Im Verbundvorhaben „Technisch unterstütztes Nährstoffmanagement im Verbund mit Biogasanlagen und Anbauregionen – Nährwert“ entwickelte das Konsortium unter Beteiligung von 3N praxistaugliche Prozessketten zur Aufbereitung von Gärresten, um N‑ und P‑Überschüsse zu mindern, Emissionen zu reduzieren und transportwürdige Düngemittelströme zu erzeugen.
1. Gärrestseparationen und Prozessketten
An mehreren landwirtschaftlichen Biogasanlagen wurden mit Praxispartnern mechanische und chemisch‑physikalische Verfahren – Pressschnecke, Vakuumseparator, Dekanterzentrifuge, Feinfilter, Vakuumverdampfung, fraktionierte Eindampfung, Luftstrippung und Kombinationen daraus – im Praxismaßstab getestet. Dekanterzentrifugen ermöglichten hohe Phosphorabscheidungen (bis ca. 74 % P in der Festphase), während Luftstrippung und mehrstufige Vakuumverdampfung Ammoniumreduktionen von rund 85–90 % und die Erzeugung von Düngemittel-konformen Ammoniumsulfatlösungen (ASL) erreichten. Luftstrippung senkte den Wärmebedarf deutlich gegenüber der dreistufigen Verdampfung, führte jedoch – anders als Verdampfung – nicht zu einer Volumenreduktion der flüssigen Phase. Für die Praxis wurde sichtbar, dass sich durch geeignete Kombinationen (etwa Dekanter + Luftstrippung oder Pressschnecke + Dekanter) Nährstoffverteilung, Transportwürdigkeit und Energieeinsatz pro Anlagenstandort gezielt steuern lassen.
2. MAP/Struvit‑Fällung und Düngewirkung
Das DBFZ untersuchte in der Flüssigphase nach Separation – unterstützt durch 3N – die Struvit‑Fällung aus Gärresten mit verschiedenen Magnesiumquellen (u. a. Kieserit, Bittersalz, MgCl₂, SL 22), unterschiedlichen pH‑Werten und Reaktionszeiten. In wässrigen Lösungen erreichten gelöster Kieserit, Bittersalz und MgCl₂ bei pH 8,0–8,5 Struvitausbeuten von etwa 70–80 %, während schlecht löslicher, gemahlener Kieserit nur bei langen Reaktionszeiten nachzog. In realen Gärresten mit gezielter Phosphorsäurezugabe wurden – je nach pH und Fällmittel – berechnete Struvitausbeuten von rund 80–90 % erzielt; gleichzeitig sank der Ammonium‑N‑Gehalt der flüssigen Phase, während N und P in einer gut transportierbaren Festphase angereichert wurden. Gefäß- und Feldversuche zeigen, dass flüssige Gärrest- und ASL‑Fraktionen bei bedarfsgerechter Anrechnung häufig Ertragsniveaus nahe mineralischer Vergleichsvarianten erreichen und dass Struvit als langsam wirksame, verlustarme N‑ und P‑Quelle pflanzenbaulich nutzbar ist.
3. Algenproduktion
Für die Algenproduktion wurde die Nutzung von Oberflächenwasser als Kulturmedium für eine gemischte Algenbiozönose untersucht, die mit flüssigen Reststoffströmen aus Biogasanlagen (mikrofiltrierter Gärrest, Filtrat, Ammoniumsulfatlösung/ASL) gedüngt wird. Ziel war, Nährstoffe aus diesen Reststoffströmen aufzunehmen, stabile Kulturen im Reaktor zu etablieren und gleichzeitig verwertbare Algenbiomasse zu erzeugen.
Im Reaktorbetrieb wurden die Ammoniumverläufe nach einzelnen Aufdüngungen (Filtratgaben, Kombinationen aus Oberflächenwasser, Filtrat und ASL) verfolgt; nach Ernte und Verdünnung mit Oberflächenwasser stieg die Ammonium-Aufnahmerate wieder deutlich an, was auf verminderten Konkurrenzdruck und einen erneuten Wachstumsschub der Algen hinweist. Bekannte Grenzwerte aus Vorgängerprojekten (z. B. Wachstumsdepression ab etwa 140 mg NH4/l) wurden berücksichtigt, eine Überdüngung und Kulturkollaps konnten vermieden werden.
