Pilotanlage produziert Mineraldünger und Bodenverbesserer aus Gülle

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Mit Hilfe des des BioEcoSim-Verfahrens entstehen aus Gülle wertvolle Phosphatdünger (hinten), Stickstoffdünger (rechts) und Bodenverbesserer (vorne). (Foto: © Fraunhofer IGB)

Stuttgart — Gülle enthält wertvolle Bestandteile, die zu definierten Düngerkomponenten aufbereitet werden können. Seit einem Jahr produziert eine – unter der Federführung des Fraunhofer IGB gebaute – Pilotanlage zur Gülleaufbereitung mineralische Stickstoff- und Phosphatdünger sowie organische Bodenverbesserer.

Drei direkt in der Landwirtschaft einsetzbare Produkte präsentiert Fraunhofer-Forscherin Dr. Jennifer Bilbao in sauberen Glasschälchen: Das erste ist reines Ammoniumsulfat, ein weißes Salz, feinkörniger noch als Kochsalz. Das zweite Schälchen ist mit feinen, sandfarbenen Kristallen gefüllt. Es ist ein Gemisch verschiedener Phosphatsalze: Calciumphosphat, Magnesiumammoniumphosphat, Magnesiumphosphat. Im dritten Schälchen gepresste dunkelbraune, an Erde erinnernde Pellets – humusbildende Bodenverbesserer.

Die Produkte hat Projektleiterin Jennifer Bilbao aus Kupferzell mitgebracht. Hier, beim Projektpartner Agro Energie Hohenlohe, hat das Konsortium des von der EU geförderten Projekts BioEcoSIM die Pilotanlage zur Gülleverwertung aufgebaut. Pro Stunde verarbeitet die Anlage beispielhaft und zur Demonstration 50 Kilogramm Schweinegülle: zu etwa 500 Gramm mineralischem Phosphatdünger, 500 Gramm mineralischem Stickstoffdünger sowie 900 Gramm organischer Biokohle. 15 Partner aus fünf Ländern haben drei Jahre daran gearbeitet, um aus dem Problemstoff einen wertvollen Rohstoff zu machen.

Kombinierte Verfahren für die Gülleaufbereitung

Für die Aufbereitung von Gülle sind verschiedene Verfahrensschritte notwendig. Im Rahmen des Projekts ist es den Fraunhofer-Forschern und ihren Projektpartnern gelungen, alle Verfahren als separate Module in eine einzige Anlage zu integrieren. Damit wird es möglich, die Gülle direkt am Ort ihres Entstehens zu den drei Produkten aufzuarbeiten.

In einem ersten Schritt wird die wässrige Gülle vorbehandelt, damit sich Phosphor vollständig löst, und über eine grobe Filtration in eine feste und eine flüssige Phase getrennt. Die entwässerte feste Phase wird dann mit einem am Fraunhofer IGB entwickelten Verfahren getrocknet, das mit überhitztem Wasserdampf in einem geschlossenen System und daher besonders energieeffizient arbeitet. Anschließend werden die getrockneten organischen Bestandteile bei über 300 °C mittels Pyrolyse – wie im Trocknungsschritt in einer Atmosphäre aus überhitztem Wasserdampf – zu organischer Biokohle umgesetzt. Mikroorganismen werden hierbei vollständig zerstört.

Die flüssige Güllefraktion enthält reichlich gelöste anorganische Nährstoffe. In einem Fällungsreaktor wird zunächst Phosphor recycelt und als Calciumphosphat, Magnesiumphosphat und Magnesiumammoniumphosphat gefällt und abfiltriert. Stickstoff wird in einem zweiten Schritt zurückgewonnen. Hierzu wird die wässrige Fraktion in eine Membranzelle geleitet. Im Wasser gelöstes Ammoniak diffundiert über die Membran, wird als Ammoniumsulfat gewonnen und in einem weiteren Schritt kristallisiert. Übrig bleibt ein Wasser, das nur noch Spuren von Phosphor und Stickstoff enthält, aber reich an Kalium ist – und optimal zur Bewässerung eingesetzt werden kann.

Dünger, individuell zusammengesetzt

In umfangreichen Untersuchungen und Feldstudien haben die Forscher gezeigt, dass die aus Gülle aufbereiteten mineralischen Düngemittel und organischen Bodenverbesserer direkt als gut verfügbare Dünger und humusbildende Substrate in der Landwirtschaft eingesetzt werden können. „Wir können unsere Produkte auch zu einer je nach Pflanzenart und Bodenbeschaffenheit abgestimmten Nährstoffzusammensetzung vermischen“, erläutert Dr. Jennifer Bilbao. „Eine Überdüngung der Böden würde so vermieden. Zudem sparen unsere Produkte synthetische Dünger ein. Die Herstellung synthetischer Stickstoffdünger benötigt sehr viel Energie; synthetische Phosphatdünger werden mit aufwendigen Prozessen aus Rohphosphaten gewonnen“. Schließlich macht die Masse der entwässerten und aufbereiteten Produkte nur noch etwa vier Prozent der ursprünglichen Güllemenge aus. Die Zahl der Lastwagenfuhren für den Gülletransport könnten drastisch reduziert werden.

In Pilotanlage demonstriert

Bereits während der Projektlaufzeit zeigten Gespräche mit Landwirtschaftsverbänden und Landwirten, dass das Interesse an der Gülleaufbereitung und -verwertung groß ist. Zwar könnte sich eine Anlage, nicht zuletzt aufgrund momentan bestehender politischer Hürden, derzeit noch nicht aus dem Erlös der Produkte allein amortisieren. Doch Mastbetriebe zahlen immerhin bis zu 25 Euro, um einen Kubikmeter Gülle zu entsorgen. Hier liegt ein großes Einsparpotenzial.

Am 14. Juni 2016 will das Projektkonsortium die Pilotanlage in Kupferzell interessierten Investoren, Landmaschinenherstellern und Anwendern aus der Landwirtschaft präsentieren. Die in der Anlage integrierten Verfahrensschritte werden in Kurzvorträgen vorgestellt, der Betrieb der Anlage live demonstriert. In abschließenden Workshops sind die Teilnehmer eingeladen, über die ökonomischen und ökologischen Auswirkungen der vorgestellten Technologie zu diskutieren.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB