Der nährstoffreiche Rest
Eine Multimedia-Reportage über das Forschungsprojekt "Nährwert: Technisch unterstütztes Nährstoffmanagement im Verbund mit Biogasanlagen und Anbauregionen"
von Anna Flora Schade, Matthias Werner und Matthias Brandt am Deutschen Biomasseforschungszentrum
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Vom Mist zum Wertstoff
Man riecht ihn meist schon von weitem: Mist, der in den Ställen der landwirtschaftlichen Tierhaltung anfällt. Er besteht vorwiegend aus Tierexkrementen und Stroh. Wir erklären, was daraus alles werden und was mit ihm bewirkt werden kann. Dass Mist als Dünger auf Feldern ausgebracht werden kann, ist seit Jahrhunderten bekannt und gängige Praxis. Doch da geht noch mehr, denn für eine kreislauforientierte Bioökonomie birgt der stinkende, dampfende Mist viel Potenzial.
Ausgangsmaterial und Produkt
Ein bisschen Vorgeschichte
Mit biogenen Reststoffen, wie zum Beispiel dem Mist aus der Landwirtschaft, kann auch Energie produziert werden - Bioenergie. Bioenergie entsteht meist in Biogasanlagen und kann ganz unterschiedlich genutzt werden: Zum Heizen, als Kraftstoff oder für Strom. Das ist ein sinnvoller Beitrag zur Energiewende - und selbst danach bleibt ein wertvoller Rest…
Das Team
Jurek Häner von der FH Münster, Johanna Wiechen, die am Deutschen Biomasseforschungszentrum geforscht hat und Sascha Hermus vom Kompetenzzentrum 3N wollen gemeinsam mit ihrem Praxispartner Eberhard Schulte-Siering im Projekt Nährstoffe nach der energetischen Nutzung aus den Gärresten herausholen und dem Kreislauf zurückgeben.
Jurek Häner - FH Münster
Johanna Wiechen - Deutsches Biomasseforschungszentrum
Sascha Hermus - Kompetenzzentrum 3N
Eberhard Schulte-Siering - Landwirt
Der Plan
Bei der Viehhaltung entsteht besagter Mist, der schon erfolgreich zur Energiegewinnung in Biogasanlagen (BGA) genutzt wird. Hier soll die Reise nicht enden. Aus der BGA kommen Gärreste, welche wertvolle Nährstoffe enthalten, die an unterschiedlichen Stellen benötigt werden.
Ein Teil kann als flüssiges Gärprodukt auf die regionalen Anbauflächen ausgebracht werden. Dort nicht benötigte Nährstoffe werden für den Transport als festes Gärprodukt aufbereitet. Ohne das Gewicht des Wassers kann der Transport möglichst klimafreundlich erfolgen.
Der Weg der Nährstoffe
Das Ziel
Der Rest enthält die Nährstoffe, die auch der Mist vom Anfang beinhaltet wie beispielsweise Kalium, Stickstoff, Ammonium und Phosphor. Die Nährstoffe sollen natürlich auch nach ihrer Reise durch die Biogasanlage nachhaltig genutzt werden.
Ein Teil der Nähstoffe kann direkt auf die Felder der Region ausgebracht werden, sodass weniger Industriedünger zugekauft werden muss. Manche Nährstoffe sind im Überfluss vorhanden und können an andere Verbraucher als regionales Produkt weitergegeben werden. Dazu muss der Gärrest untersucht und aufbereitet werden.
Aufbereitung der Gärreste
Ein Trennverfahren, das die „Nährstoffe zurück in die feste Phase überführt“ wie Umweltingenieurin Johanna Wiechen sagt, ist das so genannte Struvit-Verfahren. Mit diesem Verfahren wird Ammonium und Phosphor in Kristallen gebunden. Am Deutschen Biomasseforschungszentrum arbeitete Johanna Wiechen daran, passende Verfahren für die Gärrestaufbereitung vor Ort zu entwickeln.
Die Analyse
Stickstoff, Ammonium und Phosphor, das sind die maßgebenden Nährstoffe. In welcher Menge sie vorkommen, erkennt dieses Gerät. Das von der der FH Münster getestete Nah-Infrarot-Spektrometer kann dann Gärreste direkt an den Anlagen auf ihren Nährstoff-Gehalt untersuchen und stellt damit eine Alternative zur Laboruntersuchung dar.
Auf dieser Basis können die Gärreste mit den im Labor entwickelten Verfahren aufbereitet werden.
Aufbereitung mobil
Nun wird es Zeit, die Wissenschaft aus dem Labor zu holen. Was Johanna Wiechen und Jurek Häner im Labor erarbeitet haben, ist bereit für den Einsatz an der Biogasanlage vor Ort. So genial und doch scheinbar simpel: Es werden mobile, praxisverfügbare Aufbereitungsanlagen auf Herz und Nieren geprüft. Auch die Analyseanalage wird als mobiles Modul verwendet, das Jurek Häner hier gerade bedient.
Die Vorteile der mobilen Anlage
Jurek Häner erklärt die Vorteile der mobilen Anlage
Nährstoffmanagement „im echten Leben“
Der Betrieb von Eberhard Schulte-Siering braucht keine mobile Anlage mehr. Bei ihm sind Analyse- und Aufbereitungsanlagen schon fest installiert. Eberhard Schulte-Siering betreibt eine Biogasanlage und bereitet den Gärrest direkt im Anschluss auf. Somit kann er die Gärreste nutzen, um damit nachhaltigen Dünger als regionales Produkt zu erzeugen, wodurch die lokale Wirtschaft gestärkt wird und somit auch die Profitabilität von BGAs erhöht wird.
Eberhard Schulte-Siering über die Gärrestaufbereitung der Biogasanlage auf seinem Hof
Die flüssige Phase
Die Gärreste enthalten meist zu viele Nährstoffe für die direkte Ausbringung auf die Felder vor Ort. Zudem ist der enthaltene Nährstoffmix nicht unbedingt passend für die Verwendung auf den lokalen Anbauflächen. Die unkomplizierte Analyse direkt vor Ort ermöglicht die gezielte Trennung in die lokal benötigte flüssige Phase und die feste Phase für den Transport.
Warum ist mehr nicht besser? Zu viel eingebrachte Nährstoffe wie Phosphat werden durch Niederschläge ausgewaschen und gelangen in die Gewässer, die dadurch überdüngt werden.
Sascha Hermes über den Mehrwert der Gärrestaufbereitung
Die feste Phase
Die Nährstoffe, welche nicht auf den Feldern vor Ort als flüssige Phase gebraucht werden, werden dem lokalen Kreislauf entzogen, um gezielt an anderer Stelle einem neuen Kreislauf zugeführt zu werden.
Da zukünftig die erste EEG-Förderperiode der Biogasanlagen auslaufen wird, erlaubt diese zweite Nutzung eine zusätzliche Wertschöpfung.
Zudem muss weniger Industriedünger von der Landwirtschaft international zugekauft werden. Stattdessen bringen wir Nährstoffe in einen Nutzungskreislauf, der ökologisch, ökonomisch und sozial nachhaltig ist.