Gärrestaufbereitung: Mehr Mist, mehr Gärrest, mehr Erlöse
Zwei Landwirte produzieren mit ihren Biogasanlagen flexibel Strom. Die Umstellung auf Wirtschaftsdünger ist voll im Gang. Wie sie den zusätzlichen Nährstoffinput in den Griff bekommen.
"Wenn wir in etwas investieren, muss ein schlüssiges Konzept dahinter stehen", sagt Uwe Ringen, der zusammen mit seinem Berufskollegen Harm Drewes zwei Biogasanlagen in Breddorf (Landkreis Rotenburg/Wümme) in Niedersachsen betreibt. Seit dem Jahr 2006 haben die beiden die Biogasanlagen weiterentwickelt und nach und nach an dem Standort insgesamt 13 Mio. € investiert.
Den Anfang machte 2006 eine Trockenfermentationsanlage (500 kW) auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen, im Jahr 2010 folgte eine weitere Anlage, für die sie den damals eingeführten Güllebonus erhalten. Inzwischen sind beide Anlagen flexibilisiert. „Am Tag haben wir uns auf 10 Stunden Volllast, 14 Stunden Maschinenstopp eingestellt“, sagt Ringen. Zudem haben sie die Stromproduktion zum Teil vom Sommer auf den Winter verlagert, um in der kälteren Jahreszeit mehr Wärme zur Verfügung zu haben.
Die Wärme nutzen sie vor allem in den Ferkelaufzucht- und Sauenställen des Betriebs Drewes. 670 kW Wärme werden aber auch in der Gärrestaufbereitung verwertet. Den Anfang machte zu 2014 ein Bandtrockner. Ein Grund dafür war die Ausweitung der Schweinehaltung, die zu mehr Gülle und damit auch zu mehr Nährstoffen führte.
Der Trockner ist für rund 4.000 t Gärrest im Jahr ausgelegt. Das Modell mit 500 kW thermischer Anschlussleistung verdunstet mit 1,1 kWh Wärme etwa 1 l Wasser. Er arbeitet mit gelochten Metallplatten, durch die warme Luft strömt.
Der TS-Gehalt des Gärrestes liegt bei 6 bis 8 %. Bei der Trocknung entstehen jährlich 280 t Material mit 88 % TS und einem Stickstoffgehalt von 30 kg N/t. Die Anlage hat einen Stromverbrauch von 9 kWh. Die entstehende Abluft bereiten die Landwirte mit Schwefelsäure zu ASL auf.
Der Trockner verarbeitet den Gärrest ohne vorherige Separation. Dafür wird dem feuchten Material ein Teil des bereits getrockneten untergemischt. Daher entsteht keine Flüssigphase. Das Trockengut lässt sich auf 10 bis 12 m Streubreite mit Großflächenstreuer ausbringen und gut in Ackerbauregionen transportieren. Die Dichte beträgt 300 bis 350 kg pro m³. Die beiden Landwirte streben jetzt eine weitere Veredelung durch Erdenhersteller an.
Im Jahr 2020 reichte die Leistung des Trockners nicht mehr aus. „Seit 2019 haben wir begonnen, einen Teil der Maisration durch Festmist zu ersetzen“, sagt Ringen. Die Ration in der Trockenfermentationsanlage besteht heute aus 40 % Rindermist, 50 % Maissilage und 10 % Rüben, die er von Oktober bis März vergärt. „Im Schnitt ersetzen wir 1 t Mais durch 2,5 t Rindermist, um auf die gleiche Gasmenge zu kommen“, lautet seine Erfahrung. Das führt aber zu einigen Herausforderungen:
Der Landkreis Rotenburg-Wümme gehört zu den „Roten Gebieten“: Die N-Düngung ist zu vielen Kulturen extrem eingeschränkt. Eine Ausbringung von zusätzlichem flüssigem Gärrest ist kaum noch möglich.
Die Betriebe Drewes und Ringen bewirtschaften in einer Betriebsgemeinschaft zusammen rund 900 ha. Dadurch verwerten sie einen großen Teil der Gärreste vor Ort. Der nötige Export der verbleibenden Mengen verursacht teilweise lange Transportwege.
Wegen der in der Düngeverordnung geforderten Lagerzeit von neun Monaten hätten die Betriebe mindestens ein weiteres Gärrestlager bauen müssen.
Vakuumverdampfung ergänzt
Da die Leistung des Trockners ausgereizt und auch die Wärmemenge begrenzt ist, haben sich die Landwirte im Jahr 2021 für eine Vakuumverdampfung entschieden. Jetzt können sie bis zu 10.000 t Gärrest trocknen – knapp 20 % der gesamten Gärrestmenge.
Für eine effiziente Aufbereitung mit sparsamer Wärmenutzung hat sich Ringen dieses Konzept überlegt:
Der Gärrest wird erst separiert und die Flüssigphase im Vakuumverdampfer mit 170 kW Wärmeleistung von 6 auf 13 % Trockensubstanz eingedickt.
