PRODUKT

GeoHumat Plus ®

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Wirkungsweisen von GeoHumat Plus ® in der Biogasanlage und im Gärrest

von M.Sc. Matthias Neumann

GeoFert Germany GmbH - FiBL Logo

Was ist GeoHumat Plus ® und wie wirkt es in Fermentern von Biogasanlagen?

Die wirksamen Bestandteile von GeoHumat Plus ® werden von einer einzigartigen Komposition von Huminstoffen gebildet.

Die Huminstoffe in unserem Additiv haben teils sehr unterschiedliche Molekülgewichte, sind also grob betrachtet unterschiedlich groß. Die Molekülgewichte und die Feinstruktur der Moleküle bestimmen maßgeblich, ob und wie Huminstoffe mit ihrer Umwelt interagieren können.

Durch die oben erwähnte charakteristische Mischung verschiedener Huminstoffe erreicht GeoHumat Plus ® eine besonders hohe Bioaktivität. Diese Aktivität entfaltet sich erstmals mit der Zugabe in den Fermenter.

Dort gehen die Huminstoffe (vor allem Huminsäuren) spezielle Verbindungen mit den Nährstoffen im Gärsubstrat ein. Die wichtigste Form dieser Verbindung bilden Chelatkomplexe.

Beim sogenannten Chelatisieren ummanteln die Huminstoffe beispielsweise Spurenelemente und schützen sie so vor unerwünschten Nebenreaktionen die die Verfügbarkeit der Nährelemente für die nützlichen Mikroorganismen im Fermenter verringern können. Trotz dieser stabilen Bindung bleiben die Nährstoffe für mikrobielle Prozesse weiterhin verfügbar. Eine hohe Bioverfügbarkeit von Nährelementen erhöht die Enzymaktivitäten von Lebewesen und führt im Falle der methanogenen Arachaeen im Fermenter zu einer gesteigerten Gasproduktion und einer besseren Umsetzung des Substrats. Mikroorganismen können auch die Huminsäuren selbst als Elektronenakzeptor für ihren Stoffwechsel nutzen.

Wie umfangreiche, wissenschaftliche Analysen zeigten, sind Effizienzschwankungen von Biogasanlagen viel öfter auf ein Ungleichgewicht von verschiedenen Nährelementen zurückzuführen, als bisher angenommen. Eine zu hohe Konzentration von Nährstoffen, auch wenn es sich um Spurenelemente handelt, kann den mikrobiellen Biomasseabbau stören. Solchen Ungleichgewichten können Huminstoffe durch den oben beschriebenen Chelatisierungsprozess entgegenwirken. Dabei wird die Reaktivität der chelatisierten Elemente reduziert. Aus diesem Grund wirken nicht nur zu hohe Konzentrationen einzelner Spurenelemente mit GeoHumat Plus ® weniger schädlich, das Gleiche trifft auch auf primär toxische Schwermetalle zu, die von den Zielorganismen nicht als Coenzym verwendet werden. GeoHumat Plus ® erfüllt somit eine Pufferfunktion im Fermenter, die Millieuschwankungen entgegenwirkt.

Ein stabiles Millieu ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für eine hohe Prozessstabilität und somit für eine gleichbleibend hohe Biogasproduktion und Substratausnutzung. Huminstoffe können eine Vielzahl von Mikroorganismengruppen fördern, doch soll an dieser Stelle ein ganz besonderes und im Fermenter äußerst wünschenswertes Verhältnis hervorgehoben werden: die Wechselwirkungen zwischen Huminstoffen und methanogenen Archaeen (methanproduzierende Organismen). Wenn man sich die natürlichen Lebensräume der methanogenen Archaeen einmal genauer ansieht, so fällt auf, dass Huminstoffe in diesen Habitaten meist allgegenwärtig sind. So ist es naheliegend, dass diese beeindruckenden Lebewesen nicht nur in der Lage sind, unter höheren Konzentrationen von Huminstoffen zu bestehen, sondern im Laufe der Evolution auch Strategien entwickelt haben, um Huminstoffe katalytisch für ihren Stoffwechsel zu nutzen.

