Entwicklung eines enzymbasierten Kombinationspräparates und eines Anwendungsverfahrens zur Optimierung der Aufbereitung von Wirtschaftsdüngern (eN-Selekt)
Laufzeit: 04/2020 - 09/2022
In der Landwirtschaft typische Wirtschaftsdünger wie Gülle, Mist und Gärreste aus Biogasanlagen können aufgrund bestehender regionaler Gefälle in Aufkommen und Bedarf an Nährstoffen ein großes Problem darstellen. Zum einen können sich weite Transportwege ergeben, um die gesetzlich geforderte gleichmäßige Nährstoffverteilung zu erreichen. Zum anderen ist trotz großer Mengen an nutzbaren Wirtschaftsdüngern meist eine zusätzliche Düngung erforderlich, da deren Mindestwirksamkeit geringer als bei mineralischen Düngern ist. Ziel der Forschungskooperation war die Entwicklung eines innovativen enzymatischen Kombinationspräparates inklusive eines Verfahrens verbesserter Nährstoffverteilung in den Fraktionen – denn mit praxisüblichen Techniken zur Separation von Gärresten aus Biogasanlagen (in der Regel handelt es sich dabei um einen Pressschneckenseparator, gefolgt von einer Dekanterzentrifuge als optionale zweite Stufe) ist eine gezielte Verschiebung von Nährstoffen nicht möglich. Die entwickelte Produkt-/Verfahrenskombination setzt an dieser Stelle an. Im Gärrest enthaltene Nährstoffe, neben Ammonium-Stickstoff insbesondere Phosphat, werden freigesetzt und in Form von Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP) gebunden, damit sie in die feste Gärrest-Fraktion verschoben werden können. Dadurch sollen die Entsorgung der flüssigen Fraktion erleichtert und die Düngerqualität der festen Fraktion erhöht werden.
Vom Projektpartner Biopract GmbH entwickelte Enzympräparate waren hinsichtlich der genannten Zielstellung zu untersuchen und zu einem Endprodukt zu kombinieren. Dabei wurden die genannten praxisüblichen Aufbereitungsverfahren simuliert. Im Technikums-Versuch zur Separation von Gärresten aus Praxisbiogasanlagen kamen eine hydraulische Obstpresse („GP-12s“, SIA Apple Press Ltd.) in Kombination mit einer Dekantierzentrifuge („MD 60-Sn“, Lemitec GmbH) zum Einsatz. Mit Hilfe des entwickelten Kombinationspräparates war die Konzentration an gelöstem Phosphat im Gärrest um bis zu 14 % zu erhöhen. Das Präparat führte außerdem zur Verringerung des zur Durchmischung des Gärrestes benötigten Kraftaufwands um bis zu 31 %. Eine Reduzierung des Energiebedarfs der genutzten Dekantierzentrifuge um 7 % wurde ebenfalls beobachtet. Mit der Kombination aus Produkt und Verfahren konnte die Konzentration an Ammonium-Stickstoff in der separierten flüssigen Fraktion gegenüber dem Input-Gärrest um bis zu 31 % reduziert werden; höhere Werte von bis zu 53 % sind prinzipiell möglich. Die erreichten Faktoren der Nährstoff-anreicherung in der festen Gärrestfraktion lagen bei 3,3 (Ammonium-Stickstoff) bzw. 10,7 (gelöstes Phosphat).
Eine gezielte Verschiebung von Nährstoffen konnte demonstriert werden, wobei die Separationsleistung der genutzten Verfahren nicht beeinträchtigt wurde. Die MAP-Fällung war unter den Prozessbedingungen im Gärrest gut durchführbar, allerdings war der festgestellte Bedarf an Phosphat mit theoretisch bis zu 6,8 g je g Ammonium-Stickstoff hoch und erfordert noch eine entsprechende Ergänzung bzw. Optimierung des Prozesses.
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand
(ZIM) des BMWK, Modul Kooperationsprojekte
AiF Projekt GmbH
Biopract GmbH, Berlin
Dr.-Ing. Patrice Ramm
.png)
.png){kind=icon}
