Die Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Energien gewinnt sowohl in Deutschland als auch international immer mehr an Bedeutung. So ist es nicht verwunderlich, dass neben Windkraft- und Solaranlagen auch die Zahl der Biogasanlagen ständig wächst. In der Landwirtschaft stellen Biogasanlagen auf vielen Betrieben inzwischen neben dem Ackerbau und der Tierhaltung ein zusätzliches wirtschaftliches Standbein dar.
Flächen zur Aufnahme der Gärsubstrate oft nicht ausreichend
Bei der Erzeugung von Strom und Wärme unter Einsatz von Biomasse in Biogasanlagen fällt Gärsubstrat an, das – ähnlich wie Gülle – einen Trockensubstanzgehalt von 5 bis 15 Prozent aufweist. Zum einen muss für dieses Gärsubstrat ausreichend Lagervolumen zur Verfügung stehen, zum anderen sind ausreichend Flächen zur Aufnahme der Gärsubstrate notwendig. Vor allem in veredlungsintensiven Regionen kann dies ein Problem darstellen, da die vorhandenen Flächen zur Aufnahme der tierischen Exkremente benötigt werden.
Optimierte Nutzung von Nährstoffen aus Biogasanlagen
Bislang werden die groben Feststoffe mittels Pressschnecke aus dem Gärsubstrat separiert und getrocknet. Die getrocknete Menge entspricht bei diesem Verfahren aber nur zu 10 bis 15 Prozent der Gesamtmenge an Gärsubstrat, und der hohe Anteil an Flüssigphase muss weiterhin separat ausgebracht werden.
Dieses Problem kennt auch Ludger Möllenbeck aus Füchtorf, Nordrhein-Westfalen, dessen Biogasanlage im Jahr 2002 ans Netz gegangen ist. Der Landwirt beschäftigt sich bereits seit mehr als 20 Jahren mit dem Thema Biogas. „Bereits 1984 habe ich mein erstes Referat über Biogas geschrieben“, berichtet er.
Wer Ludger Möllenbeck kennt, der weiß, dass hier ein Fachmann am Werk ist, der viele Ideen hat und diese mit geeigneten Partnern auch umzusetzen weiß. Aufgrund der Tatsache, dass sich Gärsubstrate schlechter separieren lassen als Gülle und dass die flüssige, mit Ammoniak (NH3) belastete Phase immer noch ein Problem darstellt, wurde unter der wissenschaftlichen Begleitung der Fachhochschule Münster ein Demonstrationsvorhaben mit dem Thema: „Optimierte Nutzung von Nährstoffen aus Biogasanlagen durch Ammoniakstripping und Gärrestaufbereitung“ ins Leben gerufen. Gefördert wird dieses Projekt vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz.
Was passiert mit dem sich verflüchtigenden Ammoniak?
Das Ziel war, die Gärreste aus der Biogasanlage zu trocknen und so eine wirtschaftlich verbesserte Transportfähigkeit des Materials zu erreichen. Dabei stand zunächst die Frage im Raum, wie mit der Verflüchtigung des Ammoniaks infolge der Trocknung umgegangen werden solle.
In Zusammenarbeit mit der Fa. Biogas Nord GmbH und der Fachhochschule Münster unter der Leitung von Prof. Dr. Christof Wetter wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem das Ammoniak (NH3) unter Vakuum aus dem Gärsubstrat gezogen wird. Das so genannte NH3-Stripping soll zu einem deutlich höheren Abscheidegrad an NH3 führen als alle anderen derzeit bekannten Verfahren. Das dabei gewonnene hochkonzentrierte Ammoniakwasser lässt sich hervorragend als Dünger in der Landwirtschaft einsetzen.
Trocknung des Gärsubstrats durch Abwärme der Blockheizkraftwerke
Es schlossen sich Überlegungen an, wie nun der vom Ammoniak befreite Gärrest getrocknet werden könne. Ludger Möllenbeck hatte die Idee, einen Trockentunnel einzusetzen. Kottrocknungstunnel sind keine Neuheit, bisher werden sie jedoch vorrangig zur Trocknung von Geflügelkot eingesetzt. Die Trocknung von Gärresten aus Biogasanlagen hingegen ist ein völlig neues Einsatzgebiet.
In Zusammenarbeit mit der Fa. Big Dutchman entstand ein 25 m langer Trockentunnel mit zehn Etagen. Um den Gärrest mit seinem Trockensubstanzgehalt von circa acht Prozent verarbeiten zu können, wird er, bevor er über die Befüllstation auf der obersten Etage des Tunnels verteilt wird, mit bereits getrocknetem Substrat vermischt. Für eine gleichmäßige Verteilung und Trocknung sorgen zwei Verteilerschnecken. Das Gärsubstrat durchläuft auf Förderbändern den gesamten Tunnel, verlässt ihn in getrocknetem Zustand und wird fortwährend nachgefüllt. Zur Trocknung wird die Abwärme der angeschlossenen Blockheizkraftwerke genutzt, indem die warme Luft durch Ventilatoren quer durch den Tunnel gezogen wird und alle Etagen im Unterdruckverfahren durchströmt werden. Die perforierten Kotbänder sorgen dafür, dass die warme Luft nicht nur über den Gärrest hinwegstreicht, sondern auch durch ihn hindurchdringt.
Die Verweildauer des zu trocknenden Materials im Tunnel beträgt ein bis zwei Tage. Danach hat das Material einen Trockensubstanzgehalt von 85 bis 90 Prozent und kann als wertvoller Kali- und Phosphatdünger eingesetzt werden.
Fazit
Durch die Trocknung von Gärsubstraten aus Biogasanlagen eröffnen sich vor allem in veredlungsintensiven Regionen neue Möglichkeiten. Das getrocknete Substrat kann kostengünstig transportiert werden und somit auch auf weiter entfernt gelegenen Flächen ausgebracht werden.
Die Trocknung von Gärresten dient durch die Verarbeitung biogener Reststoffe nicht nur der Umwelt, sondern kann außerdem zur Steigerung der Rentabilität von Biogasanlagen beitragen, da das gesamte Wasser über den Trockentunnel verdunstet und keine vorherige Separation des Gärsubstrats erforderlich ist.
Das zu trocknende Gärsubstrat wird über die Befüllstation sehr gleichmäßig auf die oberste Etage aufgebracht. Der 25 m lange Trockentunnel hat eine Aufnahmekapazität von 10 t pro Tag. Der getrocknete Gärrest mit einem Trockensubstanzgehalt von 85 bis 90 Prozent verlässt den Trockentunnel. Sie können sich auch ausführlicher informieren mit dem OptiSec-Prospekt.