Aufarbeitung von Gülle und Gärresten zu Dünger, Torfersatz und Gießwasser

Ein Lösungsansatz, von dem landwirtschaftliche Erzeuger und Klärwerke ebenso profitieren wie die Umwelt und das Klima, ist die Rückgewinnung der Nährstoffe in einer direkt als Dünger einsetzbaren Form. Hierzu hat das Fraunhofer IGB gemeinsam mit seinen Partnern in dem von der EU geförderten Projekt BioEcoSIM ein mehrstufiges Verfahren in einer Pilotanlage umgesetzt, mit dem Schweinegülle und Gärreste zu Ammoniumdünger, Phosphordünger und organischen Bodenverbesserern aufgearbeitet werden können.

Das Aufarbeitungsverfahren selbst beginnt mit einer Ansäuerung der Gülle oder Gärreste, um Phosphor vollständig in der wässrigen Phase zu lösen. Über eine mehrstufige Filtration wird das Substrat dann in eine flüssige und eine feste Fraktion getrennt. Aus der flüssigen Phase, die die gelösten anorganischen Nährstoffe enthält, wird zunächst Phosphor in Form von Phosphatsalzen gefällt. In einem zweiten Schritt wird der gelöste Stickstoff zurückgewonnen und über eine Membranabsorption als Ammoniumsulfatlösung abgetrennt.

Die entwässerte feste Phase kann entweder kompostiert oder getrocknet werden. »Aufbereitet zu kompakten organischen Bodenverbesserern kann das Produkt den Verlust organischer Bodensubstanz ausgleichen und als Torfersatz Anwendung finden«, hebt Kempter-Regel hervor. Auch das entstehende Wasser lässt sich wiederverwenden, etwa zur Bewässerung oder als Spülwasser.

Um zusätzlich Energie zu erzeugen und damit die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen, kann dem Verfahren eine Biogasanlage vorgeschaltet werden. So werden auch geruchsintensive Stoffe der Rohgülle verstoffwechselt und damit entfernt. »In einem aktuellen Projekt haben wir für das BioEcoSIM-Verfahren mit vorgeschalteter Biogas-Anlage ein mathematisches Modell etabliert und es anhand der Messdaten für die verschiedenen Prozessschritte kalibriert«, erläutert Michael Bohn, der die Verfahren am Fraunhofer IGB weiterentwickelt. So kann die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens unter verschiedenen Randbedingungen vorhergesagt werden. Höhere Preise für Kunstdünger etwa zeigen einen unmittelbaren Effekt.

Nährstoffrecycling stärkt Versorgungssicherheit, Gewässer- und Klimaschutz

Die Vorteile einer regionalen Nährstoff-Kreislaufwirtschaft liegen in Zeiten geopolitischer Unwägbarkeiten auf der Hand. »Abwasser aus Kläranlagen, Gülle aus der Landwirtschaft und Gärreste aus Biogasanlagen sind zuverlässig lokal verfügbar, Abhängigkeiten internationaler Lieferketten werden reduziert und die heimische Wirtschaft gestärkt«, argumentiert Kempter-Regel.

Werden Nährstoffe aus diesen Reststoffströmen zurückgewonnen, hilft dies, Nährstofffrachten in Klärwerken und Biogasanlagen zu reduzieren und nährstoffarme Wasserströme zu erzeugen, die weiter genutzt werden können und den Frischwasserverbrauch senken. Zudem werden große Mengen fossiler Energie eingespart und Lachgasemissionen gesenkt – ein wirksamer Beitrag gegen die rasant zunehmende Erderwärmung.

Neue Geschäftsmodelle zur Nutzung der Potenziale

Das Interesse der Landwirtschaft an einer dezentral realisierbaren Technologie zur wertschöpfenden Nutzung von Gülle und Gärresten ist groß. Neben Geschäftsmodellen, bei denen große Firmen als Betreiber einer Recyclinganlage agieren, sind auch Kooperativen von interessierten Landwirten denkbar.

»Landwirte profitieren ja nicht nur von zurückgewonnenen Nährstoffen. Vor allem erhalten sie lager- und transportfähige Produkte und sie können die nährstoffarmen Güllereste problemlos ausbringen«, so Kempter-Regel. Die Investitionskosten würden sich dann über die Zeit durch die eingesparten Entsorgungs- und Düngemittelkosten und die erwirtschafteten Erlöse amortisieren. Kläranlagen wiederum könnten als Anlagenbetreiber zur Düngemittelproduktion Partnerschaften mit der Industrie eingehen, um ihre Produkte an den Markt zu bringen.