Rückgewinnung von Phosphor und Stickstoff aus flüssigen Gärprodukten

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1 Rückgewinnung von Phosphor und Stickstoff aus flüssigen Gärprodukten Dr. Jennifer Bilbao Fraunhofer IGB

2 Nährstoffmanagement Unsere Zielsetzung Entwicklung von Strategien und Technologien zur Rückgewinnung von mineralischen Nährstoffen und organischer Matrix aus Abwasser und organischen Reststoffen, um die Stoffkreisläufe in der Landwirtschaft zu schließen Fraunhofer IGB

3 Potenzielle Rückgewinnungsquellen und unsere Technologien Schlamm aus der Kläranlage Gülle Gärrest aus Biogasanlagen Organischer Abfall auf der Lebensmitteltechnologie ephos Gobi Fraunhofer IGB 3

4 Stand der Technik Gülle/ Gärrest Mikrofiltration Ultrafiltration Umkehr- Osmose Feste Fraktion Trocknung Flüssige Fraktion Bodenverbesserer Konzentrat Konzentrat Konzentrat Wasser Fraunhofer IGB 4

5 Herausforderung von Stand der Technik Schwerpunkt: minimalisierte Gärrest- und Güllebehandlung, kein Fokus auf Gewinnung von Produkten Fest-Flüssig-Trennung mit Hilfe von Additiven und/oder Flockungsmitteln Konzentrate sind nicht lagerfähig und können nur bedingt transportiert werden. Zusammensetzung der Konzentrate ist nicht definiert. Rückgewonnenes Wasser kann oft nicht in den Vorfluter geleitet werden. Verfahren ist kosten- und energieintensiv Fraunhofer IGB 5

6 Innovation Gärrest Säure Lauge Säure Festphase Konditionieren Grobefiltration Flüssigphase Mikrofiltration Phosphor- Rückgewinnung N- Rückgewinnung Trocknung mit überhitzem Dampf NH 3 Bodenverbesserer P-Dünger N-Dünger Bewässerungswasser Fraunhofer IGB 6

7 Innovation Organischer Bodenverbesserer P-Dünger Gärrest Partikelfreie Lösung Dünger-Produkte Leicht zu handhaben, gut lagerfähig, Mit der gängigen landwirtschaftlichen Technik ausbringbar Dünger an den Endkunden vermarktbar können compoundiert werden um Design-Dünger herzustellen N-Dünger Fraunhofer IGB 7 Bilder: Fraunhofer IGB

8 Produkt-Characterisierung P-salt (% weight ) P 2 O ± 1.8 N total 5.5 ± 3.4 K 2 O 3.8 ± 2.6 CaO 8.4 ± 4.06 MgO 6.5 ± 2.6 N-salt (% weight ) N total 18.8 S 23.9 Bodenverbesserer P 0.7 ± 0.2 N total 0.5 ± 0.1 K 1.5 ± 2.6 Ca 1.2 ± 0.4 Mg 0.4 ± 2.6 Fotos: Fraunhofer IGB Fraunhofer IGB 8

9 Produkt-Characterisierung Bewässerungs wasser (mg/l) P-PO ± 15 N-N 40.2 ± 29.7 K 4240 ± 1300 Ca 339 ± 122 Mg 55 ± 23.9 Die Konzentration an Schwermetallen liegt unter den Grenzwerten der Düngemittelverordnung Keine Ökotoxizität in Bioassays Produkte sind vergleichbar oder besser als konventionalen Dünger Fotos: Fraunhofer IGB Fraunhofer IGB 9

10 Mehrwert Modulare Technologie: je nach Rahmenbedingungen können konfiguriert und auch in bestehende Anlagen integriert werden. Robuste Technologiekomponenten für die Landwirtschaft. Technologie ist kosteneffizient. N-Emissionen bei der Lagerung wird vermieden. Prozess ist patentiert. Fraunhofer IGB 10

11 Pilotanlage in Kuperzell Kontinuerliche Pilotanlage für kg/h Gülle/Gärrest Fraunhofer IGB 11

12 Auswirkung und Marktrelevanz 100 Anlagen in Betrieb 5 Jahre nach Projektende (je Anlage m 3 /a) 2 Mt/a Reduktion von Gärrest 136 kt/a Organischer Bodenverbesserer 43 kt/a Ammonium- Sulfat 14 kt/a Phosphor- Salze Bilder: Fraunhofer IGB Fraunhofer IGB 12 8

13 Zusammenfassung Erfolgreiche der Anlage mit einer effizienten Steuerung und Automatisierungh Erfolgreiche Planung, Bau und Integration einer Pilotanlage (100 kg/h Gärrest) und Demonstationsbetrieb Bodenver besser Phosphor & Stickstoff Düngequalität Kosten (1) Carbon content > 60% Rückgewinnug > 90% Vergleichbar oder besser als konventionalen Dünger 9 15 /m /m 3 1) Einschließlich: OPEX, CAPEX, Abschreibungen, Zinsen (100% Schulden) und Einnahmen aus Produkten Fraunhofer IGB

14 Ausblick Prototyp mit 1 m 3 /h wird derzeit gebaut (Module: Fest-Flüssigtrennung und P-Rückgewinnung) Prototyp wird in Mai 2017 in Betrieb genommen Fraunhofer IGB 14 8

15 Danksagung Das diesem Bericht zugrundeliegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 03EK3525D gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor. Project BioEcoSIM receives funding from the European Union's Seventh Framework Programme (FP7/ ) under grant agreement n Kontakt Dr. Jennifer Bilbao Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB Abteilung Physikalische Prozesstechnik Gruppenleiterin Nährstoffmanagement Nobelstraße 12, Stuttgart, Germany Telefon Fax jennifer.bilbao@igb.fraunhofer.de Fraunhofer IGB