Co-Vergärung von Textil- und Lebensmittelabfällen steigert Methanerträge

KNOXVILLE, TN, 20. Oktober 2026 /24-7PressRelease/ -- Die anaerobe Co-Vergärung von Textilabfällen mit Lebensmittelabfällen (FW) könnte zwei hartnäckige Abfallströme in erneuerbares Methan umwandeln und gleichzeitig Deponierung und Verbrennung reduzieren. Diese Studie untersuchte die Mono- und Co-Vergärung von Baumwolle, Polycotton und Wolle mit FW unter mesophilen Bedingungen und testete Substrat-zu-Inokulum-Verhältnisse (S/I) von 0,5 und 1 sowie mehrere Mischungsverhältnisse der Einsatzstoffe. Erfasst wurden Methanausbeute, biologische Abbaubarkeit, Prozessstabilität und synergistische Effekte. Dies ist wichtig, weil Textilabfälle allein schwer abbaubar sind, während FW leicht biologisch abbaubar und nährstoffreich ist. Die Ergebnisse zeigen, dass niedrigere S/I-Verhältnisse und höhere FW-Anteile die Methanproduktion im Allgemeinen verbesserten, die Leistung jedoch stark von der Textilart, dem Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis (C/N) und dem Co-Vergärungs-Leistungsindex (C1) abhing.

Textilabfälle fallen in enormem Umfang an, wobei jährlich etwa 92 Millionen Tonnen entsorgt werden, doch Deponierung, Verbrennung und Recycling bleiben kostspielig oder ökologisch problematisch. Die anaerobe Vergärung (AD) kann organikreiche Abfälle in Biogas umwandeln, aber die Mono-Vergärung von Textilien ist durch unausgewogene C/N-Verhältnisse, schwer abbaubares Keratin in Wolle und nicht biologisch abbaubares Polyester in Mischgeweben eingeschränkt. Diese Materialien können die Hydrolyse verlangsamen, eine Versäuerung oder Ammoniakhemmung verursachen und die Methanausbeute verringern. Lebensmittelabfälle (FW) sind hochgradig biologisch abbaubar und nährstoffreich und daher ein vielversprechendes Co-Substrat. Angesichts dieser Herausforderungen ist eingehende Forschung darüber erforderlich, wie Textilzusammensetzung, S/I-Verhältnisse und FW-Mischungsverhältnisse die Methanproduktion und Prozessstabilität bestimmen.

Forschende der University of Auckland in Neuseeland und der James Cook University in Australien bewerteten die Mono- und Co-Vergärung von Baumwolle, Polycotton und Wolle mit FW in mesophilen Batch-Reaktoren. Die Studie, angenommen am 3. Juli 2026 und veröffentlicht (DOI: 10.1007/s42768-026-00316-y) in Waste Disposal & Sustainable Energy, testete S/I-Verhältnisse von 0,5 und 1 sowie verschiedene Textil-zu-FW- und Textil-zu-Textil-Mischungen. Sie kombinierte Methanmessungen, kinetische Modellierung mit einem modifizierten Gompertz-Modell und chemische sowie physikalische Analysen des Gärrests. Das Team berechnete außerdem C₁-Werte, um synergistische oder antagonistische Co-Vergärungseffekte zu identifizieren.

Die Methanausbeuten stiegen mit sinkendem S/I. Unter den Textilien schnitt Baumwolle bei der Mono-Vergärung am besten ab und erzeugte 103 mL/g flüchtige Feststoffe (VS) und erreichte 25,87 % biologische Abbaubarkeit bei einem S/I-Verhältnis von 0,5. Die Co-Vergärung mit FW erhöhte die Methanproduktion im Allgemeinen, und die höchste Ausbeute von 129,7 mL/g VS stammte aus einem Baumwoll-zu-Wolle-Verhältnis von 6:1, das ein ausgewogenes C/N-Verhältnis von 20,63 aufwies. Die Synergie war am stärksten, wenn FW mehr als 80 % der Mischung ausmachte, insbesondere bei Baumwolle, wo C1 über 1 lag. Die kinetische Analyse zeigte, dass mehr FW die Lag-Phasen verkürzte und die Biogasproduktion beschleunigte; das modifizierte Gompertz-Modell passte gut zu den Daten. Beispielsweise erreichte eine 1:4-Mischung aus Baumwolle und FW 111 mL/g VS und etwa 29 % Methangehalt, während eine 1:1-Mischung aus Wolle und FW aufgrund von Ammoniakhemmung fast kein Methan produzierte. Im Gegensatz dazu zeigten Polycotton und Wolle antagonistische Effekte (C1 _ 1). Polyester bzw. Polyethylenterephthalat (PET) widerstand dem Abbau, während die Keratinstruktur von Wolle den mikrobiellen Zugang einschränkte. Post-Vergärungsanalysen führten die schlechte Leistung auf Restgehalte an flüchtigen Fettsäuren (VFAs), löslichen chemischen Sauerstoffbedarf (sCOD) und freien Ammoniakstickstoff (FAN) über inhibitorischen Schwellenwerten zurück.

Die Autoren sagten, die Ergebnisse böten ein klares Betriebsprinzip: Co-Vergärung ist am effektivsten, wenn FW die Mischung dominiert und das C/N-Verhältnis im optimalen Bereich bleibt. Sie sagten, baumwollreiche Mischungen seien besonders vielversprechend, während Polycotton und Wolle eine Vorbehandlung oder Faser trennung benötigen, da Polyester und Keratin dem mikrobiellen Abbau widerstehen. Sie fügten hinzu, dass die kinetische Modellierung half zu erklären, warum FW die Lag-Phasen verkürzt und die Biogasproduktion beschleunigt, und dass C1 eine einfache Möglichkeit bietet, vielversprechende Einsatzstoffkombinationen vor der Skalierung zu screenen.

Für Textilhersteller, Abfallmanager und Biogasbetreiber legt die Studie nahe, dass die Co-Vergärung von Textilabfällen mit FW die Methanausbeuten verbessern, Faulbehälter stabilisieren und Abfälle von der Deponie umleiten kann. Die besten Ergebnisse ergaben sich aus der Optimierung des S/I-Verhältnisses und des C/N-Gleichgewichts, insbesondere wenn FW mehr als 80 % des Einsatzmaterials ausmachte. Vorbehandlungsstrategien wie thermische Hydrolyse für Baumwolle und Wolle sowie umweltfreundliche Lösungsmittel zur Trennung von Polyester aus Mischgeweben könnten die Abbaubarkeit weiter verbessern. Auch die Gärrestqualität ist wichtig: Die meisten Co-Vergärungsbehandlungen erzeugten FAN innerhalb sicherer Grenzwerte für Biokunstdünger, obwohl Polycotton- und Wollmischungen die inhibitorischen Schwellenwerte für AD überschritten.

Referenzen
DOI
10.1007/s42768-026-00316-y

URL der Originalquelle
https://doi.org/10.1007/s42768-026-00316-y

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