Nährstoffgehalte und Biogaserträge separierter Gülle

Transkript

1 Nährstoffgehalte und Biogaserträge separierter Gülle Hans-Jörg Brauckmann der Universität Osnabrück Nährstoffmanagement von Wirtschaftsdüngern und Gärresten Hannover

2 Ausgangssituation

3 Ausgangssituation S. 55

4 Ausgangssituation

5 Ausgangssituation

6 Überregionale Kaskadennutzung Quelle: Warnecke et al. (2009)

7 Rindergülle - Nährstoffe Praxisversuch 2012 Hof Seebeck Forschungsstele Beverstedt-Bokel (FNB) Universität Osnabrück

8 Versuchsanordnung Zielvorgabe: stapelfähiges Gut mit einem Trockensubstanzgehalt von mindestens 25 % Wiederholungen: ein (Schweinegülle) bzw. drei (Rindergülle) Durchgänge à 45 Minuten Nährstoffbestimmung: Entnahme von Mischproben während der Separation. Ermittlung des Durchsatzes: Wägung der Güllefässer und der Mulde (Summe der Produkte = 100 % gesetzt) Ermittlung der Biogaserträge: praktischer Gärtest nach VDI-Richtlinie 4630 Abschnitt 7

9 Separatoren im Praxisversuch Rindergülle Fabrikat Typ Funktionsweise ITE GmbH AgraSEP Feinsieb + Pressschnecke Regenis GE Akkupress AL 200 Industrieausführung Pressschnecke FAN Separator GmbH PSS Pressschnecke UTS Products GmbH FSP A 52/15 Pressschnecke AgriKomp GmbH Quetschprofi Pressschnecke

10 Separatoren im Praxisversuch Schweinegülle Fabrikat Typ Funktionsweise Spaleck Zentrifuge N4 Zentrifuge Batch GEA Westfalia UFC Dekanter Gyllex AL-2 Agro A/S Pressschnecke FAN Separator GmbH PSS Pressschnecke Nock SP Pressschnecke Big Dutchman Optipress II Pressschnecke Anonym 1 ### Pressschnecke Anonym 2 ### Pressschnecke

11 Abscheidegrad (FM) in die Feste Fraktion und deren Trockensubstanzgehalt Mittelwert (n=3)." Abtrennung FM [%] ITE Reg. GE FAN UTS AgriK TS [% i. d. FM] Abtrennung TS

12 Abscheidegrad (FM) in die Feste Fraktion und deren Trockensubstanzgehalt." Abtrennung FM [%] SPA GEA GYL FAN NOC BIG AN1 AN TS [% i. d. FM] Abtrennung TS

13 Abtrennungsgrad Rindergülle Mittel aus 5 Separatoren und Standardabweichung

14 Abtrennungsgrad Schweinegülle Pressschnecke Haverbeck

15 Abtrennungsgrad Schweinegülle Zentrifuge Haverbeck

16 Hauptnährstoffgehalte der Rindergülle und der Separationsprodukte Mittel der 5 Separatoren 7,0 6,0 kg / t 5,0 4,0 3,0 4,0 3,6 Rohgülle Flüssige Fraktion Feste Fraktion davon Ammonium-N Datenreihe5 2,0 1,6 Datenreihe6 1,0 0,0 1,6 Gesamtstickstoff Stickstoff (N) Phosphor Phosphat (P 2 O 5 ) Kalium Kalium (K 2 O)

17 Hauptnährstoffgehalte der Rindergülle und der Separationsprodukte Mittel der 5 Separatoren 7,0 6,0 kg / t 5,0 4,0 3,0 4,0 3,8 3,6 3,8 Rohgülle Flüssige Fraktion Feste Fraktion davon Ammonium-N Datenreihe5 2,0 1,6 1,6 Datenreihe6 1,0 0,0 1,6 1,7 Gesamtstickstoff Stickstoff (N) Phosphor Phosphat (P 2 O 5 ) Kalium Kalium (K 2 O)

