Düngekonzentrate aus Reststoffen (DüaR)

Federführendes Institut AT Institut für Agrartechnologie

Die Abbildung zeigt den Innenraum des Kompostierungscontainers bei der Gülleaufbringung auf eine Strohbett-Unterlage

Entwicklung und Erprobung eines innovativen umweltgerechten Verfahrens zur Aufbereitung von Gülle und Gärresten zu einem festen Produkt "Humus" unter Anreicherung von Phosphor bei gleichzeitiger Abtrennung des Stickstoffs in einer transportwürdigen Form als Flüssigdünger.

In manchen Regionen Deutschlands produziert die Tierhaltung mehr Stickstoff und Phosphat als zur Düngezwecken verwertbar ist. In anderen Regionen besteht Bedarf an diesen Nährstoffen. Das Thünen-Institut forscht daran, wie der Transport von Wirtschaftsdünger marktfähig gemacht werden kann.

Hintergrund und Zielsetzung

In Regionen mit intensiver Tierhaltung fallen große Mengen an Stickstoff und Phosphat an. Nach verschärften düngerechtlichen Anforderungen dürfen diese Hauptnährstoffe für die Düngung nicht mehr komplett vor Ort verwertet werden, da Nährstoffüberschüsse zu Umweltbelastungen führen können. In anderen Regionen besteht Bedarf an diesen Nährstoffen. Wegen hoher Wassergehalte und fehlender Lagerkapazitäten ist der Transport von flüssigen Wirtschaftsdüngern bislang allerdings unwirtschaftlich.

Ziel des Projektes ist es, mithilfe eines technischen Aufbereitungsverfahrens Nährstoffkonzentrate aus Wirtschaftsdüngern herzustellen, die marktfähig, transportwürdig und in ihrer Düngewirkung gut kalkulierbar sind. In dem Verfahren soll einerseits ein festes "Humusprodukt" mit möglichst hohen Phosphat- und Kaliumgehalten und andererseits ein hoch konzentriertes Ammoniumsulfat als Flüssigdünger hergestellt werden.

In dem Verfahren sollen Wirtschaftsdünger mit Strukturhilfsstoffen wie Stroh unter möglichst thermophilen Bedingungen kompostiert werden. Geruchsstoffe sollen abgebaut und unerwünschte Keime deaktiviert werden. Um konzentrierte Nährstoffe zu gewinnen, soll ein möglichst großer Wasseranteil verdampft werden. Die Abluft wird in einer zwweistufigen chemischen Abluftwäsche gereinigt, wobei ein hochkonzentriertes flüssiges Ammoniumsulfat hergestellt werden soll.

Zielgruppe

Tierhaltende Betriebe mit Nährstoffüberschüssen
Hersteller von Kompostierungs- und Abluftreinigungstechnik
Beratungseinrichtungen für die Tierhaltung (Landwirtschaftskammern, Verbände)
Düngemittelhandel

Vorgehensweise

Das Forschungsprojekt soll im Praxismaßstab auf einem Tierhaltungsbetrieb in Kooperation mit der Landwirtschaftskammer Niedersachsen und einem Tierhalter durchgeführt werden. Folgende Projektschritte sind geplant:

Planung und Dimensionierung der Versuchsanlage
Abschließende Freigabe der Planungsunterlagen
Errichtung und Inbetriebnahme der Versuchsanlage
Versuchsbetrieb
Abschlussbericht und Anlagenrückbau

Im Rahmen des Projektes werden mit unterschiedlichen Einsatzstoffen Massen- und Nährstoffbilanzierungen des Verfahrens durchgeführt, Prozessdaten wie Temperaturverläufe erfasst sowie die Funktionsfähigkeit des Verfahrens bewertet. Die ökonomische Bewertung des Verfahrens erfolgt durch die Landwirtschaftskammer.

Daten und Methoden

Input- und Output-Materialien werden massentechnisch erfasst und auf Stickstoff und Phosphor untersucht. Aus diesen Daten werden Massen- und Nährstoffbilanzen für die geplanten Materialmischungen im Rahmen der Kompostierung ermittelt. Die Abluft aus der Kompostierung wird in einem zweistufigen Abluftwäscher gereinigt, wobei flüssiges und konzentriertes Ammoniumsulfat gebildet wird. Der Abscheidegrad für Ammoniak wird über eine entsprechende Gasmesstechnik in Roh- und Reingas über längere Versuchszeiten bestimmt. Der Kompostierungsprozess wird über Temperatursensoren überwacht.

Unsere Forschungsfragen

Kann eine sichere Kompostierung von Wirtschaftsdüngern und Strukturhilfsmitteln zu marktfähigen Produkten mit dem geplanten Verfahren gewährleistet werden?

Ist auch im thermophilen Temperaturbereich eine sichere Ammoniakabscheidung bei der Abluftwäsche gegeben und welche Stickstoff-Konzentrationen können im Flüssigdünger erreicht werden?

Ergebnisse

Das DükonaR-Projekt hat das Ziel, Nährstoffüberschüsse in Tierhaltungsregionen zu reduzieren und transportwürdige Düngekonzentrate herzustellen. Dazu sollen Gülle und Strukturmaterialien in einem umgebauten 40 ft Überseecontainer miteinander kompostiert werden und die Wärme der Kompostierung genutzt werden, Ammoniak und Wasser aus dem Kompost abzudampfen. In einer nachgelagerten, ebenfalls in einem 40 ft Container eingebauten, schwefelsauerbetriebenen chemischen Abluftreinigungsanlage wird das Ammoniak aus der Abluft ausgewaschen und das Reingas kann mit dem Wasserdampf anschließend ins Freie treten. Als Produkte entsteht ein P-,K- reicher Kompost, dessen Gesamtmasse deutlich reduziert wird und eine Ammoniumsulfat-Lösung, die als mineralischer Flüssigdünger dient.

In dem Projekt ist es allerdings in vier Durchgängen nicht gelungen, ein qualitatives Kompostprodukt zu erzeugen, da auf eine Isolation der eingehausten Kompostierung aus Kostengründen verzichtet werden musste. Das hatte zur Folge, dass der Kompostiercontainer zu sehr auskühlte und kalte Zuluft aufgrund direkter Zuführung nicht ausreichend durch den Kompost erwärmt werden konnte. Der Wasseraustrag war zu gering, sodass die Masse des Kompostes im Laufe eines Durchgangs kaum reduziert werden konnte und daher auch zu hohe Feuchtegehalte aufwies. Der Kompost konnte sich qualitativ nicht mit handelsüblicher messen lassen. Die Projektziele wurden daher verfehlt. Verbesserungen sind vor allem auf der Kompostierungsseite vorzunehmen.