Seuchen- und Umwelthygienische Aspekte von Biogasanlagen

Transkript

1 Fachbereich Veterinärmedizin, Seuchen- und Umwelthygienische Aspekte von Biogasanlagen Uwe Rösler

2 Biogasanlagen für die Verwertung organischer Materialien als Gärprodukte (e.g Methan) und Komposte Seite 2

3 Rechtliches für die Verwertung organischer Materialien als Komposte und Gärprodukte Abfallrechtliche Regelungen Hygienevorschriften für Tierische Nebenprodukte Düngemittel- rechtliche Regelungen KIRSCH, 2006 Seite 3

4 Rechtliches Zuordnung der Einsatzstoffe in Rechtsbereiche Stoffe, ausschließlich pflanzlichen Ursprungs Stoff, mit Anteilen tierischen Ursprungs Stoff weist keine Abfalleigenschaften auf (NaWaRo) Stoff weist Abfalleigenschaften auf Stoff unterliegt nicht der EG-VO 1069/2009 Stoff unterliegt der EG-VO 1069/2009 Richtlinie für Abfälle Kreislaufwirtschafts- Abfallgesetz (KrW/AbfG), Bioabfallverordnung (BioAbfV) EG-VO 1069/2009, TierNebG, TierNebV Düngemittelverordnung, Düngeverordnung mod. nach KIRSCH, 2006 Seite 4

5 Risiken einer Biogasanlage Umweltygienische Risiken Risiko?! Seuchenhygienische Risiken Unfall-Risiken

6 Seuchen- und Umwelthygienische Risiken Human- und Tierpathogene Pflanzen-Pathogene Sonstige Umwelt-Risiken Bakterien Tierpathogene Zoonoseerreger Multiresistente Erreger Pilze Viren? Parasiten? Bakterien Pilze Viren? Parasiten? Unkrautsamen? Chemische Verbindungen mit Risikopotenzial Bakterielle Toxine Gerüche Mykotoxine Antibiotika und andere Arzneistoffe Allergisierende Stoffe Erreger-assoziierte Hygienerisiken können durch geeignete Behandlungsverfahren minimiert werden!

7 Hygienerisiken Vorkommen von Tierseuchen- und Krankheitserregern in Gülle und TNBs Erreger Salmonella enterica Escherichia coli (ESBL) Yersinia enterocolitica Campylobacter spec. Klassische enteritische Zoonoseerreger Clostridium spec. C. perfringens C. botulinum C. difficile Erysipelothrix rhusiopathiae Leptospira interrogans Listeria monocytogenes Staph. aureus (MRSA) Enterococcus spec. (VRE) Brucella spp. MKS ESP/ASP Klassische Tierseuchenerreger Seite 7

8 Hygienerisiken Seite 8

9 Hygienerisiken Inaktivierungskinetik bakterieller, viraler und parasitärer Erreger abhängig von Art (Betriebstemperatur) der Anlage Mesophile Anlagen Termophile Anlagen C C Seite 9

10 Inaktivierungszeiten in Biogasanlagen D-Werte (in h) von Bakterien in Co-Fermentationsanlagen (BÖHM et al., 2000) D-Wert = Dezimalreduktionszeit Mesophile A. Thermophile A. EHEC 78,48 0,08 Salmonella Senftenberg 56,40 0,11 Enterococcus faecalis 186,24 1,70 Seite 10

11 Inaktivierungszeiten in Biogasanlagen D-Werte (in h) von Viren in Co-Fermentationsanlagen (BÖHM et al., 2000) Temperatur 55 C Parvovirus (Schwein) MKS-Virus ESP AK ASP ca. 6 h ca. 12 min ca. 12 min ca. 6 min ca. 12 min Seite 11

