Landwirtschaftliche Substrate spielen eine entscheidende Rolle in der effizienten und nachhaltigen Energiegewinnung durch Biogasanlagen. Diese Substrate, zu denen unter anderem Gülle, Mist, Energiepflanzen und Ernterückstände zählen, bieten eine wertvolle Ressource zur Produktion von Biogas. Durch die Nutzung dieser organischen Materialien können Landwirte nicht nur zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen beitragen, sondern auch eine zusätzliche Einkommensquelle erschließen. 

Durch die Zugabe nährstoffreicher und leicht abbaubarer Kofermenter (Altfette, Ernterückstände, etc) wird die Biogasausbeute aus insbesondere Gülle stark erhöht. Kofermentationsanlagen benötigen gegenüber rein landwirtschaftlichen Biogasanlagen eine verfahrenstechnische Anpassung.

Einige Beispiele zu landwirtschaftlichen Substraten:

• Gülle
• Ernterückstände
• Energiepflanzen
• Grassilage

Gülle

Gülle dient besonders in landwirtschaftlichen Biogasanlagen als Grundsubstrat der Vergärung. Neben Gülle oder Stallmist fallen in der Landwirtschaft Ernterückstände oder Futterreste an, die in der Biogasanlage genutzt werden können. Energiepflanzen werden speziell für die Nutzung in der Biogasanlage angebaut. 

Gülle ist das älteste Substrat, das in Biogasanlagen genutzt wird. Durch den natürlichen Gehalt an Methanbakterien eignet sich besonders Rindergülle hervorragend zur Animpfung von Biogasfermentern und durch die Vergärung in der Biogasanlage wird nicht nur Energie erzeugt, sondern auch die Emissionen von Methan und Lachgas reduziert. Im Fermenter hält Gülle durch das gute Puffervermögen den pH-Wert im neutralen Bereich. Gülle eignet sich aufgrund des hohen Nährstoffgehalts auch besonders zur Gemischtvergärung mit anderen Substraten und sorgt für eine ausgeglichene Fermenterbiologie.

Ernterückstände

Als Ernterückstand ist in den letzten Jahren besonders Stroh in der Diskussion, da weltweit große Mengen an Stroh ungenutzt bleiben. Nach Vorbehandlung kann Stroh zusammen mit Gülle in der Biogasanlage genutzt werden, jedoch ist immer zu überlegen, ob nicht eine thermische Nutzung des bereits trockenen Materials sinnvoller ist. Als interessant sehen wir beim Mais die Option der Ernte der Maispflanze zeitgleich mit dem Abernten der Kolben. Bei richtiger Sortenwahl ist die Pflanze noch grün und kann noch durch Silierung konserviert werden. Hierdurch ist der Aufschluss in der Biogasanlage vereinfacht.

Energiepflanzen

Energiepflanzen werden speziell für die regenerative Energieerzeugung angebaut. Besonders geeignet für die Erzeugung von Biogas ist Silomais wegen seines hohen Flächenertrags, der ausgezeichneten Handhabbarkeit in der Biogasanlage und der guten Vergärbarkeit. Pro Hektar können 2-3,5 kW_el erzeugt werden (mit Rapsöl lediglich 0,3-0,6 kWh_el/ha). Weitere Energiepflanzen sind z.B. Ganzpflanzengetreide, Zuckerrübe oder Hirse. Zurzeit werden andere Pflanzen  (Blühpflanzen, mehrjährige Pflanzen…) ausprobiert, um die Diversität auf den landwirtschaftlichen Flächen zu erhöhen.

Krieg & Fischer Ingenieure GmbH entwickelte erstmalig 2002 eine Biogasanlage (Obernjesa bei Göttingen), in der Energiepflanzensilage ohne Gülle oder sonstige Flüssigkeitszufuhr nass vergoren wird. Krieg & Fischer Ingenieure GmbH erhielt 2003 dafür den Innovationspreis des Landkreises Göttingen.

Grassilage

Gras kann qualitativ sehr unterschiedlich sein. Es gibt qualitativ hochwertige Grassilage vom Dauergrünland aber auch Grünschnitt und Rasenschnitt aus Grünanlagen, Bankettschälgut oder Landschaftspflegegras, dass nur im Spätsommer gemäht wird. Daher ist auch die Biogasausbeute sehr unterschiedlich. Während hochwertige Grassilage, die auch einen hohen Futterwert hat, hohe Gasausbeuten liefert, ist die Gasausbeute von Landschaftspflegegras, dass nur im Spätsommer gemäht wird aufgrund des hohen Rohfaser- und Ligningehalts deutlich geringer.
Gras ist in der Biogasanlage biologisch und mechanisch nicht so einfach handhabbar wie Maissilage: Schwimmschichtbildung oder Verfilzungen können problematisch werden und müssen durch verfahrenstechnische Maßnahmen minimiert werden. Bankettschälgut oder Straßenbegleitgrün können auch einen erhöhten Störstoffanteil aufweisen und müssen vorbehandelt werden.
Die Ausbringung von Gärrest kann auf Grünland im Jahr deutlich länger erfolgen als bei Ackerflächen. Daher ist die benötigte Lagerkapazität für Gärrest geringer.