Regionale Nährstoff-Rückgewinnung aus Gärresten und Gülle mittels thermochemischer Konversion und Kristallisation an Calcium-Silicat-Hydrat-Phasen; Teilvorhaben 2: Nährstoffrückgewinnung aus der Festphase mittels EuPhoRe-Verfahren

Abstract

_Projektbeschreibung:_ Um das Ziel der optimierten Nährstoffrückgewinnung zu erreichen, wurde das P-RoC-Verfahren zur Behandlung der Flüssigphase der Substrate in Kombination mit dem EuPhoRe-Verfahren zur Behandlung der Festphase der Substrate eingesetzt, so dass die Nährstoffrückgewinnung in jeder Phase ansetzen konnte. Auf einem ausgewählten Betrieb wurde eine P-RoC-Anlage vor Ort im halbtechnischen Maßstab installiert. So war gewährleistet, dass Produkte aus der Flüssigphase, die Produkte aus der Festphase und eine Kombination beider Produkte geprüft werden konnten und diese repräsentativ waren. Für die Behandlung der Festphase wurde bei der IBUtec ein Laborreaktor gemietet, indem der EuPhoRe-Prozess mit verschiedenen Produkten durchgeführt wurde. Zum einen wurde der reine originale Gärrest und zum anderen Mischungen aus dem originalen Gärrest mit den Produkten aus dem P-RoC-Verfahren thermo chemisch behandelt und die Analysen bewertet. Desweiteren wurden die erzeugten Produkte bei der HGoTECH Vegetationsveruchen unterzogen und die Pflanzenverfügbarkeit bewertet. Durch die Versuche konnten Erkenntnisse für verfahrenstechnische Optimierungen gewonnen werden.

Mit dem gewählten Ansatz der Nährstoffentfrachtung von Flüssig- und Festphase aus Gärresten kann nicht nur die Rückgewinnung und der nachhaltige Einsatz essenzieller Nährstoffe erreicht, sondern auch die Belastung der Böden, gerade in Ballungsbereichen der Schweinemast und Schweinezucht bzw. der Tierhaltung allgemein, mit unspezifischen Nährstoffen verringert werden. Hierbei werden unmittelbar einsetzbare mineralische Phosphordünger erzeugt, die sowohl regional als auch überregional verwertet werden können.

_Projektergebnisse:_ Der Verfahrensablauf zeigte, dass bei der Anlagentechnik aufgrund der geringen mineralischen Fraktionen die Drehrohrtechnik optimiert werden muss, um einen erhöhten Austrag mit dem Rauchgasstrom zu vermeiden.

Die Analysenergebnisse der Produkte aus dem EuPhoRe-Verfahrens zeigen, dass durch die Verfahrensführung Reduktion/Oxidation Schwermetalle teilweise bis an die Nachweisgrenze entfernt werden können. Die erzeugten Aschen enthalten agronomisch interessante Phosphor- und Kalimengen, bei guter Löslichkeit dieser Elemente.

Allerdings haben die Vegetationsversuche gezeigt, dass speziell in diesem einen Versuch die im Drehrohrofen thermisch behandelte Gärrest-Produkte deutlich weniger pflanzenverfügbares Phosphat bereitstellen konnten, als dies aus anderen Versuchen mit Klärschlamm und Tiermehl bekannt ist. Aus diesem Grund müssten die Versuche weiter optimiert und weitere Vegetationsversuche zur Überprüfung durchgeführt werden.

Datei-Upload durch TIB

_Project objective:_ In order to achieve the goal of optimized nutrient recovery, the P-RoC process was used for the treatment of the liquid phase of substrates in combination with the EuPhoRe process for the treatment of the solid phase of substrates, allowing nutrient recovery to be addressed in each phase. A P-RoC facility was installed on a selected site on a semi-technical scale, ensuring that products from the liquid phase, products from the solid phase, and a combination of both products could be tested and were representative. For the treatment of the solid phase, a laboratory reactor was rented from IBUtec, where the EuPhoRe process was carried out with various products. On one hand, pure original fermentation residue was treated thermo-chemically along with mixtures of original fermentation residue and products from the P-RoC process while evaluations were conducted on their analyses. Furthermore, the produced products underwent vegetation tests at HGoTECH to assess plant availability. The experiments provided insights for process optimization.

With the chosen approach of nutrient recovery from the liquid and solid phases of fermentation residues, it is possible not only to achieve the recovery and sustainable use of essential nutrients but also to reduce the burden on soils, especially in densely populated areas related to pig farming and husbandry in general, from non-specific nutrients. In this process, immediately usable mineral phosphorus fertilizers are produced, which can be utilized both regionally and beyond.

_Project results:_ The process flow indicated that due to the low mineral fractions in the plant technology, the rotary kiln technology needs to be optimized to avoid increased discharge with the flue gas stream. The analysis results of the products from the EuPhoRe process show that, through the redox process management, heavy metals can be partially removed down to detection limits. The produced ashes contain agronomically interesting amounts of phosphorus and potassium, with good solubility of these elements.

However, the vegetation tests have shown that in this particular test, the digestate products thermally treated in the rotary kiln were able to provide significantly less plant-available phosphate than is known from other tests with sewage sludge and animal meal. For this reason, the tests would have to be further optimized and further vegetation tests carried out to verify this