Eigenschaften und Einsatz der Gärreste in der Pflanzenproduktion

Transkript

1 Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Eigenschaften und Einsatz der Gärreste in der Pflanzenproduktion G. REINHOLD Vortrag auf dem KONaRo-Fachgespräch 25. Oktober 2005 Bernburg Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt

2 Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft Eigenschaften und Einsatz der Gärreste in der Pflanzenproduktion KoNaRo - Fachgespräch Biogas Schwerpunkt: Verwertung der Gärreste Dr. Gerd Reinhold 1 EEG Novelle (2004)! Einsatz von NAWARO Flächenbindung, Stillegungsflächen, Energiepflanzenprämie, keine Nährstoffabfuhr!Bau neuer Anlagen Innerhalb u. außerhalb der Landwirtschaft??, Leasing- und Finanzierungsmodelle! Weg vom Bioabfall 2

3 Ko-Substrate: NAWARO (Silage, Getreide,...) Biogas BHKW-Anlage G Vorgrube C! Stromeinspeisung! Wärmenutzung Reaktor N, P, K, Mg Biogasgülle Wirtschaftsdüngermanagement 3 Substratbedingte Biogasbildung erfasste Anlagen, 825 ha NAWARO 65% 13% 22% Wirtschaftsdünger NAWARO Bioabfall erfasste Anlagen, 5000 ha NAWARO 52% 45% 3% Wirtschaftsdünger NAWARO Bioabfall 4

4 Verfahren für NAWARO Nassvergärung! Durchfluss-Verfahren! Speicher-Durchfluss- Verfahren! Speicher-Verfahren Trockenvergärung! Durchfluss-Verfahren! absätzige Verfahren (Batch) Arbeitsablauf Füllen Inertisieren Vergären Entleeren (0,5 Tage) (Stunden) ( Tage) (0,5 Tage) 5 Gülle Stallmist Biomasse Kohlenhydrate Fette Eiweiße 1. Stufe Aufspaltung der Makromoleküle Zucker Fettsäuren Aminosäuren Basen Biogaserzeugung 2. Stufe Vergärung der Spaltprodukte Carbonsäuren Gase Alkohole 3. Stufe Bildung von methanogenen Substraten Essigsäure Wasserstoff Kohlendioxid 4. Stufe Biogasbildung Biogas Methan Kohlendioxid hydrolytische fermentative acetogene methanogene Bakterien Bakterien Wirkung auf das Substrat TS-Abbau von 11,3 % auf 5,58 % C-Abbau von 48,3 g/l auf 20,4 g/l Fettsäureabbau von 7,23 g/l auf 0,33 g/l 6

5 Stickstoffbilanz in Thüringer BGA Nt (% in der FM) Ausgangssubstrat Biogasgülle 1,00 Mittel: 4,58 % 4,24 % 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 Einzelanlage 7 Anteil des NH 4 -N am N t NH 4N / N Ausgangssubstrat Biogasgülle 100% Mittel: 44,9 % 63,5 % 80% 60% 40% 20% 0%!Mehrertrag möglich (N Pflanzenverfügbarkeit steigt) Einzelanlage 8

6 ph-wertveränderungen im Substrat ph-wert Ausgangssubstrat Biogasgülle 10 9,5 9 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 Mittel: 6,71 7,90! Gefahr von NH4-N --Verlusten Einzelanlage 9 Maßnahmen zur Emissionsminderung Abkühlung der Biogasgülle - vor Einleitung in nicht abgedeckte Lagerungsbehälter - vor der Applikation (zwingend) Einleitung unter Flüssigkeitsniveau Homogenisierung nur vor der Ausbringungsperiode Nutzung von Schutzpflanzungen u. ä. zur Emissionsminderung 10

7 Gasförmige Emissionen bei der Lagerung (Clemens et. al. 2001) CO2-Äquivalente (mg/m² h) Rohgülle NH3 - bedingt Rohgülle mit Strohabdeckung CH4 - bedingt Biogasgülle 11 Hygienischer Status in den BGA (KBE/g) Ausgangssubstrat Faulschlamm Gesamt Coliforme E. coli Fäkalstreptokokken

