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Mehr Biogas für Neuried

Viele Biomassematerialien eignen sich momentan noch kaum für Biogasanlagen. Dazu zählen besonders Rest- und Abfallstoffe, die in der Landwirtschaft oder der Nahrungsmittelproduktion anfallen sowie Grünschnitte aus der Landschaftspflege. Im Hybridkraftwerk Neuried testete eine der beiden parallel laufenden Anlagen, ob zum Beispiel eine Hydrolysestufe – d. h. die Aufspaltung durch Reaktion mit Wasser – die Stoffe ertragreicher macht. Bisher lief in beiden Anlagen eine konventionelle Trockenfermentation ab, welche die anfallende Flüssigkeit dem Gärgut immer wieder zuführt und durch die darin enthaltenen Bakterien den Gärprozess aufrechterhält.

Innovativ war die Studie weil sie verschiedene Methoden in einer noch unerprobten Kombination testete. Dabei wird die Biomasse verkleinert, anschließend versetzt der Mischer diese mit bakterienhaltiger Gärflüssigkeit und startet damit den Gärprozess. Ein so genannter Inlinezerkleinerer homogenisierte die Masse danach noch einmal, um sie pumpfähig zu machen. Dabei anfallendes Biogas saugt die Anlage ab. Die Stoffe liegen nun in zerkleinerter Form vor und bieteten den Bakterien eine größere Angriffsfläche, was deren Arbeit vereinfacht.

Weil nur einer der beiden Neurieder Anlagen mit dem neuen Verfahren arbeitete, konnten die Forscher dessen Ergebnisse direkt mit der konventionellen Fermentation vergleichen.

Erweist sich das Verfahren als erfolgreich und wirtschaftlich, bietet es sich für viele der 4000 Biogasanlagen in Deutschland an, die dadurch mehr umweltfreundliches Biogas produzieren könnten.

Projektdaten

Projektnummer 2009-16
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Hybridkraftwerk Neuried GmbH
Laufzeit Januar 2010 bis Mitte 2015
Zuschuss 47.000

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:

