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Innovative Verbandskläranlage

Die renovierte Verbandskläranlage des Abwasserzweckverbandes Mittleres Wutachtal erhielt eine innovative Anlage, die den Klärschlamm und das Filtratwasser effektiver behandelt.

Dazu untersuchten Wissenschaftler des Stuttgarter Fraunhofer Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik Stuttgart (IGB) zuerst die einzelnen Anlagenteile sowie Schlammproben, um anschließend einen neuen Faulturm zu bauen. In diesem läuft eine so genannte Hochlastfaulung mit Mikrofiltration ab. Dabei verdickt die Anlage den Schlamm zuerst, indem sie das Schlammwasser abfiltert. Aus dem abgefilterten Wasser entfernt die Anlage bis zu 90 Prozent des Stickstoffs. Das aus dem Stickstoff gewonnene Ammoniumsalz dient als Dünger. Den konzentrierten Restschlamm weiterzuverarbeiten beansprucht weniger Raum und Energie, außerdem produziert er mehr Biogas. Das Biogas betreibt eine Gasheizung, die fast den gesamten Energiebedarf der Kläranlagen deckt.

Die Experten evaluieren das Projekt über einen längeren Zeitraum und ermöglichen es so, in Zukunft anderen Gemeinden, die innovative Methode zu nutzen.

Projektdaten

Projektnummer 2005-14
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Abwasserzweckverband Mittleres Wutachtal, Wutöschingen
Laufzeit Januar 2004 bis Dezember 2005
Zuschuss 51.000

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

"SupA-B" Effiziente Wasserspeicherung und Stickstoff-Düngung durch den Einsatz von Absorber zur Reduzierung der Nitratauswaschung ins Grundwasser
Ehrenkirchen

Effizientere Düngung mit Superabsorbern

Der Klimawandel stellt auch die heimische Landwirtschaft vor Herausforderungen. Einerseits gibt es immer mehr und heftigere Starkregen, wobei vermehrt Nitratdünger ins Grundwasser ausgewaschen wird. Gleichzeitig werden die Sommer trockener und heißer, so dass die Landwirte die Felder immer häufiger beregnen müssen und dabei auf Grundwasserreserven zurückgreifen. Die Landwirte die keine Möglichkeit zur Bewässerung haben kämpfen mit Ernteeinbusen sogar bis zum Total-Ausfall. In einem Pilotprojekt erprobte die Firma EK-Management in Zusammenarbeit mit Landwirten, dem Landratsamt Breisgau-Hochschwarzwald und der LTZ Karlsruhe den Bodenhilfsstoff Stockosorb (GeleeVital) . Dabei handelt es sich um einen sogenannten Superabsorber, der bis zum 300-fachen seines Eigengewichts an Wasser – und damit auch die darin gelösten Nährstoffe – speichern kann. So wird bei Regen weniger Nitrat ins Grundwasser ausgewaschen und das Wasser steht Pflanzen in Trockenzeiten zur Verfügung. In anderen Ländern werden diese Superabsorber bereits erfolgreich eingesetzt, in Deutschland bisher nur selten. Am Oberrhein waren diese noch unerprobt, aber wegen der wasserdurchlässigen Kies- und Sandböden besonders relevant. Die Projektpartner beobachteten auf verschiedenen Böden und mit verschiedenen Feldfrüchten wie sich Stockosorb über mehrere Jahre auf Ertrag, Nitratauswaschung und Wasserspeicherfähigkeit auswirkte. Das Projekt verglich die Wirkung und Wirtschaftlichkeit von Stockosorb mit der Feldwirtschaft ohne Absorbern und mit anderen Absorbern wie z. B. Biokohle, die schon in mehreren Innovationsfondsprojekten untersucht wurde. Außerdem beobachteten die Projektpartner, wie schnell und durch welche Mikroorganismen Stockosorb im Boden abgebaut wird, und wie lange die Wirkung vorhält. Damit trägt das Projekt zu einer nachhaltigeren und wasserschonenderen Landwirtschaft am Oberrhein bei. Darstellung drei wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt: Durch den Einsatz von Superabsorber bei der Stickstoffdüngung im Ackerbau (geprüft bei Körnermais, Kürbis, Biogashirse und Ganzpflanzentriticale) können Nährstoffe und Wasser in begrenztem Umfang zusätzlich zur Bodenspeicherkapazität gespeichert werden. Die flächige Ausbringung von Superabsorber zur Stickstoffdüngung verursacht erhebliche Kosten und führte nicht zu einer signifikanten Steigerung der Stickstoffeffizienz (in Form von höheren Erträgen) und auch umweltschonende Wirkungen (geringerer Nitratgehalt im Boden) konnten nicht gefunden werden. In Depotform mit Stickstoffdüngern angewendet, verbesserten natürliche und synthetische Superabsorber die Stickstoffeffizienz und wirkten positiv auf Erträge und Umwelt. Diese Form der Anwendung kann als praxisrelevant angesehen werden.