Das eingedickte Material wird mit dem abseparierten Feststoff getrocknet.
Damit konnte der Output des Bandtrockners bei gleichem Wärmeeinsatz (500 kW) verdoppelt werden. „Wir wollten erst nur die feste Phase nach der Separation trocknen. Aber das Granulat ist zu leicht und lässt sich nicht streuen. Daher trocknen wir die gesamte Menge“, erklärt Ringen.
Der dreistufige Verdampfer funktioniert – vereinfacht dargestellt – so: Der frische Gärrest von zwei Separatoren wird in eine feste und eine flüssige Phase getrennt: Der erste mit einem Sieb mit 300 µ Maschenweite, der zweite mit einem 50 µ-Sieb. Grund: Faserstoffe können den Vakuumverdampfer verstopfen.
In drei nacheinander geschalteten Kolonnen wird die Flüssigkeit bei ca. 60 °C und einem Druck von mindestens 130 mbar nach und nach eingedampft. Der entstehende Dampf wird in einem „Brüdenwäscher“ mit 96-prozentiger Schwefelsäure versetzt, sodass der darin enthaltene Stickstoff in Form von Ammoniumsulfatlösung ausfällt.
Verschiedene Produkte
Außerdem entsteht als Destillat Wasser, das zum Teil als Wasserdampf abgegeben wird. „Einen Teil nutzen wir in der Landwirtschaft, z.B. im Pflanzenschutz, weil destilliertes Wasser die Wirksamkeit der Mittel erhöht“, sagt er.
Der entstehende Dickschlamm wird in ehemaligen Maischebehältern aus einer Brennerei mit der Festphase der Separation vermischt und dann zum Gärresttrockner gepumpt. Am Ende werden aus 9.500 t Gärrest 650 t Granulat. Dieser Dünger erzielt heute einen Wert von 20 €/t ab Hof. „Wir haben inzwischen viele Anfragen dazu“, sagt er.
Unterm Strich können die Landwirte jetzt 20 kg N je ha mit ASL plus Schwefel gezielt düngen. Den Dünger bringen sie mit der Pflanzenschutzspritze aus.
Die gesamte Gärrestaufbereitung hat insgesamt rund 1 Mio. € an Investitionskosten verschlungen. „Aber wir haben jetzt ein schlüssiges Konzept für den eigenen Betrieb sowie zusätzliche Erlöse bei der Vermarktung der Gärreste“, fasst Ringen zusammen.
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"Wenn wir in etwas investieren, muss ein schlüssiges Konzept dahinter stehen", sagt Uwe Ringen, der zusammen mit seinem Berufskollegen Harm Drewes zwei Biogasanlagen in Breddorf (Landkreis Rotenburg/Wümme) in Niedersachsen betreibt. Seit dem Jahr 2006 haben die beiden die Biogasanlagen weiterentwickelt und nach und nach an dem Standort insgesamt 13 Mio. € investiert.
Den Anfang machte 2006 eine Trockenfermentationsanlage (500 kW) auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen, im Jahr 2010 folgte eine weitere Anlage, für die sie den damals eingeführten Güllebonus erhalten. Inzwischen sind beide Anlagen flexibilisiert. „Am Tag haben wir uns auf 10 Stunden Volllast, 14 Stunden Maschinenstopp eingestellt“, sagt Ringen. Zudem haben sie die Stromproduktion zum Teil vom Sommer auf den Winter verlagert, um in der kälteren Jahreszeit mehr Wärme zur Verfügung zu haben.
Die Wärme nutzen sie vor allem in den Ferkelaufzucht- und Sauenställen des Betriebs Drewes. 670 kW Wärme werden aber auch in der Gärrestaufbereitung verwertet. Den Anfang machte zu 2014 ein Bandtrockner. Ein Grund dafür war die Ausweitung der Schweinehaltung, die zu mehr Gülle und damit auch zu mehr Nährstoffen führte.
Der Trockner ist für rund 4.000 t Gärrest im Jahr ausgelegt. Das Modell mit 500 kW thermischer Anschlussleistung verdunstet mit 1,1 kWh Wärme etwa 1 l Wasser. Er arbeitet mit gelochten Metallplatten, durch die warme Luft strömt.
Der TS-Gehalt des Gärrestes liegt bei 6 bis 8 %. Bei der Trocknung entstehen jährlich 280 t Material mit 88 % TS und einem Stickstoffgehalt von 30 kg N/t. Die Anlage hat einen Stromverbrauch von 9 kWh. Die entstehende Abluft bereiten die Landwirte mit Schwefelsäure zu ASL auf.
