BiMoLA: Biofilter zur Methanoxidation in Land- und Abfallwirtschaft

Projektbeschreibung

Methan (CH₄) ist ein hochwirksames Klimagas mit einem ca. 25fach höheren Treibhauspotential als Kohlendioxid (CO₂). Es werden daher Anstrengungen unternommen, Methanquellen zu reduzieren. Einen Großteil dieser Methanquellen stellen weltweit die Landwirtschaft (etwa 11 %), insbesondere die Viehzucht, sowie die mechanisch-biologische Abfallbehandlung (MBA) dar. Die Emission von Methan ist in einigen Bundesländern Deutschlands gesetzlich reglementiert. Das übergeordnete Ziel des Verbundvorhabens BiMoLA ist es, einen Biofilter/-wäscher zur biologischen Abgasreinigung bis zur technischen Einsatzreife zu entwickeln, mit dem die Methanemissionen aus der Landwirtschaft und der Abfallwirtschaft reduziert werden können.

Aufgabe des Teilprojektes an unserem Institut ist es, potenziell geeignete Biofilter und –wäschermaterialien physikalisch, chemisch und biologisch zu charakterisieren, im Labormaßstab auf ihr Methanabreinigungspotential zu testen und die optimalen Milieubedingungen zu bestimmen. Eine Besonderheit stellen dabei die Vorbedingungen in den Biofiltern dar, die bereits in der Landwirtschaft zur Abreinigung von Ammoniak, Geruch und Staub eingesetzt werden. In einer nachgeschalteten biologischen Oxidationsstufe soll Methan bei sehr geringen Methankonzentrationen und gleichzeitig hohen Abluftvolumenströmen von Bakterien umgesetzt werden. Unter diesen Voraussetzungen ist die Methanoxidation bisher jedoch nur wenig untersucht. Neben der Suche nach dem geeigneten Trägermaterial und Wachstumsbedingungen für die Methanoxidanten wird zudem die Zusammensetzung der Mikroorganismengemeinschaft charakterisiert.

Publikationen

• Liu, F., Wienke, C., Fiencke, C., Guo, J., Dong, R., Pfeiffer, E.-M., 2018. Biofilter with mixture of pine bark and expanded clay as packing material for methane treatment in lab-scale experiment and field-scale implementation. Environmental Science and Pollution Research, 25, 31297-31306. doi: 10.1007/s11356-018-3102-z
• Liu, F., Fiencke, C., Guo, J., Rieth, R., Cuhls, C., Dong, R., Pfeiffer, E.-M., 2017. Performance evaluation and optimization of field-scale bioscrubbers for intensive pig house exhaust air treatment in northern Germany. Science of the Total Environment, 579, 694-701. doi: 10.1016/j.scitotenv.2016.11.039
• Liu, F., Fiencke, C., Guo, J., Rieth, R., Cuhls, C., Dong, R., Pfeiffer, E.-M., 2017. Bioscrubber treatment of exhaust air from intensive pig production: Case study in northern Germany at mild climate condition. Engineering in Life Sciences, 17, 458-466. doi: 10.1002/elsc.201600169
• Liu, F., 2019: Climate change control: Optimise the remediation of greenhouse gases in bioscrubber and biofilter systems. Dissertation Universität Hamburg, Institut für Bodenkunde.
• Wienke, C., 2017: Optimierung der mikrobiellen Methanoxidation auf verschiedenen Biofiltermaterialien, zur Reduzierung des klimarelevanten Spurengases Methan, für den Einsatz im Biofilter einer mechanisch-biologischen Abfallbehandlungsanlage. Dissertation Universität Hamburg, Institut für Bodenkunde. Hamburger Bodenkundliche Arbeiten 88, 163 S.

Abschlussarbeiten

• MSc: Marcel Burmeister, Marc Kurzbuch (TU Braunschweig), Nils Mewes
• BSc: Julia Glatzel, Adrian Richter, Leonie Ruffert (Uni Düsseldorf), Christin Woodford

Kooperationspartner

• gewitra: Ingenieurgesellschaft für Wissentransfer mbH, Müllheimer Str. 26, 53840 Troisdorf
• MBA Neumünster GmbH, Bismarckstr. 51, 24534 Neumünster
• RIMU Lüftungstechnik, Messerschmittring 19, 86343 Königsbrunn
• CAU: China Agricultural University, East Campus, Boc 184, Qinghuadonglu 17, Haidan District, Beijing 100083, P.R. China

MitarbeiterInnen am Institut für Bodenkunde

• Ingenieur: Wilfried Gläseker (i.R.)