Gülleanwendung auf Grünland: Verminderung gasförmiger und gelöster Stickstoffverluste durch Zusatz pyrogener Pflanzenkohle zum Güllelager
Merzhausen

Biokohle gegen Stickstoffverluste in der Gülledüngung

Gülle ist ein altbewährtes Düngemittel. Beim Austragen von Gülle wie auch von mineralischen Düngern lösen sich jedoch Stickstoffverbindungen. Ammoniak oder Nitrat sickern ins Grundwasser; Lachgas trägt zur Klimaerwärmung bei. Verschiedene Ansätze bekämpfen dieses Problem seit Jahren und haben schon wesentlich dazu beigetragen, die Gülledüngung effizienter und nachhaltiger zu machen. Der Einsatz von Pflanzenkohle aus Pyrolyseanlagen bietet einen weiteren innovativen Baustein, um Stickstoffemissionen zu vermindern. Pyrolyseöfen wandeln bei hoher Hitze Biomasse in Verbrennungsgas und Biokohle um. Zum Einsatz kommt vor allem Material, das anderweitig kaum verwertbar ist. Ein Innovationsfondsprojekt aus dem Jahr 2011 beispielsweise nutzt eine mobile Pyrolyseanlage, um Biomasse aus Rebstockrodung direkt am Weinberg zu verkohlen. Die so gewonnene Kohle reduziert das Volumen der eingesetzten Biomasse drastisch, lässt sich somit leicht transportieren und ist vielseitig einsetzbar. Besonders in der Landwirtschaft zeigt die Biokohle ihr Potential: In den Boden eingearbeitet, speichert sie Wasser und Nährstoffe und wirkt als Kohlenstoffsenke. Aus Praxisberichten ist bekannt, dass im Boden eingearbeitete Biokohle auch Stickstoffemissionen vermindert. Wie genau die Biokohle die Stickstoffverbindungen bindet und den Nitratstoffwechsel verändert ist noch wenig bekannt. Am Mathislehof in Buchenbach erforschten Wissenschaftler vom Institut für Bodenkunde der Universität Freiburg und einer unabhängigen Agentur nun, inwiefern Biokohle Stickstoffemissionen reduziert. Dafür stellten die Forscher am Mathislehof, einem Mutterkuhbetrieb mit Weidewirtschaft, mehrere Versuchsbehälter auf. Die Fässer enthielten Gülle angereichert mit Biokohle in unterschiedlichen Konzentrationen. In regelmäßigen Abständen maßen die Forscher, welche Mengen an Stickstoffverbindungen, unter anderem Ammoniak und Lachgas, aus den Fässern entweichen. Im Frühjahr brachte der Mathieslehof diese verschiedenen Güllegemische mehrmals auf Versuchsflächen aus. Auf diesen Gebieten maßen die Forscher dann über ein Jahr hinweg die gasförmigen und flüssigen Stickstoffemissionen. Das einjährige Projekt maß außerdem, wie lange die Biokohle im Boden verbleibt, ob sie in Hanglagen stark auswäscht und wie sie sich auf das Ökosystem des Weidelandes auswirkt. Das Projekt erforschte damit ein Verfahren, das mit minimalem Aufwand Gülledüngung effizienter und gleichzeitig klimafreundlicher macht. Biokohle verwertet klimaneutral landwirtschaftliche Reststoffe und macht die Nährstoffe der Gülle für Pflanzen besser verfügbar. Weil die Biokohle Ammoniak und andere Geruchsstoffe bindet, nimmt auch der typische Geruch ab und macht so die Gülleausbringung gesellschaftlich akzeptabler. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Aufgrund einer Befragung mit Blindgeruchsproben zeigte sich, dass acht Gramm Kohle pro Liter Gülle ausreichend sind, um eine Geruchsminderung um 40 Prozent zu erzeugen Die Kohlen erwiesen sich in diversen Biotests gut verträglich für die Umwelt und Lebenswelt des Bodens. Für Regenwürmer wirkte Gülle sogar anziehender, wenn diese mit Kohle behandelt worden war Keine messbaren Unterschiede in der Ausgasung von Ammoniak oder Lachgas. Auch nach Gülleausbringung auf Grünland war die N-Freisetzung gleich, ob gasförmig oder flüssig, hier einschließlich Nitrat und Ammonium. Sehr geringe Kohlemengen im ersten Anwendungsjahr könnten die Ursache fehlender Unterschiede sein. Für die beiden verwendeten Pflazenkohlen wurden Unterschiede in ihrer Wirkungsstärke festgestellt. Inwiefern diese jedoch bestimmt werden von Parametern der Herstellungsweise oder Biomassequelle ist aufgrund der vorliegenden Daten nicht ersichtlich The main results were as follows In olfactory tests, however, significant effects were visible in the presence of biochar. Due to blind tests and interviews only 8 g biochar per liter slurry were necessary to reduce the odor by 40 percent. In various bioassays the biochars proved to be without consequences for the soil environment. For earthworms cattle manure seemed even more attractive if it was treated with bochar before. Measurable differences in the emission of ammonia and nitrous oxide were undetectable. Similarly, no effect on the N-release (gaseous or liquid) emerged after slurry spreading on grassland, here including nitrate and ammonium. The lack of differences might be due to very small amounts of biochar in the first year of application (0,08 an 0,4 t/ha). The two biochars displayed different effects during several assays. But determining the criteria responsible for these differences (either parameters of manufacture or biomass source) is not apparent from the available data.