Aufbereitung von Gärresten aus Biogasanlagen

Neben dem Gas fallen beim Vergären des organischen Materials Gärreste an, die wegen ihres hohen Gehaltes an Nährstoffen üblicherweise als Pflanzendünger auf umliegende Felder ausgebracht werden. Um gezielt hochwertige Düngemittelprodukte zu entwickeln, erprobten die Hochschule Osnabrück und das Unternehmen A3 Water Solutions GmbH aus Saerbeck von Anfang 2014 bis Ende 2017 ein energieeffizientes Verfahren, bei dem die Gärreste mittels Membranfiltration aufgetrennt und vollständig aufbereitet werden.

Mehrstufiger Aufbereitungsprozess

Ziel des mehrstufigen Multi-Phase-Separations-Verfahrens war es, aus den Gärresten die Fraktionen

•    Feststoffdünger,
•    Flüssigdünger
•    und Prozess- beziehungsweise Brauchwasser

zu erzeugen. Da Gärreste etwa 90 Gewichtsprozent Wasser enthalten, besteht der erste Schritt in einer Fest-Flüssig-Trennung. Die anfallenden Feststoffe können als Bodenhilfsmittel oder Kompost eingesetzt werden. Anschließend wird die Flüssigphase durch Ultrafiltration und Umkehrosmose weiter aufbereitet, sodass eine mit Nährstoffen angereicherte Fraktion resultiert, die als hochwertiger Stickstoff-Kalium-Flüssigdünger Verkaufsqualität besitzt. Daneben fällt aufgereinigtes, nahezu vollentsalztes Wasser an, das sich problemlos als Brauchwasser im Prozess nutzen oder direkt in Oberflächengewässer einleiten lässt.

Besonderes Merkmal: Energieeffizienz

Besonderes Augenmerk innerhalb des Projektes lag auf der herkömmlicherweise sehr energieintensiven Aufbereitungsstufe der Ultrafiltration. Grund für den großen Energiebedarf sind die Fluideigenschaften des normalerweise sehr viskosen Gärrestes, die einen hohen Filtrationsdruck notwendig machen. Die Untersuchungen zeigten, dass sich die Viskosität durch eine thermische und mechanische Vorbehandlung verringern lässt, sodass der Energiebedarf sinkt. Weitere Energiesparmöglichkeiten bieten der Einsatz von getauchten Membranmodulen statt der oft eingesetzten Rohrmodule sowie das gezielte Anpassen der Modulgeometrie und der Begasung.

Angestrebt war, den Energiebedarf der Ultrafiltration zu halbieren. Dann wäre die Gärrestaufbereitung genauso wirtschaftlich wie der LKW-Transport von unbehandelten Gärresten auf Felder, die sich nicht in unmittelbarer Nähe der Biogasanlage befinden. Da sich bei der Gärrestaufbereitung durch das Abtrennen des Wassers das Volumen erheblich verringert, resultieren daraus nicht nur hochwertige, hoch konzentrierte Produkte, sondern es reduzieren sich auch der Transportaufwand und die Lagerkosten – ein weiterer Beitrag des neuen Verfahrens zur Einsparung fossiler Treibstoffressourcen.

Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

Die Wirtschaftlichkeit des Gesamtverfahrens hängt sehr stark von regionalen und standortspezifischen Gegebenheiten ab. Dazu zählen unter anderem Kriterien wie die Zusammensetzung des Inputstoffes, die Viehbestandsdichten, die Dichte an Biogasanlagen, die Gesellschafterstruktur der Biogasanlage, die Restlaufzeit des EEG-Förderung, die lokalen Strompreise, die Anlagengröße, die logistische Anbindung der Anlage, die Entfernung zum Vorfluter sowie die Qualifikation des Personals. Die im Rahmen des Projektes gefundene Verbesserung der Ultrafiltration führt zu einer Reduzierung der Betriebskosten der Anlage, jedoch auch zu einer Steigerung der Investitionskosten. Damit das Verfahren die Wirtschaftlichkeit einer Biogasanlage verbessern kann, muss es jeweils individuell an die Standortbedingungen angepasst werden.