Die Auswirkungen von GeoHumat Plus ® auf den Gärrest

Obwohl einige Organismengruppen sehr wohl die Fähigkeit besitzen, Huminstoffe zu verstoffwechseln, also abzubauen, muss ihre Stabiliät dennoch als sehr hoch angesehen werden. Dies liegt unter anderem daran, dass Huminstoffe bereits Abbauprodukte sind, die bei der unvollständigen Mineralisierung von komplexen Kohlenstoffverbindungen entstanden. Auf Grund dieser Stabilität finden sich die Huminstoffe aus dem GeoHumat Plus ® auch im Gärrest wieder und werden dann idealerweise gemeinsam mit den vielen anderen wachstumsfördernden Stoffen im Gärrest als Dünger auf einer landwirtschaftlichen Nutzfläche ausgebracht.

An dieser Stelle sei jedoch hervorgehoben, dass eine direkte Behandlung des Gärrests mit unserem Produkt GeoHumat ® auf Grund einer höheren Dosierung und anderer Zusammensetzung die im Folgenden beschriebenen Wirkungen mit größerer Intensität entfaltet.

Die Effekte, die die Huminstoffe im Boden enfalten sind denen im wässrigen Millieu des Fermenters sehr ähnlich. Auch im Boden bilden sie Chelatkomplexe und erhöhen so die Verfügbarkeit von Nährstoffen, wie Spurenelementen. Einige Nährstoffe gehen in landwirtschaftlichen Böden oft besonders schnell Verbindungen ein, die für Pflanzen kaum noch nutzbar sind. Phosphor ist einer dieser Stoffe. Ein Großteil des im Boden vorkommenden Phosphats liegt in Form von Aluminium-, Kalzium- oder Magnesiumphosphat vor und steht somit für Pflanzen nicht ohne weiters zur Verfügung. Da Huminstoffe mit Aluminium-, Kalzium- und Magnesiumionen Komplexe bilden, wird eine Reaktion derer mit Phosphor erschwert, sodass letzteres leichter, in Form von für Pflanzen aufnahmebereiten Phosphat, bereitgestellt werden kann.

Des Weiteren senken Huminstoffe durch Komplexbildungsprozesse die Schädlichkeit von giftigen Schwermetallen. Auch andere Schadstoffe, wie die besonders in sauren Böden vorkommenden Aluminiumionen, werden von Huminstoffen chelatisiert. Pflanzenarten, die von Natur aus hohen Aluminiumionenkonzentrationen ausgesetzt sind, stellen deshalb im großen Maßstab selbst Huminstoffe oder Stoffe mit ähnlicher Funktion her, um sich so vor den wachstumshemmenden Auswirkungen des Aluminiums zu schützen. Unsere Kulturpflanzen sind dazu leider kaum befähigt. Hier bietet der Einsatz von GeoHumat Plus eine Möglichkeit, auf natürliche Art und Weise das Schadpotential von Aluminium und weiteren Hemmstoffen für das Pflanzenwachstum zu vermindern.

Im Boden verbessern Huminstoffe auch die Wasserhaltefähigkeiten. Dies geschieht durch ihre zahlreichen polaren, also wasseranziehenden funktionellen Gruppen, die die Formation einer Hydrathülle um die teilweise recht großen Makromoleküle begünstigen. Langjährige Versuchsreihen haben des Weiteren gezeigt, dass der Nitratgehalt von Pflanzen, die auf huminbehandelten Böden wachsen, geringer ist. Eine höhere Qualität der geernteten Pflanze sowie eine verringerte Auszehrung des Bodens sind daraus folgende positive Aspekte. Die Widerstandsfähigkeit von Lebewesen gegenüber verschiedenen Formen von Stress, kann bei gleichzeitiger Exposition gegen Huminstoffe deutlich erhöht sein. Dabei lässt sich die gesteigerte Stressresistenz nicht immer klar auf eine verbesserte Bioverfügbarkeit von Nährstoffen sowie der Pufferfunktion bei hohen Schadstoffkonzentration als alleinige Faktoren zurückführen. Einige Huminstoffe im GeoHumat Plus ® sind auf Grund ihrer geringen Größe und Koordinationsstellen nicht in der Lage, als effektive Komplexbildner zu wirken. Stattdessen interagieren sie unter anderem direkt mit Membranstrukturen von Lebewesen, was für letztere eine Form von Stress darstellt. An dieser Stelle ist jedoch hervorzuheben, dass es sich dabei um einen milden Stress handelt. Für echte Hemmwirkungen durch Huminstoffe sind unnatürlich hohe Konzentrationen derer von Nöten. Als Reaktion auf diesen Stress antworten die betroffenen Organismen mit einem Hochregulieren von Genen, deren Translationsprodukte beispielsweise die Empfindlichkeit gegen Hitzeeinwirkungen senken können.

