Gärreste mit neuen Techniken aufbereiten

Durch die räumliche Konzentration der Anlagen wie beispielsweise im Nordwesten Niedersachsens fallen die Rückstände aus der Vergärung nicht immer dort an, wo sie ackerbaulich sinnvoll verwertet werden können. Die 1.700 Biogasanlagen in Niedersachsen produzieren 17,9 Mio. t Gärrest (Nährstoffbericht 2021). Daraus resultiert ein Nährstoffanfall von knapp über 100.000 t Gärrest und knapp über 50.000 t Phosphor.

Phosphor ist nicht nur ein wichtiger Nährstoff, sondern auch eine begrenzte Ressource. Die Phosphorrückgewinnung aus dem Klärschlamm wird für größere Kläranlagen bereits ab 2029 Pflicht. Wie auch beim Klärschlamm, ist der Phosphor aus Biogas-Gärresten nicht direkt verfügbar. Um Phosphor chemisch binden und abscheiden zu können, ist eine Vorbehandlung erforderlich. Hierfür kommt die Ultraschall-Desintegration mit nachfolgender pH-Wert-Einstellung zum Einsatz.

Die Firma Poll Umwelt- und Verfahrenstechnik stellte in Osnabrück ein Verfahren zur Ultraschall-Desintegration vor. Bei der Behandlung der Biomasse öffnen sich die Zellen durch Kavitation, was bedeutet, dass dampfgefüllte Hohlräume in Flüssigkeiten gebildet und wieder aufgelöst werden. Dabei treten die Zellinhaltsstoffe aus und gehen in Lösung. Durch die Vergrößerung der Oberfläche nach dem Ultraschall-Aufschluss kann die zur Phosphorrückgewinnung eingesetzte Säure effizienter eingesetzt werden.

Auch der Phosphor aus den Zellen geht in die flüssige Phase über. Ein Teil des Phosphors ist auch an die Feststoff-Partikel gebunden. Mit Hilfe von CO2, etwa aus dem BHKW-Abgas, kann die Absenkung des pH-Wertes erfolgen. Die chemische Fällung des Ortho-Phosphats geschieht anschließend mit einer Calcium- oder Magnesiumverbindung. Dabei entsteht Magnesiumammoniumphosphat (MAP), das in einem externen Prozess zu Phosphorsäure weiterverarbeitet werden kann.

Eine andere Projektidee stellte Anke Ehbrecht vom Karlsruher Kompetenzzentrum für Materialfeuchte vor. Dabei sollen feste Gärreste thermochemisch behandelt werden, sodass die Nährstoffe in mineralische P-Dünger umgewandelt werden, die sowohl pflanzenverfügbar sind als auch den Vorgaben der Düngemittelverordnung entsprechen.

Damit erhöht sich die Transportwürdigkeit und ein handelbarer Dünger entsteht. Der getrocknete Gärrest wurde im Projekt in einem Pyrolyse-Drehrohrofen verbrannt. Die erzeugten Aschen enthalten für die landwirtschaftliche Verwendung interessante Phosphor- (20 Prozent P2O5) und Kalimengen (zehn Prozent K2O) bei guter Löslichkeit dieser Elemente.

Eine Technik zur Biomasse-Rückführung stellte Clemens Maier von der Firma Biogastechnik Süd vor. Die Technik besteht aus einer Einbindung eines Biomasserückführfilters in Kombination mit einer Nasszerkleinerung und einer Ultraschallbehandlung. Das Verfahren ist seinen Angaben zufolge in der Praxis erprobt und so auch zum Patent angemeldet. Der Biomasserückführfilter basiert auf der gängigen Separationstechnik. Der Pressschneckenseparator Sepogant Direkt wurde zum „Flüssig-Eindicker“ weiterentwickelt.

Bei dieser Variante wird Substrat aus dem Fermenter oder Nachgärer entnommen, um diesen direkt nach der Separation wieder mit der eingedickten Phase und den noch nicht vollständig vergorenen Faserstoffen wieder zu beschicken.

Durch das Verfahren des wiederholten Fütterns werden Einsatzstoffe gespart. Außerdem wird das Gaspotenzial des eingesetzten Substrates ausgeschöpft. Zudem wird der Behälterinhalt homogener, was die Laufzeit des Rührwerkes verkürzt und damit Stromkosten spart. Bei der Fütterung lassen sich Einsatzstoffe sparen und auch die gesamte Einbringtechnik wird weniger belastet.

Durch Einsatz eines Nasszerkleinerers sowie von Ultraschalltechnik soll sich die Wirksamkeit des Biomasserückführfilters noch weiter verbessern lassen. In einer herkömmlich betriebenen Biogasanlage findet ein Abbau der Organik von ca. 75 Prozent statt. Durch den Einsatz des Biomasserückführfilters in Verbindung mit einer Ultraschalltechnik steigt der Abbaugrad auf 90 Prozent. Die Biogasbildung aus dem eingesetzten Substrat kann damit deutlich erhöht werden. So wird kein Gaspotenzial verschenkt und die Verweilzeit des organischen Materials im Fermenter besser genutzt.

• Die Aufbereitung von Gärresten hat in den vergengen Jahren durch die Nährstoffproblematik an Bedeutung gewonnen.
• Neue Techniken versprechen die Aufbereitung zu handelbaren und pflanzenverfügbaren Nährstoffen.
• Durch Biomasserückführung in Fermenter oder Nachgärer lässt sich Substrat sparen.