Stickstoff und Phosphor sind zentrale Pflanzennährstoffe. Bisher stammen sie häufig aus energieintensiver Düngerproduktion oder aus endlichen Phosphatlagerstätten. Gleichzeitig werden Nährstoffe in Gülle, Gärresten und Abwasser nicht immer gezielt zurückgewonnen oder dort eingesetzt, wo sie gebraucht werden. Das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB (Fraunhofer IGB) stellte auf der Umweltfachmesse IFAT in München Verfahren vor, mit denen sich solche Reststoffströme zu direkt einsetzbaren Düngemitteln aufbereiten lassen.

Die Meldung knüpft an ältere Arbeiten des Instituts an. Ein Baustein ist das bereits im EU-Projekt BioEcoSIM entwickelte Verfahren zur Aufarbeitung von Schweinegülle und Gärresten. Neu ist vor allem die aktuelle Bündelung mehrerer Ansätze zur Nährstoffrückgewinnung. Im Folgeprojekt PIGM wurde zudem untersucht, wie sich das BioEcoSIM-Verfahren mit vorgeschalteter Biogasanlage in ein größeres Anlagenkonzept überführen lässt.

Reststoffe liefern Düngesalze

Bei BioEcoSIM wird Gülle oder Gärrest zunächst so vorbehandelt, dass Phosphor in die flüssige Phase übergeht. Danach trennt eine Filtration feste und flüssige Bestandteile. Aus der Flüssigkeit werden Phosphatsalze gefällt, anschließend wird Stickstoff über eine Membran als Ammoniumsulfat abgetrennt. Die feste Fraktion kann zu Produkten weiterverarbeitet werden, die den Humusaufbau im Boden unterstützen. So entstehen Phosphordünger, Stickstoffdünger und humusbildende Produkte aus Reststoffen, die wegen ihres hohen Wassergehalts und regionaler Nährstoffüberschüsse nur begrenzt transport- und lagerfähig sind.

Die einzelnen Prozessschritte wurden in einer halbtechnischen Anlage kombiniert. Gewächshaus- und Freilandversuche zeigten nach Angaben des Fraunhofer IGB, dass die aus Gülle oder Gärresten gewonnenen mineralischen Düngemittel gut pflanzenverfügbar sind. Der Biomasseertrag lag demnach auf einem ähnlichen Niveau wie bei kommerziellen Mineraldüngern mit vergleichbarem Phosphorgehalt. Laut IGB würden die in der EU-Tierhaltung jährlich ausgeschiedenen Mengen an Stickstoff und Phosphor rechnerisch ausreichen, um den europäischen Mineraldüngerbedarf zu decken.

Machbarkeitsstudie prüft den nächsten Schritt

Neben der Gülleaufarbeitung stellte das IGB auf der IFAT auch Verfahren für kommunales Abwasser vor. Dazu zählt die ePhos-Pilotanlage, die Phosphor und Stickstoff aus dem Schlammwasser von Kläranlagen als Magnesium-Ammonium-Phosphat zurückgewinnt. Dieser mineralische Stoff ist auch als Struvit bekannt und kann als Phosphatdünger genutzt werden. Ein Membranabsorptionsverfahren zur Herstellung von Ammoniumsulfat wurde zusätzlich an Kläranlagen in Baden-Württemberg demonstriert.

Wie sich das BioEcoSIM-Verfahren in ein größeres Anlagenkonzept übertragen lässt, wurde im Projekt PIGM gemeinsam mit PreZero untersucht. Dabei wurde dem Verfahren eine Biogasanlage vorgeschaltet, um Gülle und weitere landwirtschaftliche Reststoffe energetisch und stofflich besser zu nutzen. Für den Schritt in die Praxis bleiben passende Standorte, ein tragfähiger Substratmix, Wirtschaftlichkeit und klare Vorgaben für Recyclingdünger entscheidend.

ag