Nährstoffgehalte und Biogaserträge separierter Gülle · FAN Separator GmbH PSS 3.2 - 780 Pressschnecke UTS Products GmbH FSP A 52/15 Pressschnecke AgriKomp GmbH Quetschprofi Pressschnecke

Nährstoffgehalte und

Biogaserträge separierter Gülle

Hans-Jörg Brauckmann Forschungsstelle Nachhaltige Biogaserzeugung

der Universität Osnabrück

Nährstoffmanagement von Wirtschaftsdüngern und Gärresten Hannover 03.07.2014

Separierte Gülle Forschungsstelle Nachhaltige Biogaserzeugung

Ausgangssituation


Ausgangssituation

...

... S. 55


Ausgangssituation


Ausgangssituation


Überregionale Kaskadennutzung

Quelle: Warnecke et al. (2009)


Forschungsstele Nachhaltige Biogaserzeugung (FNB) Universität Osnabrück

Rindergülle - Nährstoffe Forschungsstelle Nachhaltige Biogaserzeugung Praxisversuch 2012

Hof Seebeck Beverstedt-Bokel

Versuchsanordnung

•  Zielvorgabe: stapelfähiges Gut mit einem Trockensubstanzgehalt von mindestens 25 % •  Wiederholungen: ein (Schweinegülle) bzw. drei (Rindergülle) Durchgänge à 45 Minuten •  Nährstoffbestimmung: Entnahme von Mischproben während der Separation. •  Ermittlung des Durchsatzes: Wägung der Güllefässer und der Mulde (Summe der Produkte

= 100 % gesetzt) •  Ermittlung der Biogaserträge: praktischer Gärtest nach VDI-Richtlinie 4630 Abschnitt 7


Separatoren im Praxisversuch Rindergülle

Fabrikat Typ Funktionsweise

ITE GmbH AgraSEP Feinsieb + Pressschnecke

Regenis GE Akkupress AL 200 Industrieausführung Pressschnecke

FAN Separator GmbH PSS 3.2 - 780 Pressschnecke

UTS Products GmbH FSP A 52/15 Pressschnecke

AgriKomp GmbH Quetschprofi Pressschnecke


Separatoren im Praxisversuch Schweinegülle

Fabrikat Typ Funktionsweise

Spaleck Zentrifuge N4 Zentrifuge Batch

GEA Westfalia UFC 466-00-35 Dekanter

Gyllex AL-2 Agro A/S Pressschnecke

FAN Separator GmbH PSS 5.2 - 780 Pressschnecke

Nock SP 254.1 Pressschnecke

Big Dutchman Optipress II Pressschnecke

Anonym 1 ### Pressschnecke

Anonym 2 ### Pressschnecke


Abscheidegrad (FM) in die Feste Fraktion und deren Trockensubstanzgehalt

Mittelwert (n=3)

16 21 15 17 21

28

24 26

23 22

15

20

25

30

35

0

5

10

15

20

25

ITE Reg. GE FAN UTS AgriK.

TS [%

i. d

. FM

]

Abt

renn

ung

FM [

%]

."

Abtrennung ∅ TS ∅


Abscheidegrad (FM) in die Feste Fraktion und deren Trockensubstanzgehalt

13 12 11 6 7 6 8 9

29

26

23

33 34

30

20

25

15

20

25

30

35

0

5

10

15

20

25

SPA GEA GYL FAN NOC BIG AN1 AN2

TS [%

i. d

. FM

]

Abt

renn

ung

FM [

%]

."

Abtrennung ∅ TS ∅


Abtrennungsgrad Rindergülle Mittel aus 5 Separatoren und Standardabweichung


Abtrennungsgrad Schweinegülle Pressschnecke Haverbeck


Abtrennungsgrad Schweinegülle Zentrifuge Haverbeck


0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

Stickstoff Phosphat Kalium

kg /

t

Diagramm'tel+

Rohgülle

Flüssige Fraktion

Feste Fraktion

davon Ammonium-N

Datenreihe5

Datenreihe6

Hauptnährstoffgehalte der Rindergülle und der Separationsprodukte Mittel der 5 Separatoren

Gesamtstickstoff (N) Phosphor (P2O5) Kalium (K2O)