Pflanzenkohle als Maßnahme gegen Nitratauswaschung im Weinbau
Merzhausen

Pflanzenkohle im Weinbau

In der Landwirtschaft werden häufig stickstoffhaltige Dünger eingesetzt. Außerdem wird durch Bodenbearbeitungsmaßnahmen die Freisetzung von Stickstoff aus dem Boden, insbesondere aus dem Humus, gefördert. Je nach Bodenbeschaffenheit und Wetter wird dabei Nitrat in tiefere Bodenschichten und damit ins Grundwasser verlagert. Auch wenn Landwirte heutzutage wesentlich sparsamer und verantwortungsvoller mit Dünger umgehen, bleiben erhöhte Nitratwerte im Grundwasser ein Problem für die Wasserversorger. Badenova unterstützte schon mehrere Projekte, um die Nitratbelastung des Grundwassers zu reduzieren. In diesem Projekt wurde untersucht, ob sich Pflanzenkohle dazu eignet, Nitrat im Boden zu binden, so dass es verstärkt in den oberen Bodenschichten verbleibt und dennoch gut für die Pflanze verfügbar ist. Das Projektteam des Büros für Nachhaltigkeits-Projekte und des Staatlichen Weinbauinstituts Freiburg nutzt hierfür Pflanzenkohle-Kompost, der für den Öko-Anbau geeignet ist. Der Spezialkompost stammte aus einer vorherigen Kooperation zwischen Dr. C. Holweg und dem ROM-Kompostwerk. Für die Verkohlung selbst wurde das BiGchar-Verfahren aus Australien verwendet, das sich bereits in einem vorherigen Innovationsfondsprojekt bewährte. Als Material zur Herstellung der Kohle diente ausschließlich Landschaftspflegeholz und Gehölz aus Naturschutz- oder Rebflächen. Pflanzenkohle entsteht, wenn Biomasse – d.h. Holz oder andere pflanzliche Ausgangsstoffe – verkohlt wird. Das Herstellungsprinzip auf Grundlage von Hitzezufuhr und Sauerstoffentzug entspricht ganz dem von Holzkohle. In den vergangenen Jahren wurden die nützlichen aber auch die begrenzenden Eigenschaften verschiedener Pflanzenkohlen untersucht. Die gute Wasser- und Nährstoffbindekapazität der Pflanzenkohle führen zu Vorteilen für den Boden. Auch das Argument der Kohlenstoffsenke wird häufig genannt, da Pflanzenkohle durch ihre sehr lange Haltbarkeit CO2 lange gebunden hält. Wie genau sich Pflanzenkohle auf den Nitrathaushalt des Bodens und der Pflanzen in Rebenjunganlagen auswirkt, war zu Projektbeginn noch unbekannt. Das Projekt erforschte dies exemplarisch für den Weinbau, einer für Südbaden typischen landwirtschaftlichen Kultur. Auf Flächen der Wein- und Sektgüter Norbert Helde in Sasbach-Jechtingen, sowie Andreas Dilger in Freiburg St. Georgen und Heinrich Gretzmeier in Merdingen erprobte das Projektteam über drei Jahre hinweg verschiedene Versuchsanordnungen, maß regelmäßig die Nitratgehalte in verschiedenen Bodentiefen und verfolgte die Effekte auf Pflanzenwachstum und Bodenqualität. Besonders interessant war es herauszufinden, ob es mögliche Synergieeffekte zwischen Pflanzenkohle und Kompost gibt, wenn beide gemeinsam ausgebracht werden, denn die Pflanzenkohle speichert sowohl die im Kompost enthaltenen als auch die im Boden frei werdenden Nährstoffe und macht sie für die Wurzeln der Rebe verfügbar. Gleichzeitig ist so weniger Pflanzenkohle nötig. Ab April 2017 kam eine Fläche in Heitersheim (Julian Zotz) hinzu, auf der pure Pflanzenkohle zum Vergleich diente. Im Weinbau ist das Risiko, dass Nitrat ins Grundwasser ausgewaschen wird, in den Jahren und Jahrzehnten der Ertragsanlage bei der heutzutage üblichen Bewirtschaftung zwar gering, aber vor allem nach der Rodung alter Anlagen und im Pflanzjahr deutlich erhöht. Durch das Einbringen eines Pflanzenkohle-Substrates kurz vor oder während der Pflanzung von Reben kann eventuell der mögliche Nitrataustrag in das Grundwasser reduziert oder unterbunden werden. Um die Kosten für die Winzer gering zu halten, wurden die Substrate nur entlang der Rebzeilen, Gassen oder direkt ins Pflanzloch eingebracht. Als nitratbindender Stoff, der bei richtiger Anwendung der pflanzlichen Aufnahme nicht entgegensteht, bietet Pflanzenkohle einen Weg für einen nachhaltigeren Wein- und sonstigen Pflanzenbau, effizienteren Einsatz von Düngemitteln und reineres Grundwasser. Fachveranstaltungen und Begehungen auf den Versuchsflächen informierten über Fortschritte und Ergebnisse. Die drei wesentlichen Erkenntnisse aus dem Projekt sind: Im 1. Jahr der Rebenneuanlage bewirkte Pflanzenkohle eine N-Retention über die Wintermonate (im Kaiserstuhl, Jechtingen, bei einem Hektaraufwand von 7,2 t). Das Auswaschungspotenzial von Nitrat in das Grundwasser ist damit geringer. Die Wirkung dauerte in den Folgejahren an. Im 2. Standjahr wurden höhere Gehalte an N-Verbindungen im Most gemessen, die für die alkoholische Gärung und die Weinqualität wichtig sind. Dass hierfür schon eine Pflanzenkohlemenge von 7,2 t/ha ausreicht, die nur bei Rebzeilen nötig ist, bedeutet ökonomische Vorteile. Bei hoher Pflanzenkohledosis waren die Bodenwassergehalte deutlich erhöht. Gemahlen nimmt Pflanzenkohle mehr Wasser auf als ungemahlen. Die Vorbehandlung mit Grünschnitt-Kompost und eine tiefe Einarbeitung in den Boden (z.B. per Spatenmaschine) verbessert die Effektivität der Pflanzenkohleanwendung. Wie Rebstockkohle direkt im Feld durch einfachste Methoden zu Pflanzenkohle umgesetzt und dem Boden rückgeführt werden kann, zeigt ein erster Praxistest vom Februar 2019 bei Freiburg. Die Idee ist, den Aufwand über eine CO2-Kompensation zu tragen. Den Artikel dazu aus der DER WINZER 06/2019 finden Sie unter Downloads.

