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Kombinierte Gärresttrocknung und Abgasreinigung bei Biogasanlagen

Beim Vergären von Substrat in einer Biogasanlage bleibt der sogenannte Gärrest übrig, also eine Masse, die zwar energetisch ausgelaugt aber noch voller Nährstoffe ist. Deshalb ist der Gärrest ein wertvoller Dünger, den der Anlagenbetreiber jedoch zuerst platzaufwändig in Silos lagern muss. In vielen Biogasanlagen verbrennen Blockheizkraftwerke (BHKW) das Biogas, um so Strom und Wärme zu produzieren. Um mit ihren Abgasen die Grenzwerte für Luftschadstoffe einzuhalten, benötigen die BHKW oft teure Filter und Katalysatoren, die zudem häufig ausgetauscht werden müssen. Für beides hat die Firma Artor eine innovative Lösung entwickelt. Aus dem Gärrest wird ohne vorgeschalteter Fest-Flüssig-Trennung ein flüssiges Stickstoffkonzentrat mit geringem Volumen und ein mineralienreicher Feststoffdünger gewonnen.

Die Anlage besteht aus zwei Einzelkomponenten. Die Erste entfernt das Ammoniak aus dem Gärrest und konzentriert es in einem Kondensat. Dieser Flüssigdünger erwies sich in ersten Feldversuchen als sehr pflanzenverträglich und wachstumsfördernd. In der zweiten Anlagenkomponente strömt das BHKW-Abgas durch den Gärrest. Dabei reichern sich das Formaldehyd und die Stickstoffoxide aus dem Abgas im Gärrest an. Während Stickstoff und Formaldehyd in der Luft zu den Schadstoffen zählen, dienen sie im Boden den Pflanzen als Nährstoff. Das Verfahren bietet noch einen weiteren Vorteil: Durch die Hitze aus dem Abgas verdunstet das in der Masse vorhandene Wasser. Das Ergebnis ist ein kompakterer, leichterer und mit pflanzenverfügbarer Stickstoffverbindung (Dünger) angereicherter Gärrest. Damit reichen kleinere Lagersilos aus und die Landwirte sparen beim Ausbringen auf die Felder Zeit und Kraftstoff.

Nach ersten erfolgreichen Laborversuchen an der HS Offenburg entwickelte Artor eine Pilotanlage, optimierte die einzelnen Komponenten und entwickelte einen markttauglichen Prototypen. Für die Betreiber der etwa 8.000 Biogasanlagen in Deutschland bietet das Artorverfahren eine innovative Option um die Kombination Biogasanlage – BHKW – Düngung weiter zu optimieren. Das Konzept ist flexibel: Benötigen die Landwirte rund um eine Biogasanlage den Gärrest nicht als Dünger, kann ihn die Anlage auch zu einem festen Brennstoff für Heizkraftwerke trocknen.

Drei wesentliche Projektergebnisse:

  • Die Entstickung des Gärrestes verringert den Stickstoffeintrag in die Umwelt.
  • Der gewonnen Flüssigdünger erwies sich in ersten Feldversuchen als sehr pflanzenverträglich und wachstumsfördernd.
  • Durch die Kombination von Biogasanlage und Gärrestaufbereitung zu Dünger entsteht eine regionale Wertschöpfungskette mit nachhaltigem Nährstoffmanagement und flexibler Nutzung.

Projektdaten

Projektnummer 2010-17
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Artor Energie GmbH & Co. KG
Laufzeit September 2010 bis 2016
Zuschuss 240.000

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

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Standortbezogene Minimierungsstrategie für den Metaboliten-Eintrag ins Grundwasser
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Minimierung von Pflanzenschutzmittelabbauprodukten im Grundwasser

Nicht nur Pflanzenschutzmittel, sondern auch deren Abbauprodukte, sogenannte Metabolite, sind potentielle Schadstoffe, die ins Grund- und Trinkwasser gelangen können. Verbesserte Analysemethoden machten es in den letzten Jahren möglich, eine steigende Anzahl an Metaboliten im Boden und Grundwasser nachzuweisen. Über die Entstehung, das Verhalten und die Auswirkungen dieser Metaboliten ist jedoch recht wenig bekannt. Langfristige, vergleichende und flächendeckende Untersuchungen liegen noch kaum vor, genauso wenig wie standardisierte Verfahren, um Bodenproben quantitativ auf eine große Anzahl an Metaboliten zu untersuchen. Das Projekt von badenova und dem DVGW-Technologiezentrum Wasser (TZW) in Karlsruhe setzte hier an und untersuchte beispielhaft zwei Grundwassergebiete in Südbaden. Mit den Ergebnissen entstanden verallgemeinernde Modelle und Handlungsempfehlungen. Ziel war es, nicht nur das Vorkommen, sondern den gesamten Entstehungs- und Versickerungsprozess hinsichtlich Ausgangsstoffen, Bodenbeschaffenheit, Eintragswegen und Umweltfaktoren zu erfassen. Hierfür entwickelten die Projektpartner die vorhandene Boden- und Wasseranalytik im Labor sowie in den beiden Untersuchungsgebieten – den Wassereinzugsgebieten Hausen und Ebnet – weiter. Diese beiden Gebiete weisen eine sehr unterschiedliche Belastung an Metaboliten auf, was, wie sich im Projektverlauf herausstellte, mit der unterschiedlichen landwirtschaftlichen Nutzung und damit verbundenen Einsatz von Pflanzenschutzmitteln, dem unterschiedlichen Humusgehalt der Böden sowie dem Grundwasserneubildungverhalten erklärbar ist. Diese Ergebnisse und Einflussfaktoren sind auf andere Wassereinzugsgebiete übertragbar und machen es möglich, das Vorkommen von Metaboliten räumlich und zeitlich vorherzusagen und mögliche Problemgebiete zu identifizieren. Außerdem erstellten die Projektpartner einen Maßnahmenkatalog für Wasserversorger und Landwirtschaft, um den Eintrag von Metaboliten ins Grundwasser in Zukunft zu minimieren. Hierzu gehören ein verbessertes Monitoring, eine optimierte Zusammenarbeit zwischen Behörden, Landwirtschaft und Wasserversorgern und nicht zuletzt eine breitere Betrachtung von Metaboliten bei der Zulassung von Pflanzenschutzmitteln. Drei wesentliche Erkenntnisse: •Die Flächennutzungen und der damit verbundene Pflanzenschutzmitteleinsatz bestimmen den Eintrag von Metaboliten ins Grundwasser. •Weitere wichtige Einflussfaktoren auf das Versickerungsverhalten sind der Humusgehalt der Böden und die Grundwasserneubildungsrate. Niedrige Humusgehalte und eine geringe Grundwasserneubildungsrate begünstigen eine höhere Belastung des Grundwassers mit PSM-Metaboliten. •Die Gehalte an PSM-Metaboliten an den Modellstandorten bilden die Nutzungen dort sehr gut ab und lassen die Verlagerung in tiefere Horizonte erkennen.