Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBEine nachhaltige Landwirtschaft lebt davon, die Umwelt zu schonen. Das ist oft ein Balanceakt. Denn einerseits wollen die Landwirte hohe Erträge erzielen, anderseits bedeutet eine Überbeanspruchung von Pflanzen und Böden eine Gefahr für die Zukunft. Der Bedarf an umweltschonenden Methoden zum Schutz von Pflanzen und zum Erhalt einer guten Bodenqualität ist daher enorm. Aus diesem Grund arbeitet das Fraunhofer IGB auch an Verfahren zur Produktion von Bodenverbesserern.
Mit dem BioEcoSim-Verfahren entstehen aus Gülle wertvolle Phosphordünger (hinten), Stickstoffdünger (rechts) und Bodenverbesserer (vorne).
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Zurückgewonnene Produkte, die direkt als organische Düngemittel eingesetzt werden können.
Anlage zur Trocknung mit überhitztem Dampf.
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Stabilisierung von Düngemitteln und Bodensubstraten durch Trocknung
Stabilisierung von Düngemitteln und Bodensubstraten
Anlage zum Trocknen mit überhitztem Dampf.
Trocknung
Trocknungsverfahren spielen bei der Herstellung von Dünge- oder Pflanzenschutzmitteln eine wichtige Rolle. Sie erleichtern den Transport und die Lagerung von gewonnenen Nähr- und Wirkstoffen, etwa in Form von Pulvern. Somit bildet die Trocknung auch die Grundlage zur Herstellung von Düngerpellets.
Torrefizierung
Die Torrefizierung hat zum Ziel, die massebezogene Energiedichte und damit den Heizwert des Rohmaterials zu erhöhen. Außerdem steigert sie dessen die Transport- und Lagerfähigkeit.
Unsere Technologie: Heißdampftrocknung (superheated steam drying, SHSD)
Am Fraunhofer IGB setzen wir zur Stabilisierung zurückgewonner Nährstoffe und Bodensubstrate das an unserem Institut entwickelte Heißdampftrocknungsverfahren ein. Der am Fraunhofer IGB entwickelte Heißdampftrockner bietet wesentliche Vorteile gegenüber den üblichen Trocknern mit Heißluft.
Anwendungsbeispiele
Trocknung von Bodensubstraten mit Cyanobakterien
Pflanzenschutzmittel für die ökologische Landwirtschaft
Düngemittel und biologische Schädlingsbekämpfung in einem: EcoBug-Pellets aus Resten der Rindergüllevergärung versetzt mit Cyanobakterien.
Pflanzenschutzmittel sind in der Landwirtschaft unerlässlich, um die angebauten Pflanzen vor Schädlingen zu schützen. Allerdings bieten die Chemikalien zwar einen effektiven Schutz, sind aber selbst schädlich für die Umwelt und können schlimmstenfalls auch die Produktqualität beeinträchtigen. Daher entwickelt das Fraunhofer IGB Pflanzenschutzmittel auf biologischer Basis, die nachhaltig produziert werden und keine Belastung für die Umwelt darstellen.
Trocknung von biologischen Abfallstoffen und Cyanobakterien mit überhitztem Wasserdampf
Die Trocknung von Gärresten und Cyanobakterien im Projekt EcoBug wurde mit einem neuartigen Trockner mit überhitztem Wasserdampf durchgeführt (superheated steam dryer, SHSD). Durch die bessere Wärmeübertragung von Wasserdampf sind mit dem SHSD bei gleicher Temperatur höhere Trocknungsraten erreichbar als mit Heißlufttrocknern.
So sind durch die bessere Wärmeübertragung von Wasserdampf mit dem SHSD bei gleicher Temperatur höhere Trocknungsraten erreichbar als mit Heißlufttrocknern. Dies führt zu einem niedrigeren spezifischen Energieverbrauch von 0,75 – 0,90 kWh/kg entferntem Wasser im Vergleich zu Heisslufttrocknern mit 1,10 – 1,70 kWh/kg Wasser [Desai, D. K. et al. 2009 Superheated Steam Drying of Brewer’s Spent Grain in a Rotary Drum, Advanced Powder Technology, Vol. 20, Issue 3, pp. 240-2441].
Trockner, der mit überhitztem Dampf bei atmosphärischem Druck trocknet.
Des Weiteren ermöglicht die höhere thermische Leitfähigkeit und Wärmekapazität von überhitztem Wasserdampf eine verbesserte Wärmeübertragung auf Mikroorganismen, wodurch diese inaktiviert werden und die Produkte pasteurisiert oder sterilisiert werden können.
Da der überhitzte Wasserdampf in einem geschlossenen Kreislauf wieder aufgeheizt wird, entsteht überschüssiger Wasserdampf, der gemeinsam mit NH3 (aus den Gärresten) und leichtflüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) aus dem SHSD abgeleitet wird. Im SHSD können die flüchtigen Substanzen dann aus dem überhitzten Dampf kondensiert werden. Das ermöglicht die Rückgewinnung wertvoller Substanzen wie flüchtiger Fettsäuren (VFA) und NH3. Zusätzlich wird so das Problem von VOC- und NH3--Emissionen gegenüber konventionellen Heißlufttrocknern vermieden.
Bodenverbesserer aus Rückständen der Olivenölproduktion
Reststoffe aus der Olivenölproduktion.
Organische Düngemittel-Pellets aus vergorenen Reststoffen der Olivenölproduktion.
Im Rahmen des von der Europäischen Union geförderten Projekts En-X-Olive (Fördervereinbarung Nr. 2184442-2) haben wir gemeinsam mit Partnern aus Spanien, Italien, Griechenland und Frankreich die Rückgewinnung von Biogas, Polyphenolen und Düngemitteln aus Rückständen der Olivenölproduktion untersucht.
Das Ziel des Arbeitspakets »Düngemittelgewinnung« bestand darin, aus den vergorenen Rückständen der Olivenölmühlenindustrie einen kompakten organischen Bodenverbesserer herzustellen. Die vergorenen Rückstände wurden hierzu in eine feste und eine flüssige Fraktion getrennt. Die feste Fraktion, reich an organischen Substrat, wurde anschließend getrocknet und pelletiert.
Das Ergebnis war ein wettbewerbsfähiger handelsüblicher Dünger, der stabilisiert, gelagert, transportiert und mit gängigen Düngerstreuern aus der Landwirtschaft ausgebracht werden konnte.