Aufbereitungsverfahren für Gärreste am Beispiel aktueller Forschungsergebnisse

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1 Aufbereitungsverfahren für Gärreste am Beispiel aktueller Forschungsergebnisse Fachtagung Pflanzenbauliche Verwertung von Gärrückständen aus Biogasanlagen in Berlin am Marius Kerkering 1

2 Gliederung 1 Zielsetzung der Gärrestaufbereitung 2 Übersicht der Verfahren 3 Separation am Beispiel Wendelfilter 4 Ammoniakstrippung 5 Ausblick und Fazit 2

3 1 Zielsetzung der Gärrestaufbereitung Hoher Flächenbedarf, insbesondere in viehveredlungsstarken Regionen Geringe Transportwürdigkeit der Gärreste Verringerung von Ausbringkosten, Reduktion von Lagerkosten Erzeugung von handelbaren Düngemitteln Effektivere Düngung (weniger Verluste) Vermeidung von Emissionen 3

4 2 Übersicht der Verfahren Teilaufbereitende Verfahren Separation (Entwässerung) Verdampfung (Einengung) Ammoniakentfernung (Strippung) Vollaufbereitende Verfahren Membranverfahren mit Aufbereitung der Flüssigkeiten bis zur Einleitfähigkeit Spezialverfahren mit Verdampfung und Einleitung der aufbereiteten Kondensate 4

5 2 Übersicht der Verfahren 5

6 2 Übersicht der Verfahren 6

7 2 Übersicht der Verfahren 7

8 3 Separation am Beispiel Wendelfilter Separationstechniken entwässern Gärreste Nährstoffe teilen sich unterschiedlich stark auf die erzeugte feste und flüssige Fraktion auf Phosphor, Magnesium und Calcium werden stärker in feste Fraktionen abgeschieden Stickstoff insb. Ammonium werden stärker in die flüssige Fraktionen abgeschieden Kalium teilt sich gleich auf Die Wahl der richtigen Separationstechnik entscheidet der Substrateinsatz und die Weiterverarbeitung der Fraktionen 8

9 Nährstoffbelastung [kg/ha a] 3 Separation am Beispiel Wendelfilter 300 Stickstoff- und Phosphorgrenzen bei Gärresten mit 100 % Silomais im Substratmix Stickstoffgrenze Stickstoff 0 % Schwein Phosphorgrenze Phosphor 0 % Schwein Biogasdichte [kw el /ha a] 9

10 Nährstoffbelastung [kg/ha a] 3 Separation am Beispiel Wendelfilter Stickstoff- und Phosphorgrenzen bei Gärresten bei Schweinegülle im Substratmix Hohe Abscheidegrade für Phosphor bei Biogasanlagen mit hohem Anteil an Schweinegülle im Substratmix Stickstoffgrenze Stickstoff 40 % Schwein Phosphorgrenze Phosphor 40 % Schwein Biogasdichte [kw el /ha a] 10

11 Nährstoffbelastung [kg/ha a] 3 Separation am Beispiel Wendelfilter Stickstoff- und Phosphorgrenzen bei Gärresten bei Rindergülle im Substratmix Hohe Abscheidegrade für Stickstoff bei Biogasanlagen mit hohem Anteil an Rindergülle im Substratmix Stickstoffgrenze Stickstoff 40 % Rind Phosphorgrenze Phosphor 40 % Rind Biogasdichte [kw el /ha a] 11

12 3 Separation am Beispiel Wendelfilter Charakteristika Separationstechniken Technik Durchsatz Investkosten Abscheidung Trockenrück Phosphor stand m³/h % % Bogensieb, << 30 % < 25 Trommelfilter Wendelfilter 1 2 < % < 25 Pressschnecke 4-15 > % Siebbandpresse 4 30 > % Dekanterzentrifuge > %

13 3 Separation am Beispiel Wendelfilter Pumpen der Vorlage über eine selbstansaugende Kreiselpumpe Austrag der Feststoffe über Förderschnecke Austrag der flüssigen Fraktion über ein laserperforiertes Filtersieb (80 oder 100 µm) Flüssige Fraktion wird über Vakuum und Pressen der Schnecke durch das Filtersieb gezogen 13

14 3 Separation am Beispiel Wendelfilter 14

15 3 Separation am Beispiel Wendelfilter 15

16 4 Ammoniakstrippung Vermeidung von Ammoniakemissionen Herstellung eines direkt handelsfähigen Stickstoff- Düngers (ASL, 40 %) Einsatz von Betriebsstoffen (Schwefelsäure, ggfs. Natronlauge) Verfahren mit Nutzung von Calsiumsulfat anstatt Schwefelsäure bekannt Strippung kann Bestandteil einer vollständigen Gärrestaufbereitung sein Verwertung der anfallenden Wärme in der Biogas- Verstromung (KWK) 16

17 4 Ammoniakstrippung Kolonnen mit Füllkörpern Desorption bei C Trockenrückstand 3-5 % TR Definierte Partikel unter 100 µm Kein Einsatz von Natronlauge zur ph-wert Anhebung Kein Einsatz von Entschäumern Reinigung mit Wasser 17

18 4 Ammoniakstrippung 18

19 Strippgrad (Ammoniakentfernung( [%] 4 Ammoniakstrippung 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Luft/Wasser-Verhältnis [m³/m³) 19

20 5 Ausblick und Fazit Gärrestaufbereitung und Wahl der richtigen Technik ist stark standortabhängig Optimierungspotenziale sind nach wie vor groß Der Wendelfilter erreicht bei Gärresten gute Separationsleistungen Die Größe der Technik ist auf den Bedarf einer Biogasanlage angepasst: Dadurch geringe Investkosten und geringe Stromkosten Die Ammoniakstrippung ermöglicht die Herstellung eines hochwertigen direkt handelsfähigen Düngemittels Der Einsatz von chemischen Hilfsstoffen kann begrenzt werden 20

21 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Die Ergebnisse zur Separationstechnologie werden in weiterführenden Projekten weiter vertieft: Wirtschaftsdünger als Silomaissubstitut (BMELV) Entwicklung einer neuartigen Separationstechnik (BMWi) Die Versuchsergebnisse wurden im Projekt Vorwettbewerbliche Entwicklung einer Anlage zur Aufbereitung von Gärresten zu Düngemitteln gemacht. Gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages 21