Wohin mit der Gülle? Diese Frage beschäftigt viele Landwirte, deren Viehbestände mehr Exkremente produzieren als die Landwirte auf eigenen Flächen ausbringen dürfen. Eine gute Alternative sind Biogasanlagen, in denen die Gülle bakteriell zu Gas und Dünger abgebaut wird. In dem Projekt „Grüne Kaskade – Hochlastvergärung“ haben Forscher der FH Münster gemeinsam mit Partnern aus Deutschland und den Niederlanden einen Reaktor zur Güllevergärung entwickelt, der besonders leistungsfähig ist. Das Projekt lief von Juni 2016 bis Mai 2019 und wurde unter anderem vom Bundeswirtschaftsministerium und der Europäischen Union gefördert.

Herausforderung Verweildauer

„Wir haben drei Jahre lang Versuche durchgeführt und wissen jetzt, wie wir die Parameter Temperatur, Verweilzeit und Raumbelastung ansetzen müssen“, berichtet Tobias Weide vom Fachbereich Energie – Gebäude – Umwelt an der FH Münster. Die Herausforderung bestand darin, dass Biogasanlagen kontinuierlich geführt werden, also ein steter Stoffstrom die Anlage durchfließt, der aber mit dem Gärrest immer auch Bakterien hinaus spült. Das ist im Fall der Güllevergärung besonders unpraktisch, weil die dafür entscheidenden anaeroben Bakterien sich nur langsam vermehren. Verweilt die Gülle zu kurz im Reaktor, sinkt die Zahl der Bakterien, bis die Vergärung zum Stillstand kommt. Ist die Verweildauer zu hoch, wird der Prozess unwirtschaftlich.

Granulat hält Mikroorganismen zurück

Ein früheres Projekt der Münsteraner hat bereits gezeigt, dass Mikroorganismen mittels Granulaten zurückgehalten werden können und dadurch kürzere Verweildauern des Substrats möglich sind. Was seinerzeit mit Textilabwässern gelang, hat das Projekt „Grüne Kaskade – Hochlastvergärung“ nun auf landwirtschaftliche Abfälle übertragen. Für Biogasanlagen bedeutet der Fortschritt eine ganz neue Entwicklungsstufe und erheblich kürzere Verweilzeiten.

Vermeidung von Treibhausgasen

Erprobt wurden im Projekt drei unterschiedliche Hochlastreaktoren, darunter auch ein Feststoffreaktor, mit unterschiedlichen Güllearten. Die neue Technologie kann zudem in kleineren Bioreaktoren eingesetzt werden, was die Investitionskosten deutlich reduziert. Dieser Abbau der Gülle ermöglicht auch eine effektivere Nutzung der enthaltenen und nicht abgebauten Nährstoffe, insbesondere Stickstoff, im Anschluss an die energetische Nutzung. Obendrein vermeidet die Vergärung der Gülle gegenüber dem Ausbringen auf dem Feld erhebliche Mengen Treibhausgase.

Nach der erfolgreichen Analyse der Rahmenbedingungen im halbtechnischen Versuchsreaktor wollen die Forscher im nächsten Schritt die Technologie in einer großtechnischen Biogasanlage testen.

bl