Ein Zusatz mit Erwartungen

Pflanzenkohle wird Biogasanlagen häufig als Zusatz empfohlen: für mehr Methan, einen stabileren Prozess und weniger Schwefelwasserstoff. Die Forschung zeigt ein gemischtes Bild. Im Labor sind die Effekte oft deutlich, in der Praxis kleiner. Wir haben zusammengetragen, wo sich ein Einsatz lohnen kann.

Das Wichtigste in Kürze

• Eine Metaanalyse mit 76 Studien fand im Labor einen deutlichen Anstieg der Methanausbeute.
• Bei üblichen Dosierungen und normalem Betrieb zeigten Versuche oft keinen Effekt.
• Den größten Nutzen hat Pflanzenkohle bei stickstoffreichen Substraten und Prozessproblemen.
• Gegen Schwefelwasserstoff wirkt sie, braucht dafür aber hohe Mengen.
• Die Pflanzenkohle landet im Gärrest und damit auf dem Feld.

Was in einem Fermenter passiert

In einer Biogasanlage zerlegen Mikroorganismen organisches Material in mehreren Stufen. Am Ende bilden spezialisierte Methanbildner das Biogas. Diese Mikroorganismen sind empfindlich: Zu viel Ammoniak, zu viele Fettsäuren oder eine Überlastung des Fermenters bremsen sie. Dann sinkt die Gasproduktion, im schlimmsten Fall kippt der Prozess.

Pflanzenkohle kann hier auf drei Wegen helfen: Sie bindet Ammonium, sie bietet den Mikroorganismen Siedlungsfläche und sie kann den Austausch von Elektronen zwischen verschiedenen Mikroorganismen erleichtern. Wie stark diese Effekte sind, hängt von der Pflanzenkohle, der Dosis und dem Zustand des Fermenters ab.

Was Laborversuche zeigen

Eine Metaanalyse von 2022 hat 76 Studien mit über 400 Versuchsbedingungen ausgewertet. Pflanzenkohle steigerte im Mittel die Methanausbeute und die Produktionsrate und verkürzte die Anlaufphase. Am besten wirkten Dosierungen unter 5 Gramm pro Liter. Aschereiche Kohlen schnitten besser ab als Holzkohlen. Die Ergebnisse streuten allerdings stark.

Dieselbe Studie hat auch die Wirtschaftlichkeit betrachtet: In knapp der Hälfte der Fälle hätte sich die Pflanzenkohle zu üblichen Marktpreisen nicht gerechnet.

Was Praxisversuche zeigen

Ein Versuch der Universität Kassel von 2023 fand bei realistischen Dosierungen und normaler Belastung keinen Effekt. Erst bei starker Überlastung stieg das Methan leicht, ohne statistische Absicherung. Ein von der DBU gefördertes Projekt fand bei praxisüblichen Mengen ebenfalls keine signifikante Verbesserung, aber auch keine Nachteile.

In einem Praxisversuch an sieben Anlagen der TU Dresden sanken die Säuregehalte im Fermenter bei gleicher Gasproduktion, und die mikrobielle Vielfalt nahm zu. Belastbare Zahlen wurden dazu nicht veröffentlicht.

Stabilität bei schwierigen Substraten

Deutlicher sind die Effekte, wenn der Prozess unter Druck steht. Stickstoffreiche Substrate wie Geflügelmist führen zu viel Ammoniak, das die Methanbildner hemmt. Pflanzenkohle kann Ammonium binden und so den Prozess entlasten. Ein Review von 2023 nennt Einzelstudien mit deutlich niedrigeren Ammoniumwerten und weniger Fettsäuren. Zu hohe Dosierungen können aber selbst hemmen.

Gegen Schwefelwasserstoff zeigte ein Versuch der University of Maryland mit Rindergülle Minderungen von 14 bis 26 Prozent bei kleinen Mengen und rund 90 Prozent bei sehr hohen Mengen. Ein externer Filter mit Pflanzenkohle war wirksamer als die Zugabe direkt in den Fermenter.

Der Weg in den Gärrest

Pflanzenkohle bleibt nicht in der Anlage. Sie landet im Gärrest und kommt mit ihm auf das Feld. Deshalb entscheidet das Düngerecht mit: In Deutschland ist Holzkohle aus chemisch unbehandeltem Holz zugelassen. Holzige Reststoffe als Ausgangsmaterial sind hier ein Vorteil. Auf dem Acker kann die Pflanzenkohle anschließend als Kohlenstoffspeicher weiterwirken.

Hinweise für Betreiber

• Pflanzenkohle als Stabilisator für Problemsubstrate sehen, nicht als allgemeinen Ertragssteigerer.
• Im Dauerversuch mit Referenzfermenter testen und FOS/TAC, Ammonium und Schwefelwasserstoff mitmessen.
• Gegen Schwefelwasserstoff einen externen Filter prüfen.
• Die Zulässigkeit im Gärrest vorab klären.

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Häufige Fragen kurz beantwortet

Gibt es eine optimale Dosierung im Fermenter?

In Laborversuchen wirkten Dosierungen unter 5 Gramm je Liter Gärsubstrat am besten. Höhere Mengen brachten meist keinen zusätzlichen Nutzen. Für die Praxis empfiehlt sich ein Dauerversuch über mehrere Wochen mit einem Referenzfermenter, um die passende Menge für Substrat und Anlage zu finden.

Wirkt aschereiche Pflanzenkohle besser als Holzkohle?

In der Metaanalyse wirkten aschereiche Pflanzenkohlen stärker als Holzkohlen, vermutlich durch ihre puffernden Mineralstoffe. Dafür ist Pflanzenkohle aus chemisch unbehandeltem Holz im Gärrest düngerechtlich einfacher, weil sie in der Düngemittelverordnung bereits genannt ist.

Gibt es Messgrößen, die in jeden Versuch gehören?

Sinnvoll sind Gasmenge und Methangehalt, FOS/TAC, Ammonium und Schwefelwasserstoff. So lässt sich die Wirkung von zufälligen Schwankungen unterscheiden.