12 TCID 50 /germ carrier Inaktivierungszeiten in Biogasanlagen Temp. 54, log 10 PFU/ml or log Exposure time (hours) TCS FKS enr. BPV FKS native S. senft. ERV ECBO Reduction of different test germs in a thermophilic biogas plant (cattle slurry, 54,5 C; FKS: Fecal streptococci; BPV: Bovine Parvovirus; S. senft.: Salmonella senftenberg; ERV: Equine Rhinovirus; ECBO: Bovine Enterovirus) (BÖHM et al., 2000) Seite 12

13 Inaktivierungszeiten in Biogasanlagen Tenazität von Salmonella senftenberg und Coliphagen in einer Praxisanlage bei Temperaturen zwischen C für 24 h; Ausgangskonzentration der Salmonellen 3,3 x 10 8 KBE/g Gülle Coliphagen 1,3 x 10 8 pro g Gülle (ADE-KAPPELMANN, 2004) Salmonellen qualitativ quantitativ Coliphagen 24h qualitativ quantitativ 1a - n.n 1a + 5,0x10 3 1b - n.n 1b + 3,3x10 4 2a - n.n 2a + 1,8x10 4 2b - n.n 2b + 1,8x10 5 3a - n.n Coliphagen 48 h 3b - n.n 1a + 5,2x10 3 4a + 0,36x10 0 1b + 1,3x10 3 4b - n.n 2a + 1,5x10 3 5a + 2,3x10 0 2b + 8,0x10 3 5b - n.n n.d n.d n.d Seite 13

14 Inaktivierungszeiten in Biogasanlagen Tenazität von Kryptosporidien (Meyer, 2002) Mesophile Biogasanlage (38-43 C) = keine Abtötung der Kryptosporidien innerhalb von 24 Stunden Thermophile Biogasanlage (55 C) = fast vollständige Abtötung innerhalb 24 Stunden vollständige Abtötung innerhalb 48 Stunden Seite 14

15 Risikominimierung Co-Fermentationsanlagen (mit Speiseabfällen/Nebenprodukten) (Anhang 2 der BioAbfV) Mesophile Anlagen: Vorbehandlung der Bioabfälle eine Stunde bei 70 C, oder Nachbehandlung der Gärrückstände für eine Stunde bei 70 C, oder Kompostierung (aerobe Nachrotte) der festen Gärrückstände Thermophile Anlagen: 55 C über einen zusammenhängenden Zeitraum von 24 Stunden sowie eine Verweilzeit im Reaktor von mindestens 20 Tagen, sonst Nachbehandlung der festen Gärrückstände für eine Stunde bei 70 C. Seite 15

16 Risikominimierung Diese Maßgaben nach BioAbfV gelten jedoch nicht für Wirtschaftsdünger (Gülle und Festmist) in landwirtschaftlichen Kofermentationsanlagen! Aber auch hier Empfehlung: Vorbehandlung der Bioabfälle eine Stunde bei 70 C, oder Nachbehandlung der festen Gärrückstände für eine Stunde bei 70 C, oder Kompostierung (aerobe Nachrotte) der festen Gärrückstände Seite 16

17 Wie effektiv ist die Nachbehandlung? Inaktivierung von verschiedenen Testbakterien während der Erhitzung des Materials im Hygienisierungsbehälter Drca, 2007 Seite 17

18 Wie effektiv ist die Nachbehandlung? Inaktivierung von verschiedenen Testviren während der Erhitzung des Materials im Hygienisierungsbehälter Drca, 2007 Seite 18

19 Wie effektiv ist die Nachbehandlung? Clostridien? Nachweis von C. chauvoei Bagge, 2009 Bacillus spec.? Bekanntermaßen deutlich höhere Temperaturresistenz aber keine Vermehrung.. Seite 19

20 Verfahrensprüfung TNP Nach VO (EG) Nr. 208/2006 Mit der Validierung des geplanten Verfahrens muss nachgewiesen werden, dass das Verfahren folgende Gesamtrisikominderungen erreicht: bei thermischen und chemischen Verfahren durch: Verminderung von 5 log10 von Enterococcus faecalis oder Salmonella Senftenberg (DSM775W, H 2 S negativ), Verminderung des Infektiositätstiters von thermoresistenten Viren, wie z.b. Parvovirus um mindestens 3 log10 Prüfkörper zur Validierung von Biogas- und Kompostieranlagen

