Das Gärrestlager – Gärreste richtig lagern und aufbereiten
Im Zuge der Vergärung entstehen im Fermenter Biogas und Gärreste. Gärreste … das hört sich erst einmal nach einem Abfallprodukt an. Welch großes Potenzial jedoch in diesen Gärprodukten steckt, wird klar, wenn man sich ihre Bestandteile und insbesondere ihren Nährstoffgehalt ansieht: Aus den Gärresten lassen sich hochwertige Dünger sowie Prozesswasser herstellen. Doch ein Schritt nach dem anderen.
Zuerst einmal werden die Gärreste – meist mithilfe von Rohrleitungen, eines Überlaufs oder eines Radladers – aus dem Fermenter transportiert. Sie landen im sogenannten Gärrestlager, das als Depot für die vergorene Biomasse dient. Je nach Art müssen sie dort gemäß der Düngeverordnung (DüV) und dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) fachgerecht gelagert werden und in vielen Biogasanlagen im gasdichten System bis zu 150 Tage verweilen, bis sie keine nennenswerte Menge an Methan mehr freisetzen. Erst dann können sie aufbereitet und weiterverwendet werden.
Unsere Inhalte rund um Gärreste und das Gärrestlager
Wozu dient ein Gärrestlager? Wie werden feste Gärreste sachgemäß gelagert und was ist bei flüssigen Gärresten zu beachten? Und wie müssen Gärprodukte jeweils aufbereitet werden, damit daraus hochwertige Düngemittel entstehen? Bei uns erhalten Sie nicht nur Antworten auf diese Fragen, sondern viele weitere Informationen zum Thema.
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Vorhang auf für das Gärrestlager – Aufbau und Anforderungen
Das Gärrestlager befindet sich aus praktischen Gründen meist innerhalb der Biogasanlage. So können die Gärrückstände einfach und automatisiert vom Fermenter zum Lager geschleust werden. Je nach Größe der Anlage sowie der Art und Menge der Biomasse kann das Gärrestlager in verschiedenen Bauweisen und Größen errichtet werden. Die größten Ausführungen haben einen Durchmesser von 50 Metern und ein Speichervolumen von bis zu 20.000 Kubikmetern.
Eckig oder rund, Tiefbehälter aus Beton, Hochbehälter aus Beton, Edelstahl oder Stahl sowie Erdbecken beziehungsweise Gärrest-Lagune mit Folienabdichtung – abhängig von der Art des Gärsubstrats stehen Ihnen verschiedene Gärrestlager zur Wahl. Ist die vergorene Biomasse flüssig, kommen in vielen Gärrestlagern dieselben Pump- und Rührwerke zum Einsatz, die wir schon aus dem Fermenter kennen.
Abgedeckt und abgedichtet
Bei den Abdeckungen handelt es sich meist um witterungsbeständige und belastbare Zeltdächer mit Unterkonstruktion oder feste Dächer aus glasfaserverstärktem Kunststoff oder Beton. Sie verhindern nicht nur den Austritt von Gasen, sondern auch, dass Gerüche von Gärrestlager ausgehen, die von Anwohnern als unangenehm empfunden werden könnten. Weil viele Gärreste – insbesondere flüssige und/oder nicht separierte – immer noch hohe Mengen an Methan und anderen Gasen bilden, müssen Behälter, die nach dem 31. Dezember 2011 errichtet wurden, gemäß dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) dauerhaft gasdicht sein. Systeme zur Erkennung von Leckagen können hierbei unterstützen.
Darüber hinaus müssen Sie sicherstellen, dass keine Flüssigkeiten austreten können und das Grundwasser gefährden. Liegt Ihre Biogasanlage in einem Wasserschutzgebiet, sind in dieser Hinsicht besondere Schutzmaßnahmen zu treffen. Ebenso muss ein Überlaufen der Gärreste ausgeschlossen und Anforderungen an die Statik gewährleistet sein.
