BioEcoSIM^® – Kombiniertes Verfahren zur Aufbereitung von Gülle und Gärresten

Gülle und Gärreste – Rohstofflieferanten für Mineraldünger und Bodenverbesserer

Gülle und Gärreste enthalten wertvolle Pflanzennährstoffe, vor allem Stickstoff, Phosphor und Kalium, unverdauliche Pflanzenfasern sind weitere Bestandteile. In dem von der EU geförderten und vom Fraunhofer IGB koordinierten Projekt BioEcoSIM wurden verschiedene Verfahren zur Aufbereitung entwickelt und die einzelnen Prozessstufen im Demonstrationsmaßstab in einer Anlage kombiniert. Damit werden die Abfall- und Reststoffe zu wertvollen Rohstoffen und der natürliche Nährstoffkreislauf geschlossen.

Für die Aufbereitung wurden verschiedene Verfahrensschritte als separate Module in eine Anlage integriert. Nach der Behandlung bleibt dann nur Wasser übrig, das nur noch Spuren von Phosphor und Stickstoff enthält, aber reich an Kalium ist – und zur Bewässerung landwirtschaftlicher Flächen eingesetzt werden kann.

Vorbehandlung und Fest-Flüssig-Trennung

In einem ersten Schritt wird die wässrige Gülle vorbehandelt, damit sich Phosphor vollständig löst, und über eine mehrstufige Filtration in eine feste und eine flüssige Phase getrennt.

Thermische Verfahren zur Behandlung der Feststoffe

Die entwässerte feste Phase wird mit einem am Fraunhofer IGB entwickelten energieeffizienten Verfahren getrocknet. Die getrockneten organischen Bestandteile können optional mit diesem Verfahren auch bei ca. 250 °C torrefiziert oder über einen Pyrolyse-Schritt bei 450 °C zu Biokohle umgesetzt werden.

Phosphatfällung und Ammoniumrückgewinnung

Die flüssige Fraktion enthält die gelösten anorganischen Nährstoffe. In einem Reaktor wird zunächst Phosphor zurückgewonnen und als Calciumphosphat, Magnesiumphosphat und Magnesiumammoniumphosphat als Kristalle gefällt und abfiltriert.

Stickstoff wird in einem zweiten Schritt zurückgewonnen. Hierzu wird die wässrige Fraktion über eine Membranadsorption als Ammoniumsulfat abgetrennt und kristallisiert.

Integration der Prozesse in Pilotanlage

Bei einem potenziellen Anwender vor Ort, einem landwirtschaftlichen Betrieb mit Tierhaltung, wurden die Module in eine halbtechnische Anlage integriert. Die Anlage verarbeitete pro Stunde rund 50 Kilogramm Schweinegülle zu etwa 500 Gramm mineralischem Phosphatdünger (einem Gemisch aus Calciumphosphat, Magnesiumammoniumphosphat und Magnesiumphosphat), 500 Gramm mineralischem Stickstoffdünger (reinem Ammoniumsulfat) sowie 900 Gramm organischer Biokohle (oder 4,5 Kilogramm organische Bodenverbesserer).

Umfassende Gewächshaus- und Freilandversuche haben gezeigt, dass die aus Gülle oder Gärresten aufbereiteten mineralischen Düngemittel direkt als gut pflanzenverfügbare Dünger und die organischen Bodenverbesserer als humusbildende Substrate in der Landwirtschaft eingesetzt werden können. Der Biomasseertrag der Dünger ist vergleichbar mit dem kommerziell erhältlicher Mineraldünger ähnlichen Phosphorgehalts.

• Kosteneffizienter und nachhaltiger, kreislaufbasierter Prozess
• Automatisierte, einfache Bedienung der Anlagen
• Robuster Betrieb mit niedrigen Wartungskosten
• Modularer Aufbau ermöglicht Anpassung an Änderungen in der Substratqualität
• Entwässerte und aufbereitete Produkte können wertschöpfend vermarktet werden.

Nach der erfolgreichen Pilotierung des BioEcoSIM-Verfahrens zur Rückgewinnung von Nährstoffen aus Gülle und Gärresten wird akuell in einer Machbarkeitsstudie die Planung und der Bau einer Demonstrationsanlage vorbereitet.

Das von PreZero koordinierte und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderte Projekt PIGM (Projekt Innovatives Gülle Management) ist ein Kreislaufwirtschafts-Konzept für land- und gartenbauliche Wertstoffe.