Wie sich flüssige Gärreste verringern lassen

In Deutschland fallen pro Jahr rund 1,5 Millionen Tonnen feste und flüssige Gärreste aus der Vergärung separat erfassten Bioguts an. Die Nutzung dieser Gärreste ist für einen erfolgreichen Anlagenbetrieb mindestens so wichtig wie das produzierte Biogas, wie Wissenschaftler des Witzenhausen-Instituts betonen. Sie haben am Beispiel der Biogutvergärungsanlage Backnang/Neuschöntal in Baden-Württemberg verschiedene Ansätze untersucht, wie sich durch technische Verfahren die Behandlung flüssiger Gärreste bei Pfropfenstromvergärungen optimieren lässt. Die Handlungsempfehlungen wurden Mitte November beim Biomasseforum in Bad Hersfeld vorgestellt.

In Deutschland werden für die Vergärung kommunaler Bioabfälle entweder Boxenverfahren oder Pfropfenstromverfahren angewandt. In Pfropfenstromvergärungen werde üblicherweise der breiartige Gärrest nach dem Austrag aus dem Fermenter mit Pressschneckenseparatoren abgepresst und in eine feste und eine flüssige Fraktion abgetrennt. Der flüssige Gärrest sei ein für den Ackerbau sehr geeigneter Flüssigdünger, erklären die Wissenschaftler. Allerdings sei die Ausbringung von Düngemitteln aus Biogut auf Grünland bislang nicht gestattet. Hinzu komme, dass flüssige Gärreste im Gegensatz zu Komposten nur über kurze Wege transportfähig seien.

Brauchwasser durch Prozesswasser ersetzen

Um das Aufkommen an flüssigen Gärresten möglichst gering zu halten, kommen verschiedene Ansätze in Frage. Zum einen sollte zur Einstellung eines optimalen TS-Gehaltes die Zugabe von Brauchwasser möglichst vermieden werden. Denn jeder Kubikmeter zugegebenes Brauchwasser habe einen Kubikmeter flüssigen Gärrest zur Folge. Stattdessen sollte Brauchwasser durch Prozesswasser substituiert werden. Das Prozesswasser könne aus der Dekantierung des flüssigen Gärrests aus der Gärrestabpressung gewonnen werden.

Der Ablauf aus der Dekanterzentrifuge (~ 6 Prozent TS) werde dann anstelle des Brauchwassers zur Einstellung des TS-Gehalts im Fermenter genutzt, so die Wissenschaftler. Dadurch sei eine Volumenreduzierung des flüssigen Gärrests in einer Größenordnung von circa fünf bis zehn Prozent möglich. Der dabei anfallende Dekanterkuchen wird dem festen Gärrest untergemischt. Der technische Aufwand für diesen Ansatz sei überschaubar, heißt es in dem Beitrag. Diese Technik könne daher auch in bestehenden Anlagen vergleichsweise einfach nachgerüstet werden.

Gute Erfahrungen mit Teilstromvergärung

Ein weiterer Ansatzpunkt ist die Auslegung der Vergärung und der nachfolgenden Kompostierung. Es kann sinnvoll sein, so die Wissenschaftler, den breiartigen rohen Gärrest mit ausreichend anderem organischen Material so zu mischen, dass ein belüft- und kompostierbares Substrat entsteht. Meist wird ein Teilstrom des Bioguts nicht vergoren und mit dem Gärrest vermischt. Aber auch Mittelkorn aus der Kompostkonfektionierung und Grüngut werden zugegeben.

In der Kompostierung müsse dann die Hygienisierung des gesamten Materials sicher erreicht werden, heißt es in dem Beitrag. Untersuchungsbedarf bestehe hierbei hinsichtlich geeigneter Mischaggregate für das Herstellen eines kompostierbaren Gemisches aus Gärrest, Biogut und Strukturmaterial. Im einfachsten Fall werde dies per Radlader oder durch Dosieren auf Förderbänder durchgeführt. Es stünden aber auch spezielle Mischaggregate für diese Aufgabe zur Verfügung. Die Teilstromvergärung werde vermehrt angewendet und die Erfahrungen seien bislang grundsätzlich positiv.

