Bioenergie.
Bioenergie.
Zweistufige Pilotanlage zur Vergärung von Obst- und Gemüseabfällen.
© Fraunhofer IGB
Zweistufige Pilotanlage zur Vergärung von Obst- und Gemüseabfällen.
Nährstoffmanagement.
Nährstoffmanagement.

Wertstoffrückgewinnung: Nährstoffe, Metalle, Biogas

Am Fraunhofer IGB entwickeln wir Verfahren, um Reststoffe aus Abwasser, Abfällen oder landwirtschaftlichen und industriellen Reststoffen zurückzugewinnen oder wertschöpfend als Energieträger zu nutzen.

Organische Reststoffe, die keiner weiteren stofflichen Verwertung zugeführt werden können, eignen sich besonders für die Umsetzung mittels Vergärung. Hierbei bauen anaerobe Mikroorganismen organische Kohlenstoffverbindungen über verschiedene Zwischenstufen zu Biogas, einem Gemisch aus Methan und Kohlenstoffdioxid, ab.

Kommunale Abwässer, Gülle, Gärreste und Reststoffe der Lebensmittelindustrie sind reich an Nährstoffen wie Stickstoff, Phosphor, Kalium oder Calcium. Wir entwickeln Technologien und Verfahren, um die wertvollen Nährstoffe zurückzugewinnen.

Biogas – Erneuerbare Energie mit vielseitigem Nutzungspotenzial

Für die Vergärung von Klärschlamm, aber auch anderer organischer Materialien wie Biomüll, Küchenabfälle oder landwirtschaftlicher Reststoffe zu Biogas hat das Fraunhofer IGB ein besonders effizientes Hochlastverfahren entwickelt.

Die Stromerzeugung aus Biogas, das in Biogasanlagen vor allem aus silierten nachwachsenden Rohstoffen gewonnen wird, ist eine wichtige Säule der erneuerbaren Energien. Biogas nimmt dabei eine Sonderstellung ein: Während die Stromerzeugung aus Sonne und Wind stark vom Wetter abhängig ist, kann Biogas kontinuierlich erzeugt, über eine gewisse Zeit gespeichert und im Blockheizkraftwerk mittels Kraft-Wärme-Kopplung zu Strom und Wärme umgesetzt werden. 

Wird Biogas entsprechend aufgereinigt, kann hochreine Biomethan ins Erdgasnetz eingespeist, als Kraftstoff (für Erdgasfahrzeuge) genutzt oder als Chemiegrundstoff Verwendung finden.

Rückgewinnung von Nährstoffen aus Abwasser, Gülle und Reststoffen

Nährstoffe sind als Hauptbestandteile von Düngemitteln unverzichtbar für die weltweite Nahrungsmittelproduktion. Bisher werden sie mit der Ernte der Pflanzen aus dem Agrarökosystem entfernt. Dabei sind nicht nur Gülle und Gärreste, sondern auch kommunale Abwässer und Reststoffe der Lebensmittelindustrie reich an Stickstoff, Phosphor, Kalium oder Calcium.

Für ein zukunftsfähiges Wirtschaften ist die Rückgewinnung von Nährstoffen und ein Nährstoff-Recycling zu Düngemitteln essenziell. Das Fraunhofer IGB entwickelt nachhaltige und kosteneffiziente Technologien und Verfahren, um die wertvollen Nährstoffe  zurückzugewinnen und zu pflanzenverfügbaren Düngern und Bodenverbesserern aufzuarbeiten.

Anwendungsfelder

 

Schlamm-Management auf Kläranlagen

Unser Leistungsangebot im Bereich Schlamm-Management auf Kläranlagen berücksichtigt verschiedene Aspekte und erstreckt sich von Lösungen für die Bläh- und Schwimmschlammproblematik, über die Prozessumstellung von aerober zu anaerober Schlammstabilisierung, bis hin zur Auslegung von Faulungen für einen effizienten Betrieb von Faulungen.

 

Rückgewinnung von Nährstoffen aus Abwässern

Abwässer enthalten neben der organischen Fracht auch größere Mengen an Nährstoffen wie Stickstoff, Phosphor, Magnesium oder Kalium. Das Fraunhofer IGB entwickelt Verfahren zur Rückgewinnung von Nährstoffen aus Abwasserströmen.

