Bei der Vergärung von Bioabfällen kommen verschiedene Vergärungsverfahren zum Einsatz, die sich vor allem in den Trockensubstanzgehalten des dem Fermenter (Bioreaktor, Box oder Container) zugeführten Materials, der Prozesstemperatur und -führung sowie im Stofffluss unterscheiden.
Kontinuierliche und diskontinuierliche Fermentation
Als wesentliches Merkmal zur Einteilung der Vergärungsverfahren kann die Prozessführung herangezogen werden, wobei hier in kontinuierliche und diskontinuierliche Vergärungsverfahren unterschieden wird.
Bei den kontinuierlichen Verfahren wird dem Fermenter in regelmäßigen Zeitintervallen Substrat zugeführt und eine entsprechende Menge Gärreststoff entnommen. Hierdurch wird eine kontinuierliche Biogasproduktion mit gleichbleibender Qualität erreicht.
Bei den diskontinuierlichen Verfahren hingegen werden die Fermenter mit einem Gemisch aus Substrat und aktivem Material gefüllt und anschließend verschlossen. Die Fermenter werden nach einer Verweilzeit von mehreren Wochen dann vollständig entleert und neu befüllt. Dadurch ist keine gleichbleibende Biogasproduktion und Biogasqualität der einzelnen Fermenter zu erreichen, was durch die Parallelschaltung mehrerer Fermenter, die zeitversetzt die verschiedenen Phasen durchlaufen, und durch Perkolatspeicher weitgehend kompensiert wird.
Der Gärreststoff der diskontinuierlichen Vergärungsverfahren wird nicht entwässert, sodass in der Regel die Zumischung von externem oder aus der Aufbereitung des Fertigkompostes gewonnenem Strukturmaterial notwendig ist. Die Biogasproduktion bezogen auf eine Tonne Bioabfall ist bei diskontinuierlichen Vergärungsanlagen höher. Hingegen ist bei den diskontinuierlichen Verfahren der Technikaufwand und somit der Eigenstrombedarf geringer.
Nass- und Trockenverfahren
Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal stellt der Trockensubstanzgehalt (TS-Gehalt) im Fermenter dar. Die Vergärungsverfahren lassen sich je nach Feststoffgehalt im Reaktorzulauf in Nass- und Trockenverfahren unterteilen.
Bei den Nassvergärungsverfahren wird das Substrat durch die Zugabe von Flüssigkeit (in der Regel Presswasser aus der Gärrestaufbereitung, zum Teil unter Zugabe von Brauchwasser) auf einen Trockensubstanzgehalt von bis zu 15 Prozent angemaischt, sodass es pump- und rührfähig wird. Gleichzeitig werden in diesem Verfahrensschritt Inertstoffe wie Sand und Steine abgeschieden, die im Prozess technische Probleme hervorrufen können.
In diesen Vergärungsanlagen erfolgt zumeist eine Vollstromvergärung, daher wird der gesamte Bioabfall angemaischt und dem Fermenter zugeführt. Nassvergärungsverfahren haben sich insbesondere für die Verwertung von Speiseabfällen und gewerblichen biogenen Abfallstoffen bewährt.
Kontinuierliche Trockenverfahren arbeiten bei Feststoffgehalten zwischen 20 Prozent und 40 Prozent. Feststoffgehalte oberhalb von 40 Prozent führen zu Abbauhemmungen infolge von Wassermangel. Bei der kontinuierlichen Trockenfermentation wird das Inputmaterial vor der Fermentation mit Presswasser aus der Gärrestaufbereitung zu einer breiartigen Substanz homogenisiert, um den erforderlichen Trockensubstanzgehalt im Fermenter einzustellen.
Im Gegensatz zu Nassvergärungsverfahren, bei denen die Fermenter als voll durchmischte Rührreaktoren ausgeführt sind, werden bei den Trockenvergärungsverfahren überwiegend sogenannte Pfropfenstromfermenter eingesetzt, durch die das Material gleich einem „Pfropfen“ kontinuierlich hindurch transportiert und fermentiert wird.
Als Fermenter kommen sowohl liegende als auch aufrechtstehende Anlagen zum Einsatz. Auch bei den diskontinuierlichen Vergärungsverfahren handelt es sich um sogenannte Trockenvergärungen. Trockenvergärungsverfahren werden in den letzten Jahren bevorzugt bei der Verwertung von festen Abfällen wie Bio- und Grünabfall eingesetzt.
