abonoCARE® – Materialien und Technologien zur Stickstoffgewinnung aus wässrigen Stoffströmen

Im Wachstumskern »abonoCARE®« haben sich neun kleine und mittlere Unternehmen (KMU) mit sechs Forschungsreinrichtungen zusammengeschlossen, um wirtschaftliche Wertschöpfungsketten für das Nährstoffrecycling aus organischen Reststoffen zu entwickeln und nachhaltige Hochleistungsdüngeprodukte für eine effiziente Landwirtschaft anzubieten. Hierzu werden unterschiedliche Technologien zur Aufarbeitung und Konfektionierung organischer Reststoffe entwickelt.

abonoCARE® Logo

Nachhaltige Nährstoffe für die Landwirtschaft

Gefällte Struvitkristalle, REM-Aufnahme.
© Fraunhofer IGB
Gefällte Struvitkristalle, REM-Aufnahme.
ePhos®-Pilotierung an einer Kläranlage.
© Fraunhofer IGB
ePhos®-Pilotierung an einer Kläranlage.
Elektrodialyse.
© Fraunhofer IGB
Elektrodialyse.

Herausforderung

Die Landwirtschaft benötigt erhebliche Mengen an Stickstoff und Phosphor, um Ernährung und Erträge langfristig zu sichern. Mineralische Dünger mit diesen Nährstoffen werden bislang meist chemisch produziert oder aus dem Bergbau gewonnen, aufbereitet und im globalen Maßstab transportiert: ein energie- und kostenintensiver Herstellungsweg. Gleichzeitig sammeln sich große Mengen von Nährstoffen bei Abwasserbehandlung, Tierhaltung oder in Biogasanlagen an. Als Klärschlamm, Gülle, Mist oder Gärprodukte verursachen sie durch ihre lokale Konzentration erhebliche Umweltprobleme.

 

Ziele

Um für die Landwirtschaft Nährstoffe aus den organischen Reststoffen zurückzugewinnen und die negativen Umweltwirkungen zu reduzieren, entwickelt ein Konsortium aus Unternehmen und Forschungsinstituten in abonoCARE® entsprechende Technologien. Ziel ist es, wirtschaftlich tragfähige Wertschöpfungsketten für das Nährstoffrecycling aus organischen Reststoffen entwickeln und nachhaltige Hochleistungsdüngeprodukte anbieten zu können.

 

Lösungsweg

Hierzu wird im Verbundprojekt 3 von abonoCARE® zum einen ein am Fraunhofer IKTS entwickelter Membrankontaktorprozess mit dem am Fraunhofer IGB entwickelten Heißdampftrocknungsprozess (superheated steam drying, SHS) kombiniert, um Stickstoff aus gasförmigen und flüssigen Medien in situ zu entfernen.

Zum anderen wird am Fraunhofer IGB ein elektrochemisches Verfahren zur Nährstoffrückgewinnung aus Gärresten bzw. Abwasser entwickelt. Dabei wird das elektrochemische ePhos®-Verfahren zur Phosphatfällung mit elektrochemischen Trennverfahren, wie der Elektrodialyse, kombiniert. Die Elektrodialyse kann – wie hier in der Pilotanlage vorgesehen – sowohl zur Aufkonzentrierung der Nährstoffe vor der Phosphatfällung oder auch als nachgeschalteter Schritt integriert werden, um aus den restlichen Stickstoff- und Kaliumsalzen einen Flüssigdünger zu gewinnen.

In den derzeitigen Arbeiten werden diese Verfahren zusammen mit dem Prozess der Biogaserzeugung mit Perkolation (Partner GICON) und einer Teilentstickung mittels eines vom Partner GNS entwickelten speziellen Verfahrens (Faserplus-Verfahren) in einen Demonstrator integriert.

Projektinformationen

Projekttitel

abonoCARE® – Materialien und Technologien zur Stickstoffgewinnung aus wässrigen Stoffströmen

 

Projektlaufzeit

April 2019 – März 2022

 

Projektpartner

  • Gesellschaft für Nachhaltige Stoffnutzung mbH, Halle (Saale), (Koordination)
  • Großmann Ingenieur Consult GmbH, Dresden
  • wks Technik GmbH, Dresden
  • Glatt Ingenieurtechnik GmbH, Weimar
  • Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, Stuttgart
  • Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, Dresden

Förderung

Wir danken dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die Förderung des Projekts »abonocare«, Förderkennzeichen 03WKDI3C, im Strukturwandel-Programm »Innovative regionale Wachstumskerne«.