Organische Dünger sollten so effizient und zielgerichtet wie möglich eingesetzt werden. Gründe sind neben den politischen Vorgaben der Klimaschutz und auch ökonomische Belange. Aufbereitungstechnologien verändern die Eigenschaften der organischen Dünger und können helfen, die Düngung zu optimieren. Man unterscheidet verschiedene Verfahren, wie Separierung, Trocknung und Vakuumverdampfung.
Separierung: Technik für mehr Flexibilität
Mit der verschärften Düngeverordnung und knappen Lagerkapazitäten gewinnt die Aufbereitung von Wirtschaftsdüngern an Bedeutung. Die Separierung mit Pressschnecke und Dekanterzentrifuge als erste Stufe ermöglicht eine gezielte Fraktionierung und erleichtert den Nährstofftransfer zwischen viehstarken und ackerbaulichen Regionen.
Wie funktioniert’s?
Bei der Pressschnecke wird der Gülle- oder Gärreststrom mechanisch durch einen Siebkorb gepresst. Grobe Feststoffe werden abgetrennt, Flüssigkeit und feine Partikel passieren das Sieb. Die Einstellung des Gegendrucks entscheidet dabei über den Trockensubstanzgehalt (TS-Gehalt) der festen Phase. Die Pressschnecke ist technisch unkompliziert und kann auch für kleinere Betriebe interessant sein. Die Dekanterzentrifuge arbeitet mit hoher Drehzahl bis 4 000 U/min und nutzt Fliehkräfte, um die Feststoffe effizienter und mit höherem Phosphorabtrennungsgrad zu separieren. Sie ist damit besonders für Schweinegülle geeignet.
Was bringt’s?
Die Pressschnecke ist robust, wartungsarm und hat vergleichsweise geringe Investitionskosten. Bis zu 40 % P-Abscheidung sind möglich, der TS-Gehalt der Festphase liegt zwischen 22 und 30 %. Das Verfahren ist gut geeignet für faserreiche Rindergülle und Gärreste. Die Dekanterzentrifuge erreicht eine höhere Nährstoffabscheidung von bis zu 80 % Phosphor und liefert noch trockenere Feststoffe, ist aber technisch aufwändiger und wartungsintensiver. Häufig wird das Verfahren deshalb mobil und überbetrieblich als Dienstleistung eingesetzt. Es ist besonders geeignet für Güllen und Gärreste mit geringem TS-Gehalt.
Was kostet’s?
Der Anschaffungspreis eines Dekanters liegt bei einer Durchsatzleistung von etwa 20 m³/h etwa beim Zwei- bis Dreifachen einer Pressschnecke. Bedingt durch einen höheren Energieverbrauch und einen höheren Wartungsaufwand sind auch die Betriebskosten beim Dekanter je nach Anwendung etwa zwei- bis viermal so hoch. Allerdings muss mit einem Dekanter für die gleiche Phosphor-Abscheidung rund 25 % weniger Gülle separiert werden.
Trocknung: Platz sparen, Transport steigern
Trocknungsverfahren ermöglichen eine deutliche Volumenreduktion und erleichtern die Nährstoffverlagerung über weitere Entfernungen. Bei der Trocknung werden mehr als 80 % des im Ausgangsmaterial enthaltenen Wassers entfernt.
Wie funktioniert’s?
Die Trocknung kann sowohl direkt am unseparierten Substrat als auch an der zuvor abseparierten Festphase erfolgen. Im Projekt MuD SlurryUpgrade werden beispielhaft zwei verschiedene Trocknungsverfahren untersucht und vorgestellt. Bei der Rührwerkstrocknung wird das Substrat in einer beheizten Wanne langsam durchmischt und schonend auf etwa 80 bis 90 % TS getrocknet. Die Abluftbehandlung mit Schwefelsäure bindet flüchtigen Stickstoff als Ammoniumsulfat, was sowohl Emissionen reduziert als auch die Düngung gezielt ergänzt. Die Abgastrocknung nutzt die bis zu 300 °C heißen Abgase aus dem Blockheizkraftwerk (BHKW) von Biogasanlagen, wodurch sich sehr kurze Trocknungszeiten ergeben. Bei der im Projekt begleiteten Anlage wurden durchschnittlich 89 % des ursprünglich enthaltenen Wassers entfernt. Dafür lag der Energieverbrauch - thermisch und elektrisch - auch leicht über dem der Rührwerkstrockner.
Was bringt’s?