21 Rest-Risiko?! Umwelthygienische Fragen: Was geschieht mit Arzneimitteln und Antibiotika? Resistenzinduktion Abbau (Seuchen-) Hygienische Fragen: Clostridien-/Botulismus-Problem Was geschieht im Tierseuchenfall? Keine ausreichende Inaktivierung zu gewährleisten Mögliches alternatives/komplimentäres Verfahren zur Dungpackung und Gülle-Desinfektion

22 Desinfektion von Biogasanlagen im Tierseuchenfall Umwelthygienische Fragen: Was geschieht mit Arzneimitteln und Antibiotika? Resistenzinduktion Abbau (Seuchen-) Hygienische Fragen: Clostridien-/Botulismus-Problem Was geschieht im Tierseuchenfall? Keine ausreichende Inaktivierung zu gewährleisten Mögliches alternatives/komplimentäres Verfahren zur Dungpackung und Gülle-Desinfektion

23 Desinfektion von Biogasanlagen im Tierseuchenfall gemäß Desinfektions-RL (BMEL) Gärreste (Festmist, Streu, Futterreste): Düngerpackung unter Zusatz eines geeigneten Desinfektionsmittels idr Branntkalk in einem Verhältnis von 100 kg auf 1 m³ Mist, gründlich und gleichmäßig vermischt und durchfeuchtet Folienabdeckung Lagerzeit mindestens 5 Wochen danach sofort unterpflügen oder mindestens 10 Wochen zu lagern. Seite 23

24 Richtlinie des BMELV über Mittel und Verfahren für die Durchführung der Desinfektion bei anzeigepflichtigen Tierseuchen Biotechnische Verfahren unter Nutzung der Biogasanlage: a) die aerob-thermophile Güllebehandlung mesophile Biogasanlagen bei diesem Verfahren wird Luft in die Gülle eingebracht und damit ein Teilabbau organischer Substanzen durch Oxydationsprozesse bei gleichzeitiger Wärmegewinnung erreicht; b) die anaerobe, alkalische, thermophile Güllefaulung thermophile Biogasanlagen mit 55 C; Zeiten nicht festgelegt. Aber Haltezeit von 1 Tag (Batch-Verfahren) bei 55 C empfehlenswert plus 20 Tage Gesamtverweilzeit. c) die Güllepasteurisierung bei allen Anlagentypen mgl. Seite 24

25 Richtlinie des BMELV über Mittel und Verfahren für die Durchführung der Desinfektion bei anzeigepflichtigen Tierseuchen d) chemische Desinfektion mesophilen Biogasanlagen - 40 %-ige Kalkmilch (60 kg/m3), Kalkstickstoff (20 kg/m3) Empfehlung - Formalin (15 kg/m3), - 50%-ige Natronlauge (30 l/m3) - 15%-ige Peressigsäure (30 l/m3) Schaumbildung! Seite 25

26 Richtlinie des BMELV über Mittel und Verfahren für die Durchführung der Desinfektion bei anzeigepflichtigen Tierseuchen e) Langzeitlagerung Sie kann nach der Richtlinie des BMELV zur Anwendung kommen, wenn eine Desinfektion nicht durchführbar ist und diese Möglichkeit bei den Anweisungen für die einzelnen Tierseuchen ausdrücklich erwähnt wird, dies ist der Fall bei der - Ansteckenden Schweinelähmung, - AK, - MKS, - Vesikulären Schweinekrankheit, ohne dass die Lagerungsdauer festgelegt wird, bei der - ASP/KSP mit einer Lagerungsdauer im Sommerhalbjahr von zwei und im Winterhalbjahr von drei Monaten. Seite 26

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!