BioEcoSIM® – Kombiniertes Verfahren zur Aufbereitung von Gülle und Gärresten

Gülle und Gärreste – Rohstofflieferanten für Mineraldünger und Bodenverbesserer

Gülle und Gärreste enthalten wertvolle Pflanzennährstoffe, vor allem Stickstoff, Phosphor und Kalium, unverdauliche Pflanzenfasern sind weitere Bestandteile. In dem von der EU geförderten und vom Fraunhofer IGB koordinierten Projekt BioEcoSIM wurden verschiedene Verfahren zur Aufbereitung entwickelt und die einzelnen Prozessstufen im Demonstrationsmaßstab in einer Anlage kombiniert. Damit werden die Abfall- und Reststoffe zu wertvollen Rohstoffen und der natürliche Nährstoffkreislauf geschlossen.

BioEcoSIM®-Verfahren: Mehrstufiger, modularer Prozess

Für die Aufbereitung wurden verschiedene Verfahrensschritte als separate Module in eine Anlage integriert. Nach der Behandlung bleibt dann nur Wasser übrig, das nur noch Spuren von Phosphor und Stickstoff enthält, aber reich an Kalium ist – und zur Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen eingesetzt werden kann.

 

Vorbehandlung und Fest-Flüssig-Trennung

In einem ersten Schritt wird die wässrige Gülle vorbehandelt, damit sich Phosphor vollständig löst, und über eine mehrstufige Filtration in eine feste und eine flüssige Phase getrennt.

 

Thermische Verfahren zur Behandlung der Feststoffe

Die entwässerte feste Phase wird mit einem am Fraunhofer IGB entwickelten energieeffizienten Verfahren getrocknet. Die getrockneten organischen Bestandteile können optional mit diesem Verfahren auch bei ca. 250 °C torrefiziert oder über einen Pyrolyse-Schritt bei 450 °C zu Biokohle umgesetzt werden.

 

Phosphatfällung und Ammoniumrückgewinnung

Die flüssige Fraktion enthält die gelösten anorganischen Nährstoffe. In einem Reaktor wird zunächst Phosphor zurückgewonnen und als Calciumphosphat, Magnesiumphosphat und Magnesiumammoniumphosphat als Kristalle gefällt und abfiltriert.

Stickstoff wird in einem zweiten Schritt zurückgewonnen. Hierzu wird die wässrige Fraktion über eine Membranadsorption als Ammoniumsulfat abgetrennt und kristallisiert.

 

 

BioEcoSIM-Verfahren
Fließbild des BioEcoSIM-Verfahrens.

Integration der Prozesse in Pilotanlage

Bei einem potenziellen Anwender vor Ort, einem landwirtschaftlichen Betrieb mit Tierhaltung, wurden die Module in eine halbtechnische Anlage integriert. Die Anlage verarbeitete pro Stunde rund 50 Kilogramm Schweinegülle zu etwa 500 Gramm mineralischem Phosphatdünger (einem Gemisch aus Calciumphosphat, Magnesiumammoniumphosphat und Magnesiumphosphat), 500 Gramm mineralischem Stickstoffdünger (reinem Ammoniumsulfat) sowie 900 Gramm organischer Biokohle (oder 4,5 Kilogramm organische Bodenverbesserer).

Vorteile des BioEcoSIM®-Verfahrens

Düngemittel
© Fraunhofer IGB
Mit dem BioEcoSim-Verfahren entstehen aus Gülle wertvolle Phosphordünger (hinten), Stickstoffdünger (rechts) und Bodenverbesserer (vorne).

Umfassende Gewächshaus- und Freilandversuche haben gezeigt, dass die aus Gülle oder Gärresten aufbereiteten mineralischen Düngemittel direkt als gut pflanzenverfügbare Dünger und die organischen Bodenverbesserer als humusbildende Substrate in der Landwirtschaft eingesetzt werden können. Der Biomasseertrag der Dünger ist vergleichbar mit dem kommerziell erhältlicher Mineraldünger ähnlichen Phosphorgehalts.

  • Kosteneffizienter und nachhaltiger, kreislaufbasierter Prozess
  • Automatisierte, einfache Bedienung der Anlagen
  • Robuster Betrieb mit niedrigen Wartungskosten
  • Modularer Aufbau ermöglicht Anpassung an Änderungen in der Substratqualität
  • Entwässerte und aufbereitete Produkte können wertschöpfend vermarktet werden.

Lizenzierung und Markteinführung

Nach der erfolgreichen Entwicklung, Demonstration und Validierung der integrierten Gülle- und Gärrestaufbereitung konnten wir mit SUEZ Deutschland GmbH, einem Entsorgungsunternehmen für die umweltschonende Abfallverwertung und Gewinnung von Sekundärrohstoffen, einen Lizenznehmer für die Vermarktung des patentierten Verfahrens gewinnen. SUEZ Deutschland wird  Gülleaufbereitungsanlagen in Westeuropa bauen und als Betreiber der Anlagen landwirtschaftlichen Betrieben Gülle oder Gärreste abnehmen. Das Fraunhofer IGB unterstützt SUEZ Deutschland bei der Weiterentwicklung des Verfahrens.

Eine erste vollautomatisierte Aufbereitungsanlage mit einem Durchsatz von einem Kubikmeter pro Stunde wurde am SUEZ-Standort Zorbau in Sachsen-Anhalt aufgebaut und getestet. Die flexibel ausgelegte Anlage soll Rinder- und Schweinegülle, aber auch Gärreste aus Biogasanlagen, verarbeiten und als Blaupause für weitere großtechnische Anlagen dienen.

Bei Interesse an der Lizenzierung der Technologie in anderen Ländern kommen Sie gerne auf uns zu, um Möglichkeiten und Vertragsgestaltung zu diskutieren.