Ein Forschungsteam hat in einer vielbeachteten Publikation im Fachjournal Energies (MDPI) untersucht, wie organische Medien – konkret Weinhefe aus dem Piemont – behandelt werden können. Für uns bei pro aqua ist das besonders spannend: In den Versuchsreihen wurde auf bewährte BDD-Technologie von pro aqua gesetzt.
Ziel der Untersuchung war es, aus der Weinhefe durch Faulung Biogas als nachhaltigen Energieträger zu gewinnen und zu beweisen, dass die elektrochemische Oxidation mit bor-dotierten Diamantelektroden (BDD) die Prozessstabilität und die Ausbeute massiv verbessert.
Wissenschaftliche Arbeit als Proof of Concept
Die Arbeit stammt aus einem unabhängigen wissenschaftlichen Kontext und befasst sich mit der Integration elektrochemischer Prozesse in die moderne Energiegewinnung. Die Wahl von Weinhefe als Medium war dabei ein echter Härtetest.
Denn solche Weinrückstände sind:
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Chemisch extrem komplex: Vollgepackt mit hemmenden Polyphenolen und organischen Säuren.
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Biologisch schwer knackbar: Sie neigen zur Übersäuerung und bringen biologische Prozesse schnell zum Kippen.
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Ein echtes Praxis-Szenario: Weit entfernt von simplen synthetischen Laborlösungen.
Wenn ein Verfahren hier reproduzierbar die Methanbildung pusht, beweist das die enorme Robustheit der Technologie.
Was wurde konkret gezeigt?
In der Untersuchung wurde belegt, dass eine Vorbehandlung mit pro aqua BDD-Zellen die Effizienz der darauffolgenden Biogas-Gewinnung drastisch steigert:
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Nahezu Verdoppelung der Energieausbeute: Das je Kilogramm Weinhefe gewonnene Biogas-Volumen konnte durch die elektrooxidative Vorbehandlung beinahe verdoppelt werden. Das Biogasvolumen stieg von ca. 180 auf bis zu 330 L/kg VS nach 1,5 h EO-Vorbehandlung.
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Abbau von Hemmstoffen: Die BDD-basierte Elektrooxidation reduzierte unter anderem den Gehalt an Polyphenolen, die die anaerobe Vergärung beeinträchtigen können..
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Steigerung der Essigsäure: Die Vorbehandlung führte zu einer erhöhten Essigsäurebildung. Das spricht dafür, dass komplexe organische Verbindungen in einfacher verwertbare Zwischenprodukte überführt wurden, die die Methanbildung begünstigen können.
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Im direkten Vergleich brachte Biokohle (Biochar) hingegen keine messbare Verbesserung für den Prozess.
Warum Diamanten den Unterschied machen
Elektrochemische Oxidation ist bereits seit langem ein etabliertes Verfahren. Entscheidens dabei ist, welche Elektroden zum Einsatz kommen. Bor-dotierte Diamantelektroden erzeugen an ihrer Oberfläche hochreaktive Hydroxyl-Radikale, die komplexe Strukturen aufbrechen.
Der in der Studie explizit genannte Diamant von pro aqua bleibt dabei chemisch inert:
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Kein nennenswerter Elektrodenverschleiß
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Keine katalytische Vergiftung durch Inhibitoren
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Keine Freisetzung von Elektrodenmaterial (keine Opferanode)
Warum das für die Abwassertechnik relevant ist
Der eigentliche Wert dieser MDPI-Publikation liegt darin, dass sie die Leistungsfähigkeit BDD-basierter elektrochemischer Oxidation nicht nur an einfachen Modellmedien, sondern an einem realen, organisch hochkomplexen und inhibitorbelasteten Reststoffsystem zeigt. Im untersuchten Fall verbesserte die elektrochemische Vorbehandlung von Weinrückständen die Bedingungen für die nachfolgende anaerobe Vergärung deutlich und steigerte die Biogasproduktion signifikant.
Damit liefert die Studie einen wichtigen Hinweis für andere Anwendungen in der Wasser- und Reststofftechnik, in denen biologische Prozesse durch komplexe organische Zusammensetzung, Hemmstoffe oder schwer abbaubare Inhaltsstoffe beeinträchtigt werden. Die Studie stützt klar die Annahme, dass BDD-basierte elektrochemische Oxidation als wirksame Vorbehandlung für anspruchsvolle reale Prozessmedien dienen kann.
Planungssicherheit für Entwickler und Entscheider
Für Anlagenplaner und Entscheider bietet wissenschaftliche Evidenz die nötige Planungssicherheit. Man muss sich nicht auf Werbeversprechen verlassen. Die externe Forschung bestätigt, dass die pro aqua Technologie genau dort stabil bleibt, wo klassische Verfahren unkalkulierbar werden.
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Quelle: Arenas Sevillano, C.B.; Chiappero, M.; Gomez, X.; Fiore, S.; Martínez, E.J. : Improving the Anaerobic Digestion of Wine-Industry Liquid Wastes: Treatment by Electro-Oxidation and Use of Biochar as an Additive. Energies 2020, 13, 5971. DOI: 10.3390/en13225971. Online abrufbar unter: https://www.mdpi.com/1996-1073/13/22/5971.