Mehr Leistung im Kessel

Das Institut für Agrartechnik in Potsdam-Bornim. Im Labor steht ein Glaskessel, etwa so groß wie das Fässchen eines Trinkwasserspenders. Darin eine flockige Suppe. Agraringenieur Jan Mumme:

"Das ist ein normaler Biogasreaktor, in klein, muss man sich das jetzt vorstellen, und da drin haben wir Bakterienflocken, die sind ungefähr stecknadelkopfgroß, und mit Hilfe unseres Verfahrens können wir diese Bakterien in dem Reaktor zurückhalten."

Und darum geht es. Die Bakterien spielen eine wichtige Rolle bei der Biogasproduktion. In dem luftdicht abgeschlossenen Reaktorkessel zersetzen sie die Ausgangsstoffe wie Bioabfälle oder Klärschlamm. Dabei entsteht ein energiereiches Gasgemisch, das vor allem Methan enthält. Wenn die Ausgangsstoffe vergoren sind, müssen sie aus dem Kessel abgelassen werden. Das spült normalerweise auch die meisten Bakterien heraus. Es dauert dann mindestens fünf Tage, bis sich die im Kessel verbleibenden Bakterien durch Vermehrung verdoppeln. Die Betreiber müssen deshalb bei herkömmlichen Anlagen etwa zehn Tage warten, bis genug Bakterien in der Gärflüssigkeit sind, um den Verlust durch das Ausspülen auszugleichen. Die Überlegung: Wenn sie die Bakterien beim Auswechseln der Gärflüssigkeit zurückhalten könnten, würde der Bioreaktor mehr Gas produzieren. Es ist allerdings schwierig, Bakterien und Gärstoffe im Reaktor zu trennen. Mumme:

"Da liegt unser Problem. Also wenn es eine einfache Möglichkeit geben würde, abseits unseres Verfahrens diese bakterielle Biomasse zurückzuhalten, würde man die auch dementsprechend anwenden können. Und für bestimmte Anwendungsfälle gibt es diese Möglichkeit auch, zum Beispiel durch die Schwerkraftabscheidung, dass man diese Bakterien sich separieren lässt, hat aber auch wieder Nachteile, denn zu Boden sinken auch andere Bestandteile, Partikel aus der Biomasse, die ich abbauen möchte, so dass wir hier keine exakte Trennung hinbekommen."
An dieser Stelle kommen die Spezialisten der Humboldt-Universität auf den Plan. Sie beschäftigen sich schon seit langem mit ganz bestimmten Mikroorganismen: den magnetotaktischen Bakterien. Diese leben vor allem im Schlamm von Gewässern. Sie nehmen Eisen aus dem Wasser auf und bilden daraus im Körper bestimmte magnetische Verbindungen, Solche "Magnetosomen" wirken wie winzige Kompassnadeln. Die Bakterien orientieren sich so an den Magnetfeldern der Erde, sie wissen, wo oben und unten ist. Uni-Forscher Rainer Tölle:

"Als angenehme Nebenerscheinung haben wir aber gemerkt, dass wir fortan die bakterielle Biomasse dann magnetisch beeinflussen können. Wenn man also einen Magnet an den Fermenter heran hält, fangen sich die Bakterien an zu konzentrieren. Nicht aus freiem Willen, sondern den magnetischen Kräften folgend."

Dieses Prinzip haben die Wissenschaftler einfach auf andere Bakterien überragen. Bei ihren Experimenten beobachteten sie, dass auch die Bakterien im Biogasreaktor magnetisches Eisen binden und dadurch beeinflussbar sind. Sie müssen damit nur extra "gefüttert" werden. Tölle hält einen Magneten an den Glasbehälter:

"Jetzt wird die Flüssigkeit allmählich klar, und Sie sehen, wie sich die bakterielle Biomasse hier an der Reaktorwand versammelt. Damit können wir sie zurück halten, wir können sie in die Reaktorteile bringen, wo wir sie dringend brauchen. Ja, so nach 20 Sekunden hat sich jetzt hier schon der Schlamm deutlich geklärt, das heißt, wenn wir über dieser Rohr jetzt die Reaktorflüssigkeit abziehen, würde sie wesentlich weniger bakerielle Biomasse enthalten, als ohne das Vorhandensein dieses magnetischen Kraftfeldes es der Fall sein würde."

Etwa 90 Prozent der Bakterien lassen sich so zurück halten. Als magnetisches Substrat eignen sich beispielsweise geringe Mengen Braunkohle-Flugasche, die magnetische Partikel enthält. Der Biogasausstoß kann durch die Rückhaltung verdoppelt werden. Und bei gleichem Ausstoß reichen halb so große Kessel.