8 Wirkung der Biogaserzeugung auf die Gülleeigenschaften physikalische Veränderungen dünnflüssiger (schnelleres Einsickern, Ablaufen von den Pflanzen)! reduzierte N-Verluste Umwelteffekte CO 2 -Emissionsvermeidung (Energieaspekt) geringere Schadstoffemission Geruchsabbau Hygienisierung Unkrautsamenvernichtung 13 Einsatzhäufigkeit der Substrate (Thüringen Anlagen) Einsatzhäufigkeit (% der Anlagen) 100% 80% 60% 40% 86% 33% 81% 40% 56% 20% 0% 16% 12% HTK/BTS Stallmist Maissilage AWS GPS 5% Getreide Bioabfall 2% 14

9 Substratauswahl 70 % Abbau der organischen Trockenmasse Silage 32 % TM kg/m³ % TM 11 % TS Volumenreduzierung auf ca. 85 bis 75 % 0 vor nach vor nach der Vergärung 15 Substratauswahl 70 % Abbau der organischen Trockenmasse Silage Getreide kg/m³ % TS 86 % TS Abbau zu Biogas % TS 65 % TS vor nach vor nach der Vergärung Trockenmasse Wasser Trockenmasse Wasser Volumenreduzierung auf ca. 25 bis 40 % 16

10 Wirkung des EEG Einsatz von NAWARO Nährstoffzufuhr beachten Masseabbau der NAWAROs (Stoffunterschiede) 17 Masseabbau in Biogasanlagen 1 0,8 Masseabbau auf m³/t Masseabbau um % 100% 80% Masseabbau 0,6 0,4 60% 40% 0,2 20% 0 0% Stallmist HTK Mais-Silage GPS CCM Getreide 18

11 Einsatz von Biogasgülle Lagerung Vermeidung von N-Verlusten (Einleitung unter der Flüssigkeitsoberfläche, Abkühlung, Schwimmschicht,...) Lagerraumbedarf der Ko-Substrate beachten Maissilage 1t = 1 m³, Getreide 1 t = 0,5 m³ Düngeplanung Erhöhter NH 4 -N beachten (Grenze 40 kg/ha, N-Verfügbarkeit) Nährstoffe der Ko-Substrate! Einsatzmengen 1 ha Mais, 400 dt/ha! 35 m³ Biogasgülle bzw. 1 ha Düngung mit 170 kg N/ha 1 ha Getreide, 65 dt/ha! 2,6 m³ Biogasgülle bzw. 1 ha Düngung mit 110 kg N/ha Applikation Emissionsmindernde und emissionsarme Verfahren nutzen 19 Rechtliche Substrateinordnung Vergärung von Beispiel Bezeichnung Düngemittelrechtliche Einstufung Dü- MV Rechtsrahmen Bio- AbfV EG-VO 1774 Wirtschaftsdünger (WD) WD mit landw. erzeugter Biomasse Landw. erzeugter Biomasse WD und/oder landw. erzeugter Biomasse mit Zuschlagstoffen nach DüMV Anlage 2 Tab. 12 sowie Bioabfällen nach BioAbfV Anhang 1 Rindergülle (RG) RG + Siloabraum Maissilage RG + Glycerin oder Maissilage + Fleischknochenmehl Biogasgülle Wirtschaftsdünger organischer NPK- Dünger (flüssig) bei Inverkehrbringen Gärprodukt Ja nein Ja nein ja bei Vergärung tierischer Nebenpro dukte 20

12 Aufbereitung von Biogasgülle " Vermeidung von NH 4 -N Verlusten " große Biogasanlagen in tierreichen Regionen! begrenzte Ackerflächen zum Aufbringen von Gülle und Gärresten " Stickstoffhemmung durch Aufkonzentration der Gärreste (Rezirkulation in der Monovergärung bzw. N-reiche Substrate) " Minderung des Wassereinsatzes (Lager- und Applikationskosten bzw. Ziel: Trockenvergärung) " ggf. Einhaltung von Schwermetallgrenzwerten 21 Zusammenfassung - verstärkte Einführung der Biogastechnik in den nächsten Jahren und NAWARO-Einsatz - Beachtung der Eigenschaftsänderungen - N-Bindungsformen, Emissionsverhalten, Nährstoffzufuhr, Hygiene,...! siehe TLL Merkblatt ( - Klärung von für überzogene Forderungen - z.b. EU 1774, Schwermetallegrenzwerte - Einhaltung der gesetzlichen Forderungen (DVO, DüMV, TA-Luft,...)! siehe TLL Merkblatt ( 40 kg Ammonim-N nach Ernte der Hauptfrucht Hoftorbilanz Stickstoffbedarfsanalyse - Gute fachliche Praxis 22

13 weitere Infos Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 23