4,0

1,6

3,6

1,6


0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0


kg /

t

Diagramm'tel+

Rohgülle

Flüssige Fraktion

Feste Fraktion

davon Ammonium-N

Datenreihe5

Datenreihe6


4,0 3,8

1,6 1,6

3,6 3,8

1,6 1,7



0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0


kg /

t

Diagramm'tel+

Rohgülle

Flüssige Fraktion

Feste Fraktion

davon Ammonium-N

Datenreihe5

Datenreihe6


4,0 3,8

5,3

1,6 1,6 2,1

3,6 3,8

3,2

1,6 1,7 1,3




5,4 5,3

8,1

2,6 2,2

5,7

4,2 4,2 3,8

3,0 3,0 2,5

Hauptnährstoffgehalte der Schweinegülle und der Separationsprodukte Pressschnecken Mittel der 6 Separatoren



5,4 5,4

9,8

2,6

0,85

15,6

4,2 4,1 3,9

3,0 2,7 3,0

Hauptnährstoffgehalte der Schweinegülle und der Separationsprodukte Zentrifugen Mittel der 2 Separatoren



LUFA Nord-West



LUFA Nord-West


Spezifischer Biogasertrag und Aschegehalt

241 272 284 258 253 370 350 272

36

48

30

42

14

23

30

16

0

10

20

30

40

50

60

70

0 50

100 150 200 250 300 350 400 450 500

Roh Dünn Fest Dünn Fest Roh Dünn Fest

Asc

hege

halt

[% i.

d. T

M]

Spe

z. B

ioga

sert

rag

[l n/k

g oT

S]

Spezifischer Biogasertrag ∅ Aschegehalt ∅

Roh- Dünne Feste Dünne Feste Roh- Dünne Feste gülle Fraktion Fraktion gülle Fraktion Zentrifuge Pressschnecke Pressschnecke S c h w e i n e g ü l l e R i n d e r g ü l l e


153 142 199 90 218 285 246 232

66 72

63

76

63 60 67

53

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

50

100

150

200

250

300

350

400


Met

hang

ehal

t [Vo

l %]

Bio

gase

rtra

g [l n

/kg

TS]

Biogasertrag bezogen auf TS ∅ Methangehalt ∅

Biogasertrag bezogen auf die Trockenmasse und Methangehalt



Methangehalt im Biogas

Quelle: Hoppenheidt (2010)

50 % des organischen Stickstoffs in der Rindergülle sind in mikrobieller Biomasse gebunden (Jost 2011)


153 142 199 90 218 285 246 232

66 72

63

76

63 60 67

53

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0

50

100

150

200

250

300

350

400


Met

hang

ehal

t [Vo

l %]

Bio

gase

rtra

g [l n

/kg

TS]

Biogasertrag bezogen auf TS ∅ Methangehalt ∅

Biogasertrag bezogen auf die Trockenmasse und Methangehalt



100 103

126

68

137

169 165

122

5 3

27

4

28

9

5

25

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0

50

100

150

200

250


Troc

kens

ubst

anzg

ehal

t [%

]

Met

hane

rtra

g [l n

/kg

TS]

Methanertrag bezogen auf TS ∅ Trockensubstanzgehalt ∅


Methanertrag bezogen auf die Trockenmasse und TS-Gehalt


5 3 35 3 38 14 9 30 0

5

10

15

20

25

30

0 5

10 15 20 25 30 35 40 45 50


Troc

kens

ubst

anzg

ehal

t [%

]

Met

hane

rtra

g [l n

/kg

FM]

Methanertrag bezogen auf FM ∅

Methanertrag der Frischmasse



5 3 35 3 38 14 9 30 0

5

10

15

20

25

30

0 5

10 15 20 25 30 35 40 45 50


Troc

kens

ubst

anzg

ehal

t [%

]

Met

hane

rtra

g [l n

/kg

FM]

Methanertrag bezogen auf FM ∅

Methanertrag der Frischmasse



Vergleichswerte Albers und Gers-Grapperhaus unveröff. 39 ln CH4/kg FM 53 ln CH4/kg FM 29 ln CH4/kg FM

