BioEcoSIM – Nachhaltige Aufbereitung von Gülle

Herausforderung und Ziel

Gülle besteht zu 90 Prozent aus Wasser. Wertvolle Pflanzennährstoffe, vor allem Stickstoff, Phosphor und Kalium, und unverdauliche Futterreste wie Pflanzenfasern sind weitere Bestandteile.

In dem von der EU geförderten und vom Fraunhofer IGB koordinierten Projekt BioEcoSIM war es daher das Ziel, die Bestandteile der Gülle als Sekundärrohstoffe möglichst vollständig zu mineralischen Düngern und organischen Bodenverbesserern aufzubereiten und die Prozessstufen im Demonstrationsmaßstab in einer Anlage zu kombinieren. Der Problemstoff Gülle wird damit zu einem wertvollen Rohstoff, der den natürlichen Nährstoffkreislauf schließen kann.

Entwicklung der Verfahren

Für die Aufbereitung von Gülle sind verschiedene Verfahrensschritte notwendig, die als separate Module in eine Anlage integriert wurden.

Vorbehandlung und Fest-Flüssig-Trennung

In einem ersten Schritt wird die wässrige Gülle vorbehandelt, damit sich Phosphor vollständig löst, und über eine mehrstufige Filtration in eine feste und eine flüssige Phase getrennt.

Thermische Verfahren zur Behandlung der Feststoffe

Die entwässerte feste Phase wird mit einem am Fraunhofer IGB entwickelten energieeffizienten Verfahren getrocknet. Die getrockneten organischen Bestandteile können optional mit diesem Verfahren auch bei ca. 250 °C torrefiziert oder über einen Pyrolyse-Schritt bei 450 °C zu Biokohle umgesetzt werden.

Phosphatfällung und Ammoniumrückgewinnung

Die flüssige Fraktion enthält die gelösten anorganischen Nährstoffe. In einem Reaktor wird zunächst Phosphor zurückgewonnen und als Calciumphosphat, Magnesiumphosphat und Magnesiumammoniumphosphat als Kristalle gefällt und abfiltriert.

Stickstoff wird in einem zweiten Schritt zurückgewonnen. Hierzu wird die wässrige Fraktion über eine Membranadsorption als Ammoniumsulfat abgetrennt und kristallisiert.

Übrig bleibt ein Wasser, das nur noch Spuren von Phosphor und Stickstoff enthält, aber reich an Kalium ist – und optimal zur Bewässerung eingesetzt werden kann.

Integration der Prozesse in Pilotanlage

Die im Projekt BioEcoSIM entwickelten Verfahren zur Aufarbeitung von Gülle wurden als separate Module umgesetzt und in Kupferzell bei einem potenziellen Anwender, einem landwirtschaftlichen Betrieb mit Tierhaltung, in eine halbtechnische Anlage vor Ort integriert. Die Anlage verarbeitete pro Stunde rund 50 Kilogramm Schweinegülle zu etwa 500 Gramm mineralischem Phosphatdünger (einem Gemisch aus Calciumphosphat, Magnesiumammoniumphosphat und Magnesiumphosphat), 500 Gramm mineralischem Stickstoffdünger (reinem Ammoniumsulfat) sowie 900 Gramm organischer Biokohle (oder 4,5 Kilogramm organische Bodenverbesserer).