Dekanter nachschalten

In Frage kommen auch mechanische Verfahren. So kann zur weiteren mechanischen Entwässerung des flüssigen Gärrestes ein Dekanter nachgeschaltet werden. Dekanter oder Bandfilterpressen werden bei der Gärrestaufbereitung von Biogutgärrest einer Schneckenpresse nachgeschaltet, mit dem Hauptziel, die flüssige Phase für ein nachgeschaltetes Verfahren aufzubereiten. Die elektrische Leistungsaufnahme eines Dekanters sei allerdings mit rund sieben Kilowattstunden pro Kubikmeter recht hoch.

Darüber hinaus können thermische Verfahren zur Eindickung des flüssigen Gärrests zum Einsatz kommen. Zur Auswahl stehen Bandtrockner, Trommeltrockner sowie solare Trockner. Langjährige Erfahrung mit einem Bandtrockner im Betrieb einer Biogutvergärungsanlage besteht am Standort Leonberg. Dort zeige sich sowohl die grundsätzliche Funktionalität als auch die Erkenntnis, dass neben der BHKW-Wärme zusätzliche Wärmequellen für den Trocknungsprozess erforderlich sind.

Eine nicht zu unterschätzende Herausforderung beim Bandtrockner liege aber im gleichmäßigen Aufbringen und Durchschleusen des Materials durch den Trocknungsprozess. Letzteres spreche eher für den Einsatz eines Trommeltrockners. Insgesamt seien Trockner an solchen Standorten interessant, wo etwa durch Müllverbrennungsanlagen günstige Wärme zur Verfügung steht.

Befindet sich in der Nähe eine Kläranlage, so könne auch diese zur Behandlung des aufbereiteten flüssigen Gärrests verwendet werden. Durch Dekantierung könne der flüssige Gärrest soweit von Feststoffen befreit werden, dass das Fugat über eine Kläranlage oder auch eine Sickerwasseraufbereitungsanlage geführt werden kann. Das Retentat könne grundsätzlich der Kompostierung des festen Gärrests zugeführt werden, müsse zuvor aber aufgelockert werden. Die Einbeziehung von Kläranlagen hänge wirtschaftlich im Wesentlichen von deren Behandlungskosten ab, heißt es in dem Beitrag.

Fazit

Insgesamt zeige sich, dass eine Erweiterung der bestehenden Gärrestlagerkapazität im Hinblick auf die kommenden gesetzlichen Anforderungen mit Kapital-, Betriebs- und Vewertungskosten von in Summe etwa 16 Euro/m³ flüssigem Gärrest die günstigste Variante darstelle, bilanzieren die Wissenschaftler. Unter den Randbedingungen des untersuchten Standorts in Baden-Württemberg bewirke dies eine Erhöhung des Behandlungspreises um etwa 4 Euro/Mg Input.

Als Fazit halten die Wissenschaftler fest, dass die Einbeziehung von Kläranlagen im Wesentlichen von deren Behandlungskosten abhänge. Am untersuchten Standort stelle diese Option eine betrachtenswerte Alternative angesichts des nur verhaltenen Interesses der Landwirtschaft an Flüssigdünger dar. Trockner seien dort interessant, wo günstige Wärme zur Verfügung steht. Die Umsetzung einer Teilstromvergärung sei vor allem bei neuen Anlagenkonzepten interessant. An bestehenden Standorten müssen erhebliche zusätzliche Mengen an Biogut zur Behandlung und ausreichend Platz für die zusätzlichen Anlagenteile vorhanden sein. Dann könne allerdings zusätzlich auch der Betrieb der anaeroben Stufe optimiert werden.

Unter wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten sei immer die direkte Verwertung flüssiger Gärreste in die Landwirtschaft die optimalste, heißt es abschließend. Nur dort, wo die Verwertung flüssiger Gärreste in der Landwirtschaft nicht gegeben oder die wirtschaftlichen Erwartungen der Landwirte zu hoch sind, sollten technische Alternativen geprüft werden, so das Fazit der Wissenschaftler.

320°/db