Fazit

•  Beim Einsatz von Pressschneckenseparatoren ist die Dünne Fraktion hinsichtlich der Düngung wie die Rohgülle einzusetzen

•  Besser rühr- und pumpbar •  Infiltriert schneller in den Boden

•  Beim Einsatz von (Dekanter-)Zentrifugen ist die Dünne Fraktion v.a. an P2O5 abgereichert (Schweinegülle)

•  Das Lagervolumen reduziert sich nur durch die abgefahrene Menge von Feststoffen (4 -13 % Schweinegülle, bis 25 % Rindergülle)

•  Die Feste Fraktion kann eingesetzt werden als: •  Einstreu (Rinder) •  Dünger: langsam wirkender organischer Dünger, vergleichbar mit Festmist oder

Kompost à humuswirksam •  Substrat für Biogasanlagenà

•  Schweinegülle: 7 x höherer Methanertrag als Rohgülle •  Rindergülle: 2 x höherer Methanertrag als Rohgülle


Ausblick

•  Technik zur Gülleseparation wird von vielen Herstellern angeboten

•  Zahlreiche Projekte im Aufbau

•  direkte Abgabe von Milchviehbetrieben zu Biogasanlagen

•  Großprojekt Agravis in Dorsten 3,5 MW aus Mist, Gülle und Güllefeststoffen

•  Transport der Gärreste u.a. mittels Schiffen

•  Umfangreiche Erfahrungen zur Vergärung von Güllefeststoffen v.a. in Dänemark

•  primäres Ziel à Nährstoffmanagement

•  Weitere Einsatz von Güllefeststoffen unter den Bedingungen des EEG 2014 vor allem in bestehende Biogasanlagen zu erwarten


Verbundprojekt

„Nutzung von separierter Rindergülle als alternatives Gärsubstrat in der Biogasproduktion: technische Möglichkeiten und ökonomische

Bewertung“

gefördert durch das aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Universität Osnabrück Forschungsstelle

Nachhaltige Biogaserzeugung

Georg-August-Universität Göttingen Department für Agrarökonomie und Rurale

Entwicklung Betriebswirtschaftslehre des Agribusiness


Vielen Dank an die Familie Stegen und ihr Team, an Dirk Albers und seine Mitarbeiter, an Andreas Hothan, Dominik Baumgarten, Johanna Hering und Frederik Kathöfer

und Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit !

Dr. Hans-Jörg Brauckmann Forschungsstelle Nachhaltige Biogaserzeugung Tel.: 0541 969 44631 Mobil: 01727517753 Email: [email protected]


Zur Diskussion einige zusätzliche Folien


Lagerung – aerob: Selbsterwärmung Ausgangs TS: 34,3 % Umgebungstemperatur: 21°C I und II Parallelen einer Probe


Lagerung – aerob: Selbsterwärmung


Ausgangs TS: 20,6 % Umgebungstemperatur: 21°C I und II Parallelen einer Probe

Lagerung - aerob

Versuchsansatz Schweinegülle Feste Fraktion 1

Schweinegülle Feste Fraktion 2

Laufzeit 33 Tage 44 Tage

TS (Beginn) 34,3 % 20,6 %

oTS-Verlust 36,0 % 26,7 %

Spez. Methanertrag Ausgang

162 lN CH4/kg oTS

165 lN CH4/kg oTS

Spez. Methanertrag n. Erwärmung

126 lN CH4/kg oTS

118 lN CH4/kg oTS

Methanverlust gesamt 50 % 48 %



Lagerung – auf Siloplatte unter Folie absolute Temperatur


Lagerung – auf Siloplatte unter Folie

Keine Erwärmung durch luftdichte Abdeckung

Sauerstoffmangel?

Silierung? - Keine Gärsäuren nachweisbar

Weitere Informationen in:

A. Hothan, H.-J. Brauckmann & G. Broll (2013): Influence of storage on methane yields of separated pig slurry solids. Biomass & Bioenergy 52, 166-172


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Nährstoffgehalte und Biogaserträge separierter Gülle · FAN Separator GmbH PSS 3.2 - 780 Pressschnecke UTS Products GmbH FSP A 52/15 Pressschnecke AgriKomp GmbH Quetschprofi Pressschnecke