Solche Reaktionen auf geringe Qualitäten von Stresseinflüssen sind meist unspezifisch und steigern somit die allgemeine Abwehrkraft von Organismen. Einen vergleichbaren Effekt aus dem Alltag haben zeitlich begrenzte Kältereize auf den menschlichen Körper. Auch hier wird ein milder oxidativer Stress provoziert, der noch lang nach der Einwirkung des Reizes die Abwehrkraft des Individuums erhöhen kann. Auch auf den Abbau von Ernterückständen und somit auf die Humusbildung wirken sich Huminstoffe positiv aus. Lange Zeit war nicht klar, wie Huminstoffe solch einen Effekt hervorrufen können. Inzwischen konnte eine gewisse Erwärmung des Bodens durch die dunkel färbenden Huminstoffe und so eine schnellere Umsetzung von noch nicht verrotteten Material bestätigt werden. Dieser Effekt ist jedoch viel stärker durch eine direkte Behandlung des Stoppelsturzes mit unserem Produkt GeoHumat ® zu erzielen. Die Mineralisierung wird weiterhin durch eine Anregung des Wachstums von Actinomyceten durch Huminstoffe erhöht. Actinomyceten zählen zu den wichtigsten Zersetzern abgestorbener, zellulosereicher Pflanzenmasse.

Zusammmenfassend lässt sich sagen, dass Huminstoffe bedeutende und gleichzeitig sehr vielseitige Effekte auf die Fermenter- und Bodenbiologie entfalten. Dabei ist die niedrige Dosis, bei der eine Wirkung erzielt wird, bemerkenswert. In der Fachliteratur häufen sich zunehmend die Hinweise drauf, dass einige Stoffgruppen, auch wenn sie sich hinsichtlich ihrer Konzentration an der Nachweisbarkeitsgrenze befinden, Schlüsselrollen in den bedeutenden mikrobiologischen Stoffkreisläufen unserer Umwelt spielen. Bisher spiegelten sich in allen Laborversuchen und Praxisanwendungen diese Wirkungen in einer hohen betriebswirtschaftlichen Effizienz von GeoHumat Plus ® wieder.

  Bakterien nach 30 Tagen 

Durch GeoHumat Plus ® werden Methanbildner (methanogene Archaeen) gefördert. Diese haben sich im wissenschaftlichen Versuch von 30 Tagen mit GeoHumat Plus ® mehr als verdoppelt (115% Zuwachs)!

Und das war noch nicht alles:

Die stäbchenförmigen Methanbildner nahmen sogar um 140% zu!

Das bringt Ihnen zwei entscheidende Vorteile für die Praxis:

Erstens, sind die stäbchenförmigen Archaeen die wiederstandfähigsten unter den Methanbildnern, die betriebsbedingte Schwankungen im Prozess am besten verkraften.
Und zweitens, leben viele stäbchenförmige Methanbildner hydrogenotroph – Das heißt, dass sie den freien Wasserstoff binden und mit dem reichlich vorhandenen CO2 zu Methan reagieren lassen. Fließt mehr freier Wasserstoff in die Methanogenese, bleibt weniger für die H2S-Produktion übrig!

  Mit GeoHumat Plus ® profitieren Sie von einem stabileren Prozess mit besseren Gasqualitäten! 


Versuchsbericht der
Uni Rostock

Der Bericht von der Uni Rostock zeigt Ihnen die angesprochenen Steigerungsversuche der Huminstoffkonzentrationen.

Lufa_Versuch 2019

Der Lufa_Versuch hatte die Aufgabe zu ermitteln, wie viel Gas aus einem Fermenter geholt werden kann, dessen Verweilzeit 120 Tage beträgt.

Batch-Test Gollipp

Der Gollipp Test gehört zu einer 4,5 MW Gasaufbereitungsanlage von EON.

MTE Service Batchversuch

Der MTE Service Batchversuch zeigt Ihnen das Endlagermaterial aus einer Trockenfermentationsanlage. Im Fokus stand das bilanzieren der Viskosität.

MTE Service Batchversuch
(2.Versuchsreihe)

mikrobielle Untersuchung mit und ohne GeoHumat Plus

  Wir vertreiben GeoHumat Plus ® in 3 Größen 

Kanister (20 Liter)

IBC (300 Liter)

IBC (1000 Liter)