Konsortium Alpi Biogas Marie Curie Str. 17 39100 Bolzano info@alpibiogas.com
BIOGAS IM ALPINEN RAUM Integrierte Lösung für die Nährstoffrückgewinnung oder –reduktion im Gärrest
Um eine optimale Behandlung des Gärrestes zu gewährleisten, hat das Konsortium Alpi Biogas gemeinsam mit seinen strategischen Partnern Ara Consult, Atzwanger, BTS Biogas, CRPA, dem Landwirtschaftszentrum Edmund Mach di San Michele all'Adige, der Freien Universität Bozen und der Universität von Trient ein Forschungsprojekt zur Nachbehandlung des Gärrestes durchgeführt. Diese Projekt wurde von der Autonomen Provinz Südtirol gefördert (Landesgesetz 14 von 2006). Das Projekt hatte eine Dauer von 3 Jahren und wurde vom Februar 2012 bis Jänner 2015 durchgeführt. Problemstellung Einer der wichtigsten offenen Punkte bei vielen Biogasanlagen stellt die umweltgerechte Verwertung des Gärrestes, daher des Endproduktes der Vergärung, dar. Der Gärrest ist, wie die eingesetzten Substrate (Biomasse) von einer hohen Nährstoffkonzentration (N-P-K) geprägt. Im Regelfall stellt die Gabe von organischem Substrat mit hohen Nährstoffgehalten für landwirtschaftlich genutzten Böden einen Mehrwert dar, da die Fruchtbarkeit deutlich gesteigert werden kann. Die hohe Dichte an tierhaltenden Betrieben in einigen Zonen, spezifische Eigenschaften einiger landwirtschaftlichen Flächen (die in einigen Fällen eine effiziente Nutzung der verfügbaren Nährstoffe nicht gewährleisten) und das Inkrafttreten von immer schärferen Gesetzesvorgaben (z.B. Inkrafttreten Nitratrichtlinie der EU – 91/676/EWG) stellen Schwierigkeiten dar, die eine Weiterführung von tierhaltenden Betrieben in sensiblen Zonen und besonders im alpinen Gebiet, gefährden können. In diesen Fällen stellt die Errichtung einer Biogasanlage eine mögliche Vereinfachung der Handhabung der Wirtschaftsdünger (Reduktion der Geruchsemissionen und Verbesserung des Düngewertes) dar, löst aber nicht das eigentliche Problem der erhöhten Stickstoffmengen. Integrierte Systeme aus Biogasanlagen und Anlagen zur Reduktion der Stickstofffracht stellen jedoch die ideale Antwort für die Problematik dar. Die Biogasproduktion kann die Wirtschaftlichkeit einer Behandlung der Wirtschaftsdünger (durch die Einnahmen aus der produzierten elektrischen Energie) sowie die technische Durchführbarkeit (mögliche Synergien durch Nutzung desselben Personals und der zu Verfügung stehenden Wärme) garantieren. Aus diesem Grund wurde vom Konsortium Alpi Biogas eine ausführliche Machbarkeitsstudie in Bezug auf integrierte Systeme zur Nachbehandlung durchgeführt, sowohl in Hinblick auf eine Stickstoffentfernung, als auch der Möglichkeit der Stickstoffrückgewinnung mit nachfolgender Nutzung in entfernteren Zonen. Lösungen Im Rahmen des Forschungsprojektes sind folgende Technologien ausfindig gemacht und erprobt worden: Stickstoffgewinnung: Strippung Stickstoffentfernung: Biologische Behandlung mit Anammox (DEMON)
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DEMON Der DEMON –Prozess wurde von der Universität Innsbruck und Ara Consult entwickelt. Dieser Prozess nutzt spezifische „ANAMMOX“-Mikroorganismen. Diese können den Zyklus von Ammoniak zu elementaren Stickstoff „abkürzen“ und führen dadurch zu einer deutlichen Reduktion des Ressourcenverbrauchs bei der biologischen Stickstoffentfernung. Das DEMON -Verfahren wird auf das spezifische Substrat Gärrest angepasst. Die Schwierigkeiten dabei bestehen vor allem in der hohen Konzentrationen an Salzen und Säuren im Gärrest. Um den Prozess trotzdem nutzen zu können verfolgte das Forschungsprojekt zwei Ziele: Optimierung der Behandlung des Gärrestes vor dem DEMON-Verfahren: Es wurden die unterschiedlichen Möglichkeiten der Separation der Festsubstanz und Salze analysiert sowie andere Möglichkeiten geeigneter günstiger Vorbehandlungen, um den Gärrest soweit wie möglich an die Bedürfnisse der Anammox-Bakterien anzupassen, identifiziert. Entwicklung der Mikroorgansimen: Durch die Installation einer Versuchsanlage direkt bei einer Biogasanlage konnte das Verfahren im Feld getestet werden.
STRIPPUNG Für die Wiedergewinnung des Stickstoffes wurde die Strippung als optimales Verfahren identifiziert. Um ein geeignetes Monitoring und alle notwendigen Tests durchführen zu können wurde eine Vereinbarung mit BTS Biogas, Marktführer für Biogasanlagen in Italien getroffen. Diese stellte für das Projekt eine Demonstrationsanlage in der Gemeinde Chiari (BS) in der Nähe einer landwirtschaftlichen Biogasanlage, die vor allem Wirtschaftsdünger (Schweinegülle und Hühnermist) verwertet, zur Verfügung. Diese spezielle Strippungsanlage ist in der Lage den Gärrest ohne vorherige Behandlung zu verwerten. Die Demonstrationsanlage wurde während des Forschungsprojektes optimiert. Zusätzlich war es möglich sowohl die hohe Effizienz, als auch Zuverlässigkeit der Anlage zu testen.
Strippungsanlage innen
Probennahme
Installation der DEMONAnlage
DEMON Anlage