 

Biogas aus organischen Abfällen und NaWaRo

In zahlreichen Branchen fallen organische Reststoffe als Nebenprodukte an. Für die energetische Nutzung von Bioabfällen entwickelt das Fraunhofer IGB spezifische Lösungen, um diese möglichst effizient zu Biogas zu vergären. Das Angebot reicht vom Gärtest im Labormaßstab bis zur Auslegung von Anlagen im technischen Maßstab. Biogasanlagen optimieren wir hinsichtlich ihrer Produktivität und Effizienz.

 

Gärreste – Rohstoff für Nährstoffe und Bodenverbesserer

Auch Gärreste enthalten, neben wertvoller organischer Substanz, wichtige Nährstoffe. Am Fraunhofer IGB werden Methoden entwickelt, um Phosphor und Stickstoff zurückzugewinnen. Aus der organischen Substanz entwickeln wir Bodenverbesserer.

 

Aufbereitung von Gülle – Mineraldünger und Bodenverbesserer

Das Fraunhofer IGB entwickelt Technologien zur Rückgewinnung von Nähr- und Wertstoffen sowie von organischen Bestandteilen aus landwirtschaftlichen Abfällen wie Gülle, um hochwertige und kompakte organische und mineralische Düngemittel zu erzeugen.

 

Nährstoffe aus Lebensmittel- und Futtermittelreststoffen

In der Lebensmittel- und Futtermittelindustrie herrscht ein großer Bedarf an Technologien zur sinnvollen Nutzung von Reststoffen und Abfällen. Die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer IGB entwickeln vor diesem Hintergrund Verfahren zur Aufbereitung von Produktionsüberresten und zur Rückgewinnung von Nährstoffen aus diesen.

 

Herstellung von Pflanzen- und Bodensubstraten

Aufgrund intensiver Landwirtschaft und der damit verbundenen Bodenbelastung ist der Erhalt der Bodenqualität von herausragender Bedeutung. Die Nachfrage nach Düngemitteln ist entsprechend hoch. Das Fraunhofer IGB erforscht deswegen nachhaltige Herstellungsverfahren von Düngern und Bodenverbesserern, aber auch von Pflanzenschutzmitteln auf biotechnologischer Basis.

Technologien

 

Zweistufige Hochlastfaulung

Für die Vergärung von Klärschlamm zu Biogas hat das  IGB ein besonders effizientes Hochlastverfahren entwickelt. 1994 wurde es erstmals auf einer Kläranlage in Betrieb genommen und inzwischen von weiteren kommunalen Kläranlagen erfolgreich betrieben. Die Hochlastfaulung setzt den Schlamm sehr viel schneller und kostengünstiger zu Biogas um als herkömmliche Faultürme.

 

ePhos®: Elektrochemische Phosphor-Rückgewinnung von Phosphor

Für die Rückgewinnung von Phosphor aus kommunalem Abwasser haben wir ein elektrochemisches Verfahren entwickelt, das ohne Zugabe von Chemikalien den hochwertigen Dünger Struvit liefert.

 

BioEcoSIM® – Kombiniertes Verfahren zur Aufbereitung von Gülle und Gärresten

Für die Aufbereitung von Gülle oder Gärresten sind verschiedene Verfahrensschritte notwendig, die als separate Module in einer Anlage integriert wurden. Damit können Phosphordünger, Stickstoffdünger und Bodenverbesserer gewonnen werden.

 

Biologische Nährstoff-Entfernung

Bei der anaeroben Behandlung  von Schlamm oder Bioabfällen verbleiben Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphat zum Großteil in der wässerigen Phase. Werden nährstoffreiche flüssige Gärreste oder Prozesswässer für die Kultivierung von Algen eingesetzt, lassen sie sich wertschöpfend verwerten. Sie eignen sich darüber hinaus für die düngende Bewässerung in der Landwirtschaft.

 

Trocknung fester biologischer Rückstände und Wirkstoffe

Die Trocknung von Gärresten, der organischen Güllefraktion oder von Cyanobakterien erfolgt am IGB mit einem neuartigen Trockner mittels überhitztem Wasserdampf (superheated steam dryer, SHSD). Dieser am Fraunhofer IGB entwickelte Trockner bietet wesentliche Vorteile gegenüber den üblichen Trocknern mit Heißluft.

 

Bioleaching und Biomining

Durch Bioleaching (Biolaugung) werden mithilfe von Bakterien Metalle aus Abfällen mobilisiert. Am IGB liegt der Schwerpunktauf der Gewinnung  und Wiedergewinnung von gelösten Metallen durch biologische Prozesse wie Biosorption, Bioakkumulation oder Biofällung.