Verbundvorhaben: Technisch unterstütztes Nährstoffmanagement im Verbund mit Biogasanlagen und Anbauregionen

Abstract

Der vorliegende Bericht fasst die Ergebnisse des Forschungsprojekts „Nährwert“ zusammen, das sich mit der Aufbereitung und pflanzenbaulichen Nutzung von Gärprodukten aus Biogasanlagen mit dem Ziel, praxistaugliche Technologien zur Nährstoffabtrennung, -stabilisierung und -verwertung zu erproben sowie deren ökologische und ökonomische Auswirkungen zu bewerten. Die pflanzenbaulichen Verwertungsversuche beinhalteten sowohl typische Kulturen in Veredlungs- als auch in Marktfruchtregionen unter Berücksichtigung logistisch jeweils passender Fraktionen. Beteiligt waren Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH (DBFZ, Koordination), die FH Münster – Fachbereich Energie·Gebäude·Umwelt und die 3N Kompetenzzentrum Niedersachsen – Netzwerk Nachwachsende Rohstoffe und Bioökonomie e.V. Im Rahmen des Projekts wurden verschiedene Aufbereitungsverfahren wie Pressschnecken, Dekanterzentrifugen, Feinfilter, Vakuumverdampfung, fraktionierte Eindampfung und Luftstrippung an acht Biogasanlagen unter realen Betriebsbedingungen in unterschiedlicher Verfahrenskombination getestet. Dabei konnte gezeigt werden, dass durch gezielte Kombinationen dieser Technologien signifikante Anteile an Phosphor (bis zu 84 %) in die feste Fraktion übertragen werden können. Eine hohe Ammoniumabscheidung von über 90 % konnte sowohl mit der Luftstrippung, als auch mit der Vakuumverdampfung erreicht werden. Ein weiterer Fokus lag auf der Struvitfällung als Methode zur Nährstoffstabilisierung. Obwohl die Ausbeuten in den Experimenten teilweise unter den Erwartungen blieben, wurden wertvolle Erkenntnisse zur pH-Abhängigkeit und zur Auswahl geeigneter Fällungsmittel (bzgl. der Magnesiumquelle) gewonnen. Parallel dazu wurden Algenanwendungen zur Aufbereitung von Flüssigfraktionen untersucht, die sowohl zur Nährstoffelimination als auch zur Wertschöpfung beitragen können. Die ökonomische Bewertung ergab, dass nach fest-/flüssig-Trennung, anlagennaher (nährstoffabgereicherter) Flüssigfraktionsausbringung und nährstoffangereichter Feststofffraktion für entfernt liegende Flächen die mögliche Reduktion der Logistikkosten die Behandlungskosten übersteigt. Durch Transport aus Überschuss- in Bedarfsgebiete kann eine Erhöhung der Nährstoffverwertung erreicht werden, die Wirtschaftlichkeit und Umwelteffekte von Biogasanlagen verbessert. Der Bericht schließt mit Handlungsempfehlungen, darunter die Weiterentwicklung einfacher Filtertechnologien und die gezielte Einbindung von Gärprodukten in regionalen Nährstoffkreisläufen. Die Ergebnisse liefern eine fundierte Grundlage für die künftige Optimierung der Gärproduktverwertung und stärken die Rolle von Biogasanlagen als Systemdienstleister für Klimaschutz und Landwirte.