Mobile Pyrolyse in Weinberg- und Landschaftspflege für effiziente Biomassenutzung, Klimaschutz und CO2-Reduktion
Ihringen

Mobile Pyrolyse in Weinberg- und Landschaftspflege für effiziente Biomassenutzung, Klimaschutz und CO2-Reduktion

Bei der Landschaftspflege sowie beim Reb- und Obstschnitt fallen jährlich große Mengen Biomasse an. Diese bleiben bisher meist ungenutzt, denn Blätter, Gras und manchen Holzschnitt zu transportieren ist aufwändig und zeitintensiv. Das Material eignet sich nur wenig für die Verbrennung und auch kaum, um Biogas zu produzieren. Mobile Pyrolysegeräte hingegen eignen sich bestens für diese Situation. Unter großer Hitze und ohne Sauerstoffzufuhr wandelt die Pyrolyse Biomasse in Verbrennungsgas und Biokohle um. Dabei verringert sich das Volumen stark: Aus 10 cbm Grünschnitt – das entspricht in etwa drei Tonnen Trockenmasse – entstehen etwa 500-700 kg leicht transportfähige Biokohle. Gas und Biokohle kann man anschließend energetisch nutzen. In den Boden eingearbeitet bietet die Biokohle außerdem weitere Vorteile. Da sie Nährstoffe- und Wasser speichert, verbessert die schwarze Masse den Boden. Viele Biokohlen (allgemein gesagt „Pflanzenkohlen“ oder bei holzigem Material „Holzkohle“) sind mit ihrer enormen Oberfläche ein effektiver Nährstoff- und Wasserspeicher. Richtig angewandt, kann die schwarze Masse daher den Boden verbessern. Die bodenverbessernde Wirkung von Holzkohle ist zwar auch in Europa schon lange bekannt. Außerdem eignet sie sich als Kohlenstoffsenke: Anders als herkömmliche Verfahren, deren CO2-Bilanz 1:1 beträgt, speichert die Kohle den Großteil des pflanzlichen Kohlenstoffes langfristig im Boden. Das Projekt testete für zwei Jahre eine mobile Pilotanlage im Weinbau und in der Landschaftspflege und prüfte, wie rentabel und klimaschützend das Verfahren mit dem ist. Der BiGchar-Prototyp, der hierfür verwendet wurde, stammt aus Australien, wo man die ofenartigen Geräte schon erfolgreich mit verschiedenen Biomassen einsetzte. Die Anlage passt auf einen herkömmlichen Anhänger und eignet sich somit bestens für die steilen südbadischen Weinberge. Außerdem prüften die Forscher, wie sich die Biokohle für den Boden eignet und ob eventuell Begleitstoffe wie Dioxine entstehen. Eine Nachverbrennung oder andere Abgasreinigungstechnik soll die deutschen Abgasstandards sicherstellen. Die Pilotanlage zeigt so neue Wege, die Landschaftspflege zu vereinfachen und mit Biokohle neue Einkommensquellen zu finden.