Thomas Haupt Substratspezifische Leistungsfähigkeit der batchbetriebenen Feststoffvergärung Band 33 der Schriftenreihe des Bauhaus-Instituts für zukunftsweisende Infrastruktursysteme (b.is). 17. Jahrgang 2016. 204 Seiten. Format B5. Hardcover. Zahlr. Tab. und Abb., viele davon farbig. Preis: 33,00 €. ISBN 978-3-944101-59-0, RHOMBOS-VERLAG, Berlin 2016 Gutachter: 1. Prof. Dr.-Ing. Eckhard Kraft, Weimar 2. Prof. Dr.-Ing. Jörg Londong, Weimar 3. Prof. Dr.-Ing. Martin Kranert, Stuttgart Herausgeber der Schriftenreihe: Bauhaus-Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme (b.is) http://www.uni-weimar.de/de/bauingenieurwesen/institute/bis/ Das Bauhaus-Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme (b.is) verfolgt das Ziel, die Kooperation der beteiligten Professuren Siedlungswasserwirtschaft, Biotechnologie in der Ressourcenwirtschaft und Urban Energie Systems zu intensivieren, um Lehr-, Forschungs- und Beratungssaufgaben auszubauen. So sind beispielsweise die Weiterentwicklung von Studiengängen, gemeinsame Doktorandenkolloquien oder gemeinsame Forschungs- und Entwicklungsaufgaben angedacht. Das neu gegründete "Bauhaus-Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme" (b.is) will sich deutlich sichtbar im Bereich der Infrastrukturforschung aufstellen. Die Forschung und Lehre in diesem Bereich orientiert sich am medienübergreifenden Modell der nachhaltigen Gestaltung von Stoff- und Energieflüssen, die verbindendes Konzept der Kernprofessuren des Instituts sind. Dem b.is gehören an: Professur Biotechnologie in der Ressourcenwirtschaft (Prof. Dr.-Ing. Eckhard Kraft) http://www.uni-weimar.de/de/bauingenieurwesen/professuren/biotechnologie-in-der-ressourcenwirtschaft/ Professur Siedlungswasserwirtschaft (Prof. Dr.-Ing. Jörg Londong) http://www.uni-weimar.de/de/bauingenieurwesen/professuren/siedlungswasserwirtschaft/ Junior-Professur Urban Energy Systems http://www.uni-weimar.de/Bauing/energy/index.html Professur Technologien urbaner Stoffstromnutzungen (Kommissarischer Leiter: Prof. Dr.-Ing. Jörg Londong) http://www.uni-weimar.de/de/bauingenieurwesen/professuren/technologien-urbaner-stoffstromnutzung/ Professur Verkehrssystemplanung (Prof. Dr.-Ing. Uwe Plank-Wiedenbeck) http://www.uni-weimar.de/de/bauingenieurwesen/professuren/verkehrssystemplanung/ Honorarprofessor Dr.-Ing. U. Arnold http://www.ahpkg.de/index.php?id=93 Kontakt zum Autor: Dr.-Ing. Thomas Haupt Bauhaus-Universität Weimar Bauhaus-Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme (b.is) Professur Biotechnologie in der Ressourcenwirtschaft Coudraystraße 7, 99423 Weimar www.uni-weimar.de/Ressourcenwirtschaft www.uni-weimar.de/bis Forschergruppe TestReal: www.testreal.org In dieser Arbeit werden erstmalig die Eigenschaften nachwachsender Rohstoffe anhand bodenphysikalischer Methoden erfasst und auf diese Weise Erkenntniszugewinne für den Betrieb batchbetriebener Feststoffvergärungsanlagen generiert. Diese Arbeit schafft eine Grundlage, auf welcher die Charakterisierung als Teil anerkannter Methoden zur Beurteilung von Prozessverläufen etabliert werden kann.

Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis VII Abkürzungsverzeichnis XI Tabellenverzeichnis XIII 1 Einleitung 1 2 Zielsetzung und Vorgehensweise 5 3 Vergärung von Feststoffen 7 3.1 Systemausprägungen 10 3.2 Anforderungen an den technischen Betrieb 17 3.2.1 Verweilzeit und Raumbelastung 18 3.2.2 Mischungsverhältnisse 20 3.3 Einflussfaktoren auf den anaeroben Abbau 23 3.3.1 Milieubedingungen 23 3.3.2 Anaerobe Verfügbarkeit der Substrate 25 4 Physikalische Grundlagen zu Festbetten 29 4.1 Systembeschreibung 29 4.2 Charakterisierung disperser Systeme 34 4.3 Mehrphasige Durchströmung poröser Medien 39 5 Material und Methoden 45 5.1 Substrate 45 5.2 Charakterisierung 48 5.2.1 Wassergehalt und Trockensubstanz 49 5.2.2 Schüttdichte und Verdichtungsfähigkeit 49 5.2.3 Wasserkapazität 51 5.2.4 Korndichte 53 5.2.5 Korngrößenverteilung 54 5.2.6 Durchlässigkeitsbeiwerte 55 5.3 Halbtechnische Untersuchungen zur Feststoffvergärung 57 5.3.1 Versuche mit Impfmaterial ohne Perkolation 57 5.3.2 Versuche mit Monosubstraten und Perkolation 60 5.4 Berechnungsmethoden 61 6 Physikalische Charakterisierung 63 6.1 Wassergehalt, Trockensubstanz und organische Trockensubstanz 64 6.2 Schüttdichte und Verdichtungsverhalten 69 6.3 Wasserkapazität 79 6.4 Korndichte und Porenraum 84 6.5 Korngrößenverteilung 92 6.6 Durchlässigkeitsbeiwerte 101 6.7 Fazit Charakterisierung 109 7 Biogasentwicklung in Abhängigkeit der Einbaudichte 119 7.1 Biogaserträge 122 7.1.1 Grasschnitt 126 7.1.2 Maissilage 128 7.1.3 Rübenschnitzel 130 7.1.4 Stroh 132 7.1.5 Fazit 134 7.2 Dichteabhängigkeit, Setzungen und Dichteänderung 137 7.3 Einfluss der Dichte auf die Perkolation 144 7.4 Schlussfolgerungen 148 8 Zusammenfassung 151 Literaturverzeichnis 155 Anhang 179