Ein weiterer Schwerpunkt waren Verwertungsoptionen der geernteten Algenmassen: Getrocknete, fein gemahlene Algensedimente wurden in unterschiedlichen Anteilen (0 %; 2 %; 5 % TS) in ein Epoxidharz eingemischt, zu Zugstäben verarbeitet und auf Festigkeit und Entflammbarkeit geprüft. Zwar traten bei Beimischung tendenziell niedrigere Bruchkräfte auf (u. a. wohl aufgrund von Poren im Material), gleichzeitig zeigten Stäbe mit 5 % Algen einen ausgeprägten Brennhemm-Effekt, da die Flamme im UL94‑Versuchsstand nach kurzer Zeit selbstständig erlosch, während Referenzstäbe weiterbrannten. Daraus kann ein Potenzial für den Einsatz der Algen als biogener Zuschlagstoff abgeleitet in Baustoffen werden, das jedoch weiterer Untersuchungen bedarf.
Parallel wurden eingefrorene Algensedimente über die BIG8‑Analytik hinsichtlich Eiweiß, Fett und Kohlenhydraten charakterisiert, wobei alle Gehalte auf Trockenmassebasis normiert wurden. Die Ergebnisse zeigen eine deutliche steuerbare Nährstoffzusammensetzung: Bei höherer N‑Verfügbarkeit aus ASL und mikrofiltriertem Gärrest stiegen vor allem die Kohlenhydratgehalte, während bei N‑Limitierung die Eiweißgehalte deutlich zunahmen; der Fettgehalt blieb insgesamt niedrig. ASL und mikrofiltrierter Gärrest erwiesen sich damit als gut nutzbare Stickstoffquellen für die Algen, gleichzeitig deuten die schwankenden Gehalte auf ein gezieltes „Product tailoring“ der Algenbiomasse je nach Düngeregime hin. Eine quantitative Verknüpfung von Nährstoffeintrag, Biomassezuwachs und Inhaltsstoffgehalten war aufgrund fehlender kontinuierlicher Mengenerfassung noch nicht möglich, soll aber in weiteren Versuchen weiter untersucht werden.
4. Beitrag von 3N
3N koordinierte im Verbund insbesondere die Einbindung der Praxispartner, die Organisation der Beprobungen von Gärrestfraktionen über mehrere Vegetationsjahre sowie die Aufbereitung der Ergebnisse für Beratung, Öffentlichkeitsarbeit und Folgeprojekte. Über von 3N betreute Prüfberichte zu Gärrestfraktionen (2021–2024) und Praxisfeldtage wurden die Erkenntnisse direkt in Betriebe und regionale Akteursnetzwerke getragen, sodass die im Projekt entwickelten Prozessketten und Düngestrategien unmittelbar in der Praxis anwendbar sind.
Abschlussveranstaltung
Biogasanlagen auf dem Weg zur überregionalen Nährstoffdrehscheibe
Zum Thema »Nährstoffmanagement im Verbund von Biogasanlagen, Anbauregionen und Aufbereitungstechnik« lädt Sie das Niedersachsen Netzwerk Nachwachsende Rohstoffe und Bioökonomie e.V. (3N) in Kooperation mit dem Deutschen Biomasseforschungszentrum (DBFZ) und der Fachhochschule Münster ein.
