Kombinierte anaerobe Vergärung von vorbehandelten stickstoffhaltigen Wirtschaftsdüngern - Akronym: (KombiWirt)

Abstract

Im Projekt KombiWirt wurde ein integriertes Vorbehandlungskonzept zur verbesserten Nutzung von Wirtschaftsdüngern und landwirtschaftlichen Reststoffen in der Biogaserzeugung entwickelt und praxisnah bewertet. Ziel war es, ammoniakbedingte Hemmungen in der anaeroben Vergärung zu reduzieren, Methanausbeuten zu steigern und Nährstoffkreisläufe effizienter zu schließen. Kern des Ansatzes ist die Kombination der thermischen Eindampfung von Gülle (METHATHERM) mit der wässrigen Ammoniakbehandlung (AAS) fester Substrate. Durch die Eindampfung von Schweinegüllen konnte der Ammoniumstickstoff um bis zu 96% und der Gesamtstickstoff nahezu halbiert werden. Diese Entfrachtung führte zu einer deutlich verbesserten Prozessstabilität. In Labor- und halbtechnischen Versuchen wurden Methanmehrerträge von bis zu 133% gegenüber unbehandelten Substraten erzielt. Die AAS ermöglichte einen wirksamen Aufschluss lignozellulosereicher Substrate wie Güllepartikel, Festmist und Stroh. Im Anschluss an die Beizung wurde das gebundene Ammoniak durch Eindampfung aus den behandelten Feststoffen zurückgewonnen. Das dabei anfallende ammoniumhaltige Kondensat wurde rektifiziert und als Ammoniakwasser mit bis zu 25 Gew.-% NH3 bereitgestellt. Die Beizung führte zu einer Erhöhung der Methanausbeute um 42%. Zur Bewertung der Übertragbarkeit auf landwirtschaftliche Praxisbetriebe wurde auf Grundlage einer realen Kundenanfrage ein Scale-up-Fallbeispiel untersucht. Für eine Biogasanlage mit 338.000 t/a Substrateinsatz mit hohem Anteil an WD ergab sich eine Steigerung der Wirtschaftlichkeit um bis zu 92% sowie Treibhausgasminderungen von rund 94%. Zusätzlich wurden Einsparpotenziale beim Fermenter- und Gärrestlagerbedarf durch Substratkonzentrierung aufgezeigt, wodurch Investitions- und Betriebskosten weiter reduziert werden können. Die Ergebnisse unterstreichen das Potenzial des entwickelten Konzepts zur klima- und ressourcenschonenden Weiterentwicklung landwirtschaftlicher Biogasanlagen.