Eine Trocknung des Substrats bietet sich insbesondere dann an, wenn Abwärme aus dem BHKW einer Biogasanlage verfügbar ist, zum Beispiel zur Einhaltung von Nutzungsquoten aus der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) und dem damit einhergehenden KWK-Bonus. Auch bei begrenzten Lager- oder Ausbringungskapazitäten kann Trocknen sinnvoll sein. Durch die Abluftreinigung bei der Trocknung steigt der Gehalt an Ammonium und Schwefel im Substrat. So entsteht ein mit Schwefel angereicherter Depotdünger mit agronomischen Vorteilen.
Was kostet’s?
Der Energiebedarf pro Tonne getrocknetem Substrat liegt je nach Verfahren bei rund 700 bis 800 kWh Wärme plus 34 bis 43 kWh Strom. Wartungs- und Kontrollaufwand sind bei beiden Systemen mit rund 45 Minuten/Tag vergleichbar. Zusätzlich fallen Kosten für Schwefelsäure an.
links: Pelletiertes getrocknetes Substrat.
Um das windanfällige getrocknete Substrat bei der Ausbringung besser handhaben zu können, kann es pelletiert werden.
Dies erhöht die Schüttdichte deutlich von etwa 250 bis 350 kg/m³ auf etwa 700 bis 750 kg/m³, was die Transportwürdigkeit verbessert und die Lagerung erleichtert. Dabei fallen jedoch zusätzliche Investitions- und Betriebskosten an.
Vakuumverdampfung: Mineral- aus Wirtschaftsdünger
Wer Nährstoffe weiter aufkonzentrieren möchte, kann auf die Vakuumverdampfung setzen - eine Technik mit vielversprechenden Möglichkeiten, besonders im Hinblick auf die Anforderungen der Düngeverordnung.
Wie funktioniert’s?
Nach der Separierung wird die flüssige Phase unter Vakuum eingedampft. Dabei wird Ammoniak mit Schwefelsäure zu einer Ammoniumsulfatlösung (ASL) umgesetzt, die etwa 3 % des Volumens ausmacht. Der verbleibende Dickschlamm mit rund 74 % Volumen ist als Depotdünger nutzbar. Das entstehende Kondensat, etwa 25 %, kann je nach Qualitätsnachweis als Betriebswasser eingesetzt werden.
Was bringt’s?
ASL mit einem Gehalt von 5 % Stickstoff und 6 % Schwefel gilt als hochwertiger Mineraldünger, fällt somit nicht unter die 170-kg-N-Grenze und lässt sich flexibel, beispielsweise über die Pflanzenschutzspritze, ausbringen. Der pH-Wert sollte auf 5,5 bis 6 eingestellt werden, um Ätzschäden bei der Blattdüngung zu vermeiden.
Dickschlamm ist ein transport- und lagerfähiger organischer Dünger mit Langzeitwirkung, der sich für die Flächenausbringung eignet. Kondensat kann als Spülwasser für die Anlage, zur Verregnung auf Flächen oder als technisches Wasser im Biogasanlagenprozess genutzt werden.
Was kostet’s?
Für die Vakuumverdampfung muss ein hoher technischer Aufwand betrieben werden, entsprechend hoch fallen die Investitionskosten aus. Der Energieverbrauch liegt mit etwa 96 kWh Wärme und 4,8 kWh Strom pro Tonne des aufbereiteten Gärrestes deutlich unter dem, der für eine Trocknung aufgewendet werden muss. Bei einem Durchsatz von rund 60 m³ wurden am Pilotbetrieb etwa 400 l Schwefelsäure pro Tag verbraucht. Die Wartungszeiten lagen bei ungefähr 30 Minuten täglich. Trotz hoher Investitionskosten kann eine Vakuumverdampfung sinnvoll sein - insbesondere bei Nährstoffüberschüssen und begrenzten Lagerungsmöglichkeiten, vorhandener Abwärme und wenn transportwürdige Düngeprodukte erzeugt werden sollen.
Fazit
Die Wahl des Aufbereitungsverfahrens muss betriebsindividuell erfolgen: Für kleinere Mengen und einfache Anwendungen ist eine Pressschnecke ideal. Für Biogasanlagenbetreiber, die eine Abwärmenutzung benötigen und Lagerraum einsparen wollen, könnte eine Trocknungsanlage interessant sein. Wer einen Überschuss in der Nährstoffbilanz und eine begrenzte Lagerkapazität hat, setzt auf eine Vakuumverdampfung, mit der ein aufbereitetes Produkt mit Mineraldüngerstatus (ASL) hergestellt werden kann, wodurch Mineraldünger eingespart und der betriebliche Nährstoffkreislauf geschlossen werden können. Die Investition in moderne Gülleaufbereitung lohnt sich durch geringere Transportkosten, höhere Düngeeffizienz und besseren Klimaschutz.
Sven Korte, Landwirtschaftskammer NRW,
Christin Meyer, Landwirtschaftskammer Niedersachsen