Biogasanlagen haben hinsichtlich Nährstoffüberschüssen eine hohe Lösungskompetenz und stehen selbst im Zentrum dieser Problematik. So bündeln sowie konditionieren sie nährstoffreiche Stoffströme und können bei sinnvoller Kombination von Technik und Anlagenmanagement Hygiene- und Emissionsprobleme minimieren, die mit der Nutzung von Wirtschaftsdüngern verbunden sind. Zudem stehen sie unter hohem wirtschaftlichem Druck; zum einen bezüglich der kostengünstigen Verwertung der Gärreste, zum anderen durch gestiegene Bereitstellungskosten für Energiepflanzen als Substrat. Angesichts der weiterhin absehbaren hohen Kosten für Gülle- und Gärrestentsorgung sind praxistaugliche bzw. praxiserprobte Lösungen gefragt. So sind kosteneffiziente Gesamtlösungen als Kombination von Aufbereitungstechniken für Wirtschaftsdünger mit angepasstem pflanzenbaulichem Management ein zentraler Baustein, um die Wertschöpfung aus Biogasanlagen zu erhalten. Zu Präsentationen aus diesem umfangreichen Themenfeld lädt Sie das Konsortium aus Nährwert herzlich ein.
Die Teilnahme an der Abschlussveranstaltung ist kostenfrei. Zu einem Imbiss und Getränken sind Sie herzlich eingeladen.
Moderation: Dr. Jan Köbbing | 3N Kompetenzzentrum e. V.
ab 09:00 Uhr
Eintreffen und Kaffee
09:30 Uhr
Begrüßung Christopher Straeter | Niedersächsisches Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz Prof. Gerhard Breves | Biogasforum Niedersachsen
KEYNOTE
09:45 Uhr
Klimaschutz durch Vergärung von Wirtschaftsdüngern Mark Paterson | Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V. (KTBL)
Vorträge aus wissenschaftlicher Sicht
10:15 Uhr
Vorstellung Projekt Nährwert Prof. Walter Stinner | DBFZ
10:30 Uhr
Gärproduktaufbereitung in der Praxis: Bewährte Verfahren für Biogasanlagen im Vergleich Cem Hanrath | FH Münster
11:00 Uhr
Pflanzenbauversuche mit ausgewählten Gärprodukten Alex Siedentopp | 3N Kompetenzzentrum e. V.
11:30 Uhr
Wirtschaftlichkeit und Umwelteffekte – Ergebnisse aus Nährwert Prof. Walter Stinner | DBFZ
12:00 Uhr
Innovative Nutzungspfade für organische Nährstoffe »Algen und Struvit« Sascha Hermus | 3N Kompetenzzentrum e. V. Michael Goldstein | DBFZ
12:30 Uhr
Pause und Mittagessen
Erfahrungen aus der Praxis
13:15 Uhr
Erste Ergebnisse aus Praxisversuchen: Optimierung des Wirtschaftsdüngermanagements durch Aufbereitung (MuD SlurryUpgrade) Christin Meyer | Landwirtschaftskammer Niedersachsen
13:45 Uhr
Gärrest als Torfersatzstoff – erste Ergebnisse aus dem Projekt NaProBio Sascha Hermus | 3N Kompetenzzentrum e. V.
14:15 Uhr
Möglichkeiten zur Minderung von Ammoniakemissionen durch Gülleadditive Susanne Höcherl | Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL)
14:45 Uhr
Kaffeepause
15:15 Uhr
Praktiker kommen zu Wort – Landwirte stellen Gärrestaufbereitung und BGA vor Gerhard Harms | Hand-Gas GmbH & Co. KG
Eberhard Schulte-Siering | B.E.S. GmbH und Co. KG
Dirk Huster-Klatte | HK Bioenergie & Co. KG
16:00 Uhr
Diskussion und Ausblick mit Praktikern und Publikum Leitung: Michael Goldstein | DBFZ
16:30 - 17:00 Uhr
Ausklang – Kaffee | Kekse | Netzwerken
Anmeldung
Eine Anmeldung ist nicht mehr möglich, da die maximale Anzahl an Teilnehmenden erreicht ist. Bei Interesse an den Folien melden Sie sich gern bei Herrn Hermus. Für weitere Informationen, Meldungen und Veranstaltungshinweise zu diesem und anderen Themen von 3N melden Sie sich gern für den 3N-Newsletter an.