18 Hauptnährstoffgehalte der Rindergülle und der Separationsprodukte Mittel der 5 Separatoren 7,0 6,0 5,3 kg / t 5,0 4,0 3,0 2,0 4,0 3,8 1,6 1,6 2,1 3,6 3,8 3,2 Rohgülle Flüssige Fraktion Feste Fraktion davon Ammonium-N Datenreihe5 Datenreihe6 1,0 0,0 1,6 1,7 1,3 Gesamtstickstoff Stickstoff (N) Phosphor Phosphat (P 2 O 5 ) Kalium Kalium (K 2 O)

19 Hauptnährstoffgehalte der Schweinegülle und der Separationsprodukte Pressschnecken Mittel der 6 Separatoren 8,1 5,4 5,3 5,7 4,2 4,2 3,8 2,6 2,2 3,0 3,0 2,5 Gesamtstickstoff (N) Phosphor (P 2 O 5 ) Kalium (K 2 O)

20 Hauptnährstoffgehalte der Schweinegülle und der Separationsprodukte Zentrifugen Mittel der 2 Separatoren 15,6 9,8 5,4 5,4 4,2 4,1 3,9 2,6 3,0 2,7 3,0 0,85 Gesamtstickstoff (N) Phosphor (P 2 O 5 ) Kalium (K 2 O)

21 Überregionale Kaskadennutzung LUFA Nord-West

22 Überregionale Kaskadennutzung LUFA Nord-West

23 Spezifischer Biogasertrag und Aschegehalt Spezifischer Biogasertrag Aschegehalt Spez. Biogasertrag [l n /kg ots] Roh- Dünne Feste Dünne Feste Roh- Dünne Feste gülle Fraktion Fraktion gülle Fraktion Zentrifuge Pressschnecke Pressschnecke Schweinegülle Rindergülle Aschegehalt [% i.d. TM]

24 Biogasertrag bezogen auf die Trockenmasse und Methangehalt Biogasertrag bezogen auf TS Methangehalt Biogasertrag [l n /kg TS] Roh- Dünne Feste Dünne Feste Roh- Dünne Feste gülle Fraktion Fraktion gülle Fraktion Zentrifuge Pressschnecke Pressschnecke Schweinegülle Rindergülle Methangehalt [Vol %]

25 Methangehalt im Biogas 50 % des organischen Stickstoffs in der Rindergülle sind in mikrobieller Biomasse gebunden (Jost 2011) Quelle: Hoppenheidt (2010)

26 Biogasertrag bezogen auf die Trockenmasse und Methangehalt Biogasertrag bezogen auf TS Methangehalt Biogasertrag [l n /kg TS] Roh- Dünne Feste Dünne Feste Roh- Dünne Feste gülle Fraktion Fraktion gülle Fraktion Zentrifuge Pressschnecke Pressschnecke Schweinegülle Rindergülle Methangehalt [Vol %]

27 Methanertrag bezogen auf die Trockenmasse und TS-Gehalt Methanertrag bezogen auf TS Trockensubstanzgehalt Methanertrag [l n /kg TS] Roh- Dünne Feste Dünne Feste Roh- Dünne Feste gülle Fraktion Fraktion gülle Fraktion Zentrifuge Pressschnecke Pressschnecke Schweinegülle Rindergülle Trockensubstanzgehalt [%]

28 Methanertrag der Frischmasse Methanertrag [l n /kg FM] Methanertrag bezogen auf FM Roh- Dünne Feste Dünne Feste Roh- Dünne Feste gülle Fraktion Fraktion gülle Fraktion Zentrifuge Pressschnecke Pressschnecke Schweinegülle Rindergülle Trockensubstanzgehalt [%]

29 Methanertrag der Frischmasse Methanertrag [l n /kg FM] Vergleichswerte Albers Methanertrag bezogen auf FM und Gers-Grapperhaus unveröff. 39 l n CH 4 /kg FM l n CH 4 /kg FM l n CH 4 /kg FM Roh- Dünne Feste Dünne Feste Roh- Dünne Feste gülle Fraktion Fraktion gülle Fraktion Zentrifuge Pressschnecke Pressschnecke Schweinegülle Rindergülle Trockensubstanzgehalt [%]