Flüssige und feste Gärreste – Die Unterschiede in der Lagerung
In den Biogasgärresten befinden sich immer noch aktive Mikroorganismen. Diese bilden auch außerhalb des Fermenters Methan, wenn auch in geringerem Maße. Obwohl also im Gärrestlager nicht mehr die idealen Bedingungen herrschen – unter anderem weil die Gärtemperatur aufgrund der fehlenden Heizung nicht gewährleistet ist – kann die Ausbeute des Restgases so hoch ausfallen, dass Sie sie auffangen und mithilfe von Rohrleitungen der Biogasverwertung zuführen können.
Doch nicht nur Mikroorganismen, auch die Nährstoffe sind erhalten geblieben und machen die Gärreste nun zu einem idealen Ausgangsmaterial für die Herstellung von Dünger. Je nach Art des ursprünglichen Biogassubstrats und der Fermentationsmethode liegen die Gärreste in flüssiger oder fester Form vor. Dies erfordert eine unterschiedliche Lagerung und Behandlung im Gärrestlager.
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Flüssige oder zähflüssige Gärreste, wie sie insbesondere bei der Nassfermentation entstehen, werden üblicherweise in runden Behältern oder Güllebehältern gelagert, die dem Fermenter ähneln. Damit sich die Bestandteile nicht trennen, sorgen Rührwerke dafür, dass die Masse homogen bleibt. Um weiteres Biogas aufzufangen, aber vor allem auch um den Austritt von klimaschädlichem Methan und Gerüchen zu verhindern, werden Lager für flüssige Gärreste gasdicht abgedeckt.
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Feste Gärreste bleiben sowohl bei der Nass- als auch bei der Trockenvergärung übrig. Auch wenn sie über einen höheren Anteil an Trockensubstanz verfügen, sind sie meist so feucht, dass sie wie flüssige Gärreste in gasdichten Behältern gelagert werden müssen. Das Methan, das weiterhin erzeugt wird, kann auch hier aufgefangen und weitergeleitet werden.
Feste, separierte Gärreste, die nach der Fest-Flüssig-Trennung verbleiben, können auch in Hallen, Lagerbehältern ohne gasdichte Abdeckung oder sogar im Freien gelagert werden. Bedingung ist jedoch, dass gemäß der Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (AwSV) keine Flüssigkeiten austreten, die das Grundwasser gefährden. Daher müssen diese Gärreste auf entsprechend abgedichteten Untergründen beziehungsweise Bodenplatten gelagert und Flüssigkeiten aufgefangen werden. Letztere können zum Impfen oder Anmaischen zurück in den Vergärungsprozess gebracht werden. Lagern Sie im Freien oder in offenen Behältern oder Becken, sollten die Gärreste zum Schutz vor Regen und Witterung mit einer Plane abgedeckt werden.
Die Aufbereitung von Gärresten
Ob als Düngemittel oder Bodenverbesserer wie Kompost in der Landwirtschaft, im Landschafts- und Gartenbau oder in privaten Gärten – die Einsatzmöglichkeiten von Gärresten sind vielfältig. Auch die abgetrennten Flüssigkeiten lassen sich nutzen, zum Beispiel in Form von Prozess- oder Brauchwasser. Insbesondere wenn Sie die Gärprodukte nicht für den Eigenbedarf verwenden, sondern vermarkten möchten, stehen Ihnen je nach Art der Gärreste und der geplanten Verwendung unterschiedliche Schritte in der Aufbereitung bevor.
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Unbehandelte Gärrückstände enthalten oftmals grobe Bestandteile und Fasern, die das Pumpen, Weiterverarbeiten oder gar das Ausbringen erschweren. Auch haben sie ein hohes Lagervolumen und bilden leicht Sink- und Schwimmschichten. Daher werden sie meist zuerst in feste und flüssige Stoffe getrennt. Das geschieht durch die sogenannte Fest-Flüssig-Trennung, die vor oder nach der Lagerung in unterschiedlichen Gärrestelagern stattfinden kann. Dabei wird die vergorene Biomasse mechanisch mithilfe von Separatoren wie Pressen, Sieben oder Dekantern in Feststoffe (Festphase) und Flüssigkeit (Flüssigphase) geteilt. Um die Separation zu unterstützen können darüber hinaus Flockungsmittel eingesetzt werden. Die so entstandenen Gärprodukte werde ausgebracht oder weiter aufbereitet.
