Biologische Entfernung von Nährstoffen aus Prozesswässern und Gärresten

Bei der anaeroben Behandlung von Schlamm oder organischen Abfällen, bei der aus den kohlenstoffhaltigen Verbindungen Biogas gebildet wird, verbleiben die Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphat zum größten Teil in der wässerigen Phase. Sie liegen dann meist im kohlenstoffarmen Gärrest als Ammonium und Phosphat vor. 

Abwasserströme aus Biogasanlagen zur Klärschlammvergärung mit hohen Beladungsraten, sogenannte Hochlastfaulungen, zeichnen sich beispielsweise durch hohe Ammonium- und Phosphatkonzentrationen bis zu 1300 mg NH₄ pro Liter bzw. 200 mg Phosphat pro Liter aus. In diesen Abwasserströmen wird derzeit mit energieintensiven Prozessschritten Ammonium zu Stickstoff umgesetzt oder zusammen mit Phosphat gefällt. Eine Wiedernutzung ist damit nicht möglich.

Aus diesen Prozesswässern lassen sich die Nährstoffe Stickstoff und Phosphat entfernen und rückgewinnen: Durch die Verwendung der Prozesswässer als Nährlösung für die Kultivierung und Anzucht von Mikroalgen kann der als Ammonium vorliegende Stickstoff sowie Phosphat als Nährstoff von den Algen verwertet werden.

Im Rahmen des Projekts »Mehr Biogas aus lignocellulosearmen Abfall- und Mikroalgenreststoffen durch kombinierte Bio-/ Hydrothermalvergasung – EtaMax« ist es gelungen, die Alge Phaeodactylum tricornutum, welche die Omega-3-Fettsäure EPA (Eicosapentaensäure) enthält, erfolgreich mit Filtratwasser aus zwei verschiedenen kommunalen Biogasanlagen als Kulturmedium anzuziehen. Für die Wirtschaftlichkeit der Algenkultivierung bedeutet dies – neben der Nutzung von Abgas-CO₂ – einen weiteren Beitrag zu Kostenreduktion.

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Global gesehen gehört die Landwirtschaft zu den größten Wasserverbrauchern. Vor allem dort, wo Wasser knapp ist, sind daher besonders in der Landwirtschaft neue Konzepte und Verfahren für eine Wasserwiederverwendung gefragt.

Bewässerung mit Düngung kombinieren

Anaerob gereinigtes Abwasser enthält, wie oben  erwähnt, nach dem Abbau der organischen Verbindungen noch reichlich anorganische Phosphat- und Ammoniumsalze – Nährstoffe, die in der Landwirtschaft dringend benötigt werden. Warum also nicht Abwasser zur Bewässerung und als Nährstoffquelle zugleich nutzen?

m Forschungsprojekt »HypoWave« untersucht ein interdisziplinäres Team, wie die Effizienz der hydroponischen Pflanzenproduktion durch die Nutzung von kommunalem Abwasser für die Bewässerung noch erhöht werden kann. Dazu wird zunächst eine Pilotanlage zur Wiederverwendung des gezielt aufbereiteten kommunalen Abwassers für die hydroponische Produktion in der Nähe von Wolfsburg errichtet. Dort werden die technischen Abläufe, die Pflanzenproduktion, die Wirtschaftlichkeit der Anlage sowie die Qualität der erzeugten Produkte untersucht.

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