30 Fazit Beim Einsatz von Pressschneckenseparatoren ist die Dünne Fraktion hinsichtlich der Düngung wie die Rohgülle einzusetzen Besser rühr- und pumpbar Infiltriert schneller in den Boden Beim Einsatz von (Dekanter-)Zentrifugen ist die Dünne Fraktion v.a. an P 2 O 5 abgereichert (Schweinegülle) Das Lagervolumen reduziert sich nur durch die abgefahrene Menge von Feststoffen (4-13 % Schweinegülle, bis 25 % Rindergülle) Die Feste Fraktion kann eingesetzt werden als: Einstreu (Rinder) Dünger: langsam wirkender organischer Dünger, vergleichbar mit Festmist oder Kompost à humuswirksam Substrat für Biogasanlagenà Schweinegülle: 7 x höherer Methanertrag als Rohgülle Rindergülle: 2 x höherer Methanertrag als Rohgülle

31 Ausblick Technik zur Gülleseparation wird von vielen Herstellern angeboten Zahlreiche Projekte im Aufbau direkte Abgabe von Milchviehbetrieben zu Biogasanlagen Großprojekt Agravis in Dorsten 3,5 MW aus Mist, Gülle und Güllefeststoffen Transport der Gärreste u.a. mittels Schiffen Umfangreiche Erfahrungen zur Vergärung von Güllefeststoffen v.a. in Dänemark primäres Ziel à Nährstoffmanagement Weitere Einsatz von Güllefeststoffen unter den Bedingungen des EEG 2014 vor allem in bestehende Biogasanlagen zu erwarten

32 Verbundprojekt Nutzung von separierter Rindergülle als alternatives Gärsubstrat in der Biogasproduktion: technische Möglichkeiten und ökonomische Bewertung Georg-August-Universität Göttingen Department für Agrarökonomie und Rurale Entwicklung Betriebswirtschaftslehre des Agribusiness Universität Osnabrück gefördert durch das Beschlusses des aufgrund eines Deutschen Bundestages

33 Vielen Dank an die Familie Stegen und ihr Team, an Dirk Albers und seine Mitarbeiter, an Andreas Hothan, Dominik Baumgarten, Johanna Hering und Frederik Kathöfer und Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit! Dr. Hans-Jörg Brauckmann Tel.: Mobil:

34 Zur Diskussion einige zusätzliche Folien

35 Ausgangs TS: 34,3 % Lagerung aerob: Selbsterwärmung Umgebungstemperatur: 2 I und II Parallelen einer Pr

36 Lagerung aerob: Selbsterwärmung Ausgangs TS: 20,6 % Umgebungstemperatur: 21 C I und II Parallelen einer Probe

37 Lagerung - aerob Versuchsansatz Schweinegülle Feste Fraktion 1 Schweinegülle Feste Fraktion 2 Laufzeit 33 Tage 44 Tage TS (Beginn) 34,3 % 20,6 % ots-verlust 36,0 % 26,7 % Spez. Methanertrag Ausgang Spez. Methanertrag n. Erwärmung 162 l N CH 4 /kg ots 165 l N CH 4 /kg ots 126 l N CH 4 /kg ots 118 l N CH 4 /kg ots Methanverlust gesamt 50 % 48 %

38

39 Lagerung auf Siloplatte unter Folie absolute Temperatur

40 Lagerung auf Siloplatte unter Folie Keine Erwärmung durch luftdichte Abdeckung Sauerstoffmangel? Silierung? - Keine Gärsäuren nachweisbar Weitere Informationen in: A. Hothan, H.-J. Brauckmann & G. Broll (2013): Influence of storage on methane yields of separated pig slurry solids. Biomass & Bioenergy 52,