Der Trockner verarbeitet den Gärrest ohne vorherige Separation. Dafür wird dem feuchten Material ein Teil des bereits getrockneten untergemischt. Daher entsteht keine Flüssigphase. Das Trockengut lässt sich auf 10 bis 12 m Streubreite mit Großflächenstreuer ausbringen und gut in Ackerbauregionen transportieren. Die Dichte beträgt 300 bis 350 kg pro m³. Die beiden Landwirte streben jetzt eine weitere Veredelung durch Erdenhersteller an.
Im Jahr 2020 reichte die Leistung des Trockners nicht mehr aus. „Seit 2019 haben wir begonnen, einen Teil der Maisration durch Festmist zu ersetzen“, sagt Ringen. Die Ration in der Trockenfermentationsanlage besteht heute aus 40 % Rindermist, 50 % Maissilage und 10 % Rüben, die er von Oktober bis März vergärt. „Im Schnitt ersetzen wir 1 t Mais durch 2,5 t Rindermist, um auf die gleiche Gasmenge zu kommen“, lautet seine Erfahrung. Das führt aber zu einigen Herausforderungen:
Der Landkreis Rotenburg-Wümme gehört zu den „Roten Gebieten“: Die N-Düngung ist zu vielen Kulturen extrem eingeschränkt. Eine Ausbringung von zusätzlichem flüssigem Gärrest ist kaum noch möglich.
Die Betriebe Drewes und Ringen bewirtschaften in einer Betriebsgemeinschaft zusammen rund 900 ha. Dadurch verwerten sie einen großen Teil der Gärreste vor Ort. Der nötige Export der verbleibenden Mengen verursacht teilweise lange Transportwege.
Wegen der in der Düngeverordnung geforderten Lagerzeit von neun Monaten hätten die Betriebe mindestens ein weiteres Gärrestlager bauen müssen.
Vakuumverdampfung ergänzt
Da die Leistung des Trockners ausgereizt und auch die Wärmemenge begrenzt ist, haben sich die Landwirte im Jahr 2021 für eine Vakuumverdampfung entschieden. Jetzt können sie bis zu 10.000 t Gärrest trocknen – knapp 20 % der gesamten Gärrestmenge.
Für eine effiziente Aufbereitung mit sparsamer Wärmenutzung hat sich Ringen dieses Konzept überlegt:
Der Gärrest wird erst separiert und die Flüssigphase im Vakuumverdampfer mit 170 kW Wärmeleistung von 6 auf 13 % Trockensubstanz eingedickt.
Das eingedickte Material wird mit dem abseparierten Feststoff getrocknet.
Damit konnte der Output des Bandtrockners bei gleichem Wärmeeinsatz (500 kW) verdoppelt werden. „Wir wollten erst nur die feste Phase nach der Separation trocknen. Aber das Granulat ist zu leicht und lässt sich nicht streuen. Daher trocknen wir die gesamte Menge“, erklärt Ringen.
Der dreistufige Verdampfer funktioniert – vereinfacht dargestellt – so: Der frische Gärrest von zwei Separatoren wird in eine feste und eine flüssige Phase getrennt: Der erste mit einem Sieb mit 300 µ Maschenweite, der zweite mit einem 50 µ-Sieb. Grund: Faserstoffe können den Vakuumverdampfer verstopfen.
In drei nacheinander geschalteten Kolonnen wird die Flüssigkeit bei ca. 60 °C und einem Druck von mindestens 130 mbar nach und nach eingedampft. Der entstehende Dampf wird in einem „Brüdenwäscher“ mit 96-prozentiger Schwefelsäure versetzt, sodass der darin enthaltene Stickstoff in Form von Ammoniumsulfatlösung ausfällt.
Verschiedene Produkte
Außerdem entsteht als Destillat Wasser, das zum Teil als Wasserdampf abgegeben wird. „Einen Teil nutzen wir in der Landwirtschaft, z.B. im Pflanzenschutz, weil destilliertes Wasser die Wirksamkeit der Mittel erhöht“, sagt er.
Der entstehende Dickschlamm wird in ehemaligen Maischebehältern aus einer Brennerei mit der Festphase der Separation vermischt und dann zum Gärresttrockner gepumpt. Am Ende werden aus 9.500 t Gärrest 650 t Granulat. Dieser Dünger erzielt heute einen Wert von 20 €/t ab Hof. „Wir haben inzwischen viele Anfragen dazu“, sagt er.
Unterm Strich können die Landwirte jetzt 20 kg N je ha mit ASL plus Schwefel gezielt düngen. Den Dünger bringen sie mit der Pflanzenschutzspritze aus.
Die gesamte Gärrestaufbereitung hat insgesamt rund 1 Mio. € an Investitionskosten verschlungen. „Aber wir haben jetzt ein schlüssiges Konzept für den eigenen Betrieb sowie zusätzliche Erlöse bei der Vermarktung der Gärreste“, fasst Ringen zusammen.
