Inzwischen gibt es rund 8000 Biogasanlagen in Deutschland und jede ist anders, hat ihre eigene mikrobielle Lebensgemeinschaft: Je nach Anlagentyp, „Starter-Kulturen“, als Futter verfügbare Substrate und natürlich der Prozessführung. Dies stellten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) in langjährigen Untersuchungen fest.
Noch vor rund 10 Jahren waren Biogasanlagen „Black boxes“ und eine stabile, effiziente Prozessführung nicht immer einfach. Mit der Aufklärung der Biogas-Mikrobiologie bringen die Forscher Licht ins Dunkel: Wer gehört zur mikrobiellen Gemeinschaft und wie kann sie gesteuert werden? Ohne die vielen mikroskopisch kleinen Lebewesen in einer Biogasanlage, wäre die Produktion von Biogas als nachhaltige, klimafreundliche Energiequelle nicht möglich. Sie sind verantwortlich für die schrittweise Umsetzung der Biomasse in immer kleinere chemische Einheiten bis zum Methan und anderen Gasen.
Es gibt eine unglaublich große Vielzahl verschiedener Bakterienarten und Archaeen mit sehr unterschiedlichen Charakteristiken. Sie leben in unterschiedlichen Gemeinschaften, ernähren sich von verschiedenen Substraten und deren Abbauprodukten und stellen zum Teil sehr spezielle Anforderungen an ihre Umwelt. Etwa ein Drittel aller erfassten Arten einer Biogasanlage sind Generalisten. Sie sind recht flexibel und kommen mit verschiedenen äußeren Bedingungen zurecht. Zahlenmäßig machen sie den größten Teil der Gemeinschaft aus. Die restlichen zwei Drittel sind für die Aufrechterhaltung der Ökosystemfunktionen verantwortlich. Einige Bakterien besetzen funktionelle Nischen von denen andere profitieren. Sie leben in wechselseitiger Abhängigkeit und stellen Stoffwechselprodukte für den Partner her. In der Summe können die verschiedenen Arten dieser Spezialisten Schwankungen in den Prozessbedingungen ausgleichen und sorgen so für eine ausgewogene, stresstolerante Gemeinschaftsorganisation.
Im Idealfall sind die Gemeinschaften im Reaktor gut aufeinander eingestellt, wobei das verstärkte Auftreten einzelner Arten oder spezieller Gruppen z.B. als Warnindikation vor kritischen Belastungszuständen im Reaktor interpretiert werden kann. Da die Forscher Hinweise auf derartige prozessrelevante Mikroorganismen gefunden haben, suchen sie nun nach möglichen Bioindikatoren, die rechtzeitig Prozessstörungen anzeigen.
