le co-ensilage avec le fumier.
Ces résultats, qui ont apporté preuve de concept à l'échelle du laboratoire, justifient des études supplémentaires à l'échelle pilote. Ceci permettra de réaliser un bilan énergétique dans des réalistes ainsi qu'une évaluation des concepts de déploiement, centralisé et décentralisé.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ARGE LEVER, c/o Ingenieurbüro HERSENER
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Diverse gem. Bericht,
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Rapport final
(Italien)
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In Svizzera, i reflui zootecnici provenienti dal bestiame (essenzialmente bovini) hanno un grande potenziale per la produzione sostenibile di energia primaria (approssimativamente 30 PJ). Tuttavia solo il 35 % di questa quantità è sfruttata negli impianti di digestione anaerobica a causa della scarsa accessibilità alla frazione solida di tali reflui. Nel biennio 2014-2016, il progetto di ricerca LEVER ha studiato vari approcci per la separazione e il pre-trattamento dei solidi presenti nei reflui zootecnici da bestiame. Per questo scopo sono stati applicati i seguenti metodi: termo-meccanici (essiccazione/macinazione), elettro-fisici (irraggiamento con fasci di elettroni), termo-chimici (steam-explosion), biochimici (idrolisi enzimatica), trattamenti con microorganismi.
Il 50% di energia primaria potenziale dei reflui zootecnici (4.6 kWh/kg DS) è contenuto nella parte solida dei reflui. I pretrattamenti per la separazione dei solidi presentano quindi notevoli potenzialità perché rendono i componenti della frazione solida più facilmente digeribili aumentando l'efficienza del processo di digestione anaerobica. Dei metodi di pre-trattamento studiati, due hanno mostrato notevole interesse. Il substrato sottoposto al processo di steamexplosion, condotto nell'intervallo di temperatura di 160 - 170 °C, ha mostrato un incremento di produzione di biometano pari al 20 %. Tale valore è aumentato fino al 35 % quando il processo di steam-explosion è stato accoppiato con il pre-trattamento enzimatico. Il coinsilamento del letame per 6 settimane ha portato ad incremento della produzione di biometano del 35 %. Un substrato adatto per il co-insilamento con il letame è l'erba o la barbietola da zucchero.
I risultati ottenuti sviluppando il progetto in scala da laboratorio, giustificano ulteriori future indagini su scala-pilota. Ciò servirà per un realistico bilanciamento energetico, nonché l’implementazione futura, centralizzata e decentralizzata, del progetto.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
ARGE LEVER, c/o Ingenieurbüro HERSENER
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Diverse gem. Bericht,
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