LCR-Pilze - Effizientere Biogasproduktion aus lignocellulosereichen Reststoffen durch zusatz aerober und anaerober Pilze

Die Nutzung lignocellulosereicher Reststoffe wie Stroh in Biogasanlagen ist eine große Herausforderung, da der hohe Ligninanteil den mikrobiellen Abbau hemmt und die Biogasproduktion reduziert. Im Verbundprojekt untersuchen die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), die Technische Universität München (TUM) und die INNOVAS BMK GmbH den Einsatz von Pilzen zur Verbesserung der Substrataufbereitung und Prozessstabilität. In einer eigens errichteten Technikums-Biogasanlage werden anaerobe und aerobe Pilze getestet und durch umfassendes Prozessmonitoring begleitet, einschließlich Gas- und Faseranalytik sowie molekularbiologischer und Multi-Omics-Analysen.

Teilvorhaben 1: Anaerobe Pilze (lead: LfL)

Anaerobe Pilze besitzen die größte Vielfalt an Lignocellulose-abbauenden Enzymen im Pilzreich und können pflanzliche Biomasse sowohl enzymatisch als auch mechanisch aufschließen. Ziel ist die Etablierung einer kontinuierlich anaerob wachsenden Pilzkultur, die für die hydrolytische Vorbehandlung lignocellulosehaltiger Reststoffe eingesetzt wird. Dadurch soll die Zugänglichkeit für den mikrobiellen Abbau verbessert und die Effizienz der Biogasproduktion gesteigert werden. Die LfL übernimmt die mikro- und molekularbiologische Bearbeitung dieses Teilprojekts und entwickelt Strategien für eine langfristige Integration in den Biogasprozess.

Teilvorhaben 2: Aerobe Pilze (lead: TUM)

In diesem Teilprojekt wird untersucht, welchen Einfluss aerobe Pilze wie Trichoderma-Arten als Vorbehandlung haben können, um die Hydrolyse von Stroh zu verbessern und mechanische Störungen im Fermenter mit hohem Stroh-Anteil zu reduzieren. Im Zuge der Versuche in der Technikums-Biogasanlage werden Daten sowohl über die Prozesschemie als auch über die Meta-Genome, Meta-Transkriptome und Proteome erhoben, um ein möglichst vollständiges Bild des Einflusses von Trichoderma auf die Hydrolyse und die Biogasproduktion insgesamt zu erhalten. Durch den Biogasprozess entstehende Gärreste werden in Rotteboxen zusätzlich mittels aerober Braun- bzw. Weißfäulepilze nachverdaut, um die in den Gärresten vorhandenen unerschlossenen Zucker für den anaeroben Fermenter nutzbar zu machen. Diese nachverdauten Gärreste sollen wieder in den Biogasprozess eingespeist und deren Restpotenzial quantifiziert werden. 

Publikationen

• Young, D., Dollhofer, V., Callaghan, T. M., Reitberger, S., Lebuhn, M., & Benz, J. P. (2018). Isolation, identification and characterization of lignocellulolytic aerobic and anaerobic fungi in one- and two-phase biogas plants. Bioresource Technology, 268, 470-479. doi:https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.07.103