Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gülle liefert Mineraldünger und Bodenverbesserer

18.04.2016

Der Problemstoff Gülle wird zu einem wertvollen Rohstoff, wenn seine Bestandteile zu definierten Düngerkomponenten aufbereitet werden. Seit einem Jahr produziert eine unter der Federführung des Fraunhofer IGB gebaute Pilotanlage zur Gülleaufbereitung mineralische Stickstoff- und Phosphordünger sowie organische Bodenverbesserer. Am 14. Juni 2016 zeigen die Partner des EU-Projekts BioEcoSIM mit einer Live-Demonstration der Anlage ihre Ergebnisse.

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.


Mit dem BioEcoSim-Verfahren entstehen aus Gülle wertvolle Phosphordünger (hinten), Stickstoffdünger (rechts) und Bodenverbesserer (vorne).

Fraunhofer IGB

Es ist ein Gemisch verschiedener Phosphatsalze: Calciumphosphat, Magnesiumammoniumphosphat, Magnesiumphosphat. Im dritten Schälchen gepresste dunkelbraune, an Erde erinnernde Pellets – humusbildende Bodenverbesserer.

Die Produkte hat Projektleiterin 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 getüftelt, um aus dem Problemstoff einen wertvollen Rohstoff zu machen. Geleitet wird das Projekt, das bis Dezember 2016 läuft, vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB.

Problemstoff Gülle

Jedes Jahr produzieren Schweine, Rinder und Geflügel in Europa etwa 1800 Millionen Kubikmeter Gülle. Laut Landwirtschaftszählung 2010 sind es alleine in Deutschland 160 Millionen Kubikmeter, davon 36 Millionen Kubikmeter Schweinegülle. Ein Großteil der Gülle fällt in den großen Schweinemastbetrieben an, die sich vor allem in Regionen Niedersachsens und Nordrhein-Westfalens angesiedelt haben. Doch gibt es dort, wo die Gülle entsteht, bei weitem nicht genug Ackerflächen, um sie umweltgerecht auszubringen. Mehr als die Hälfte wird daher in weniger belastete, oft mehrere hundert Kilometer entfernte Gebiete transportiert, mit Millionen von Tanklasterfuhren.

Dabei besteht Gülle zu 90 Prozent aus Wasser. Wertvolle Pflanzennährstoffe, vor allem Stickstoff und Phosphor, und unverdauliche Futterreste wie Pflanzenfasern sind weitere Bestandteile. Damit ist Gülle an sich für die landwirtschaftliche Düngung gut geeignet. Wird aber mehr Gülle auf die Felder ausgebracht als die Böden binden und die Wurzeln der Pflanzen aufnehmen können, gefährdet der Stickstoff als Nitrat das Grundwasser. Vielerorts mischen daher bereits Wasserversorger nitratbelastetes mit unbelastetem Wasser, um die Grenzwerte der Trinkwasserversorgung einzuhalten. Auch überschüssiges Phosphat belastet die Gewässer. In Deutschland wird, anders als in den Niederlanden oder Belgien, die Überdüngung mit Phosphat momentan gesetzlich noch nicht geregelt.

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 Phosphordünger 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.

Demonstration der Pilotanlage

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 präsentiert das Projektkonsortium die Pilotanlage in Kupferzell interessierten Investoren, Landmaschinenherstellern und Anwendern aus der Landwirtschaft. 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.

Projektförderung und Projektpartner

Das Projekt BioEcoSIM »An innovative bio-economy solution to valorise livestock manure into a range of stabilised soil improving materials for environmental sustainability and economic benefit for the European agriculture« wird seit Oktober 2012 für gut vier Jahre im 7. Forschungsrahmenprogramm der EU gefördert (Grant Agreement No. 308637). Projektpartner neben dem Fraunhofer IGB sind Stichting Dienst Landbouwkundig Onderzoek (Niederlande), Centre de Recerca i Innovació de Catalunya (Spanien), die Universität Hohenheim (Deutschland), Centro Technologico Agrario y Agroalimentario (Spanien), Acondicionamiento Tarrasense Associacion (Spanien), Gospodarstwo Rolne Jacek Śliwka (Polen), Biocompostajes Españoles S.L. (Spanien), Dofco BV (Niederlande), YFlow Sistemas y Desarrollos SL (Spanien), Initial Projects Limited (Großbritannien), Geltz Umwelttechnologie GmbH (Deutschland), Agroenergie Hohenlohe GmbH (Deutschland), ASB Grünland Helmut Aurenz GmbH (Deutschland) und Heckmann Maschinenbau und Verfahrenstechnik GmbH (Deutschland).

Weitere Informationen und Programm

www.igb.fraunhofer.de/demo 

Sie sind herzlich zur Live-Demonstration der Anlage eingeladen. Bitte melden Sie sich bei Interesse vorab mit einer formlosen E-Mail an.

Weitere Informationen:

http://www.igb.fraunhofer.de/de/presse-medien/presseinformationen/2016/guelle-li... Presseinformation Fraunhofer IGB
http://www.igb.fraunhofer.de/demo Programm der Veranstaltung »BioEcoSIM Open Demonstration Event«

Dr. Claudia Vorbeck | Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Superkondensatoren aus Holzbestandteilen
24.05.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Was einen guten Katalysator ausmacht
24.05.2018 | Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Hilfe molekularer Schalter lassen sich künftig neuartige Bauelemente entwickeln

Einem Forscherteam unter Führung von Physikern der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, spezielle Moleküle mit einer angelegten Spannung zwischen zwei strukturell unterschiedlichen Zuständen hin und her zu schalten. Derartige Nano-Schalter könnten Basis für neuartige Bauelemente sein, die auf Silizium basierende Komponenten durch organische Moleküle ersetzen.

Die Entwicklung neuer elektronischer Technologien fordert eine ständige Verkleinerung funktioneller Komponenten. Physikern der TU München ist es im Rahmen...

Im Focus: Molecular switch will facilitate the development of pioneering electro-optical devices

A research team led by physicists at the Technical University of Munich (TUM) has developed molecular nanoswitches that can be toggled between two structurally different states using an applied voltage. They can serve as the basis for a pioneering class of devices that could replace silicon-based components with organic molecules.

The development of new electronic technologies drives the incessant reduction of functional component sizes. In the context of an international collaborative...

Im Focus: GRACE Follow-On erfolgreich gestartet: Das Satelliten-Tandem dokumentiert den globalen Wandel

Die Satellitenmission GRACE-FO ist gestartet. Am 22. Mai um 21.47 Uhr (MESZ) hoben die beiden Satelliten des GFZ und der NASA an Bord einer Falcon-9-Rakete von der Vandenberg Air Force Base (Kalifornien) ab und wurden in eine polare Umlaufbahn gebracht. Dort nehmen sie in den kommenden Monaten ihre endgültige Position ein. Die NASA meldete 30 Minuten später, dass der Kontakt zu den Satelliten in ihrem Zielorbit erfolgreich hergestellt wurde. GRACE Follow-On wird das Erdschwerefeld und dessen räumliche und zeitliche Variationen sehr genau vermessen. Sie ermöglicht damit präzise Aussagen zum globalen Wandel, insbesondere zu Änderungen im Wasserhaushalt, etwa dem Verlust von Eismassen.

Potsdam, 22. Mai 2018: Die deutsch-amerikanische Satellitenmission GRACE-FO (Gravity Recovery And Climate Experiment Follow On) ist erfolgreich gestartet. Am...

Im Focus: Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge

Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie. Systeme bei denen die Wellenlänge des Laserlichts flexibel einstellbar ist, sind für spektroskopische Anwendungen und die Medizintechnik interessant. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben, im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FlexTune“, ein neues Abstimmkonzept realisiert, das erstmals verschiedene Emissionswellenlängen voneinander unabhängig und zeitlich synchron erzeugt.

Faserlaser bieten im Vergleich zu herkömmlichen Lasern eine höhere Strahlqualität und Energieeffizienz. Integriert in einen vollständig faserbasierten...

Im Focus: LZH zeigt Lasermaterialbearbeitung von morgen auf der LASYS 2018

Auf der LASYS 2018 zeigt das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) vom 5. bis zum 7. Juni Prozesse für die Lasermaterialbearbeitung von morgen in Halle 4 an Stand 4E75. Mit gesprengten Bombenhüllen präsentiert das LZH in Stuttgart zudem erste Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt zur zivilen Sicherheit.

Auf der diesjährigen LASYS stellt das LZH lichtbasierte Prozesse wie Schneiden, Schweißen, Abtragen und Strukturieren sowie die additive Fertigung für Metalle,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Größter Astronomie-Kongress kommt nach Wien

24.05.2018 | Veranstaltungen

22. Business Forum Qualität: Vom Smart Device bis zum Digital Twin

22.05.2018 | Veranstaltungen

48V im Fokus!

21.05.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Superkondensatoren aus Holzbestandteilen

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Schaltschrank-Plattform für die Energiewelt

24.05.2018 | Messenachrichten

Geregelter Nano-Aufbau

24.05.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics