Bis zum Jahr 2030 wird die Weltbevölkerung auf 8,6 Milliarden Menschen anwachsen, wodurch der Energiebedarf um 30% steigen wird. Dieses Bevölkerungswachstum wird auch das weltweite Aufkommen an organischen Abfällen in die Höhe treiben. Zur Bewältigung dieser Herausforderungen bietet die anaerobe Vergärung (AD) eine innovative und widerstandsfähige Lösung, die organische Abfälle behandelt und gleichzeitig erneuerbare Energie in Form von energiereichem Biogas und Gärresten, einem hochwertigen Biodünger, erzeugt.
In einer kürzlich durchgeführten Studie haben wir den AD-Prozess mit Kohlendioxid angereichert, um die Biomethanproduktion zu steigern und die Abbaukinetik und die Entwicklung der methanogenen Pfade zu untersuchen. Die Anreicherung mit Kohlendioxid verbesserte die Verdauung des Inokulums und lieferte zusätzliche Energie für die methanogenen Archaeen. Die Methanausbeute von Leerimpfungen stieg nach der Kohlendioxidanreicherung um 53% auf 77%. Obwohl die weitere Verdauung der Inokulumreste länger dauerte, erhöhte sich durch die schnelle Anpassung die Methanproduktionsrate und überwand die Verzögerungsphase. Bei der Kohlendioxidanreicherung nach dem Einsatz der Ausgangsstoffe wurden keine antagonistischen Effekte beobachtet. Eine gesteigerte Methanproduktion und eine deutliche Verringerung des chemischen Sauerstoffbedarfs bestätigen die Auswirkungen der Kohlendioxidanreicherung auf die Verdauung des Inokulums. Die Isotopenanalyse ergab einen Anstieg der δ2H-CH4-Werte um etwa 36 mU im Vergleich zum nicht angereicherten Inokulum, was auf eine verstärkte hydrogenotrophe Methanogenese schließen lässt. Die Anreicherung mit Kohlendioxid steigert die Biomethanproduktion und die Effizienz der anaeroben Vergärung erheblich und bietet eine nachhaltige Lösung für den Betrieb von Großanlagen. Wichtig ist, dass Biogasanlagen bereits CO2 produzieren, was diese Methode sowohl kosteneffizient als auch weithin anwendbar macht, mit erfolgreichen Versuchen mit Gärresten aus der kommunalen Abwasserbehandlung und landwirtschaftlichen Rohstoffen.
