Ein neues Forschungsprojekt verbindet zwei Disziplinen miteinander, die unterschiedlicher nicht sein könnten: den Weinbau und die Mathematik. Wo die einen viel Gefühl, Erfahrung und Leidenschaft mitbringen müssen, setzen die anderen ausschließlich auf Formeln. Doch aus welchem Grund kooperieren Wissenschaftler dieser beiden Fachbereiche miteinander? Prinzipiell geht es um die mathematische Modellierung der Gärung und im Anschluss um potentielle Energieeinsparungen in der Weinproduktion. „ROENOBIO – Robuste Energie-Optimierung bei Gärprozessen in der Produktion von Biogas und Wein“ lautet der Titel des Verbundprojekts. Das Vorhaben ist im Bedarfsfeld „Klima/Energie“ der Hightech-Strategie der Bundesregierung angesiedelt und wird mit knapp 250.000 Euro vom Forschungsministerium (BMBF) gefördert und die nächsten drei Jahre finanziell unterstützt.
Kooperation mehrerer Universitäten
Auch die Hochschule Geisenheim ist an diesem Forschungsvorhaben beteiligt. Prof. Dr. Kai Velten vom Fachbereich Weinforschung und Verfahrenstechnologie hebt hervor, dass die Hochschule Geisenheim bundesweit die einzige sei, welche ihren Studenten und Wissenschaftlern ein eigenes Betriebssystem bereitstellt, das Gm.Linux. Auf diesem „Geisenheim“-Linux läuft die für die Simulation des Vorhabens benötigte Software.
Projektverantwortlicher ist Prof. Dr. Alfio Borzi, Inhaber des Lehrstuhls Mathematik IX – Wissenschaftliches Rechnen an der Universität Würzburg. Mit weiteren Kooperationspartnern der Universität Trier soll nun vor allem der Prozess der Weingärung besser verstanden werden. Es gebe bereits chemische Formeln, welche das Geschehen in den Gärtanks beschreiben, weiß Prof. Borzi, jedoch geben diese den Gärprozess nur sehr bruchstückhaft wieder, da diese Formeln weder räumliche Faktoren, Temperatureinflüsse noch die Entstehung bestimmter Aromen beinhalten.
Eines der Zauberwörter heißt Formoptimierung. Welche Tankform ist die beste, um eine optimale Gärung zu gewährleisten? Kleine Fässer, große Tanks oder doch eher eiförmige Gebilde?
Mathematische Modellierung der Gärung beim Wein
Auf mathematischen Grundlagen soll der Gärverlauf modelliert werden, um diesen kritischen Punkt sehr genau vorhersagen und das Herunterkühlen unter deutlicher Reduzierung des Energieverbrauchs frühzeitig steuern zu können.
Jedoch „üben“ die Mathematiker am Wein nur. Ihr eigentliches Ziel ist die Verbesserung der Gäreigenschaften in der Biogasherstellung. Da sich die beiden Verfahren, die Wein- sowie die Biogasgärung, sehr ähneln, kann mit der leicht zu kontrollierenden Weingärung direkt auf die Prozesse im Reaktor einer Biogasanlage geschlossen werden. Hauptziel ist zu Beginn die Reduzierung des Energieverbrauchs im Gärvorgang. Im weiteren Verlauf sollen dann produktspezifische Aspekte berücksichtigt werden, so unter anderem ein verbessertes Aromaprofil beim Wein und eine erhöhte Energieausbeute bei der Biogasproduktion.
Praxisnahe Forschung
Mehrere Partner aus Industrie und Landwirtschaft sind in das Vorhaben integriert. So unter anderem drei Hersteller von Biogasanlagen, ein Anlagenbauer aus Oestrich-Winkel sowie die beiden Weinbauversuchsanstalten in Veitshöchheim und in Bernkastel-Kues. Alle Bereiche vom Bau der Anlagen bis hin zur Steuerungstechnik und den staatlichen Versuchsanstalten sind am Forschungsvorhaben beteiligt, um eine praxisnahe Forschung zu garantieren.
Kontakte:
Prof. Dr. Kai Velten, Hochschule Geisenheim, kai.velten(at)hs-gm.de
Prof. Dr. Alfio Borzi, Universität Würzburg, alfio.borzi(at)mathematik.uni-wuerzburg.de
Prof. Dr. Volker Schulz, Universität Trier, Volker.Schulz(at)uni-trier.de