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Eine Hygienisierung der Gärreste ist nicht immer nötig oder kann auch schon in vorangegangenen Prozessschritten erfolgt sein. Sie ist vor allem dann angebracht, wenn das Gärsubstrat aus tierischen Exkrementen, Bioabfall oder Abfällen aus der Lebensmittelindustrie bestand. Um zu verhindern, dass Salmonellen, Kolibakterien oder Erreger von Pflanzenkrankheiten über den Dünger verbreitet werden, werden Keime durch Hitze, Druck oder weitere Verfahren abgetötet.
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Die abgepressten, festen Gärreste, die nach der Fest-Flüssig-Trennung zurückbleiben, haben einen Gehalt von etwa 20 bis 40 Prozent an Trockensubstanz. Sie lassen sich bereits einfach transportieren und können sowohl zu Kompost als auch zu Feststoffdünger verarbeitet werden.
- Kompostierung: Bevor die Feststoffe zur Bodenverbesserung eingesetzt werden können, müssen sie kompostiert werden. Besonders dafür geeignet sind Gärreste, die durch die Fermentation pflanzlicher Substrate entstanden sind. Dabei erwärmt sich das Material meist von selbst auf 55 bis 60 Grad Celsius und zersetzt sich unter Zufuhr von Sauerstoff. Innerhalb von sechs bis 14 Wochen entsteht hochwertiger Kompost, der für die Vermarktung vorbereitet und konfektioniert werden kann.
- Trocknung: Damit trockene Gärreste noch leichter und platzsparender gelagert, transportiert und zur Herstellung von Düngemittel verkauft werden können, werden sie mithilfe von heißer Luft getrocknet. In diesem Zuge findet oftmals zugleich die Hygienisierung statt. Für die Trocknung stehen verschiedene Systeme wie Trommeltrockner oder Bandtrockner zur Verfügung. Befindet sich ein Blockheizkraftwerk in der Biogasanlage, kann dabei dessen Abwärme eingesetzt werden. Um zu verhindern, dass bei der Trocknung Ammoniak und unangenehme Gerüche austreten, sollte die Abluft gereinigt werden. Am Ende des Prozesses weisen die Gärreste einen Trockensubstanzgehalt von 80 bis 90 Prozent auf.
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Die flüssigen Gärreste können nach der Feststoffabtrennung direkt als Flüssigdünger ausgebracht werden. Sollen sie vermarktet werden, wird oftmals das Volumen etwas reduziert und Nährstoffe aufkonzentriert, damit sie Mineraldüngern beziehungsweise mineralischen Flüssigdüngemitteln entsprechen. Das Presswasser, das dabei abgeschieden wird, kann als gereinigtes Brauchwasser, als Prozesswasser oder als mit Nährstoffen versehenes Konzentrat selbst eingesetzt oder teilweise vermarktet werden.
- Membrantechnik: Voraussetzung für dieses Filtrationsverfahren ist, dass die flüssigen Gärreste nicht mehr als drei Prozent Trockensubstanzgehalt aufweisen. Sie werden durch Membrane mit unterschiedlich feinen Poren geleitet. Während das Wasser im Anschluss durch die sogenannte Umkehrosmose nahezu vollständig von allen Stoffen befreit wird, können die zurückbleibenden Gärreste als hochwertiges Düngemittel eingesetzt oder wieder in die Fermentation zurückgeführt werden.
- Eindampfung: Diese Methode wird insbesondere bei Gärresten aus Gülle angewendet. Diesen wird mithilfe von Hitze und Unterdruck Wasser entzogen, wodurch ein konzentriertes, hygienisiertes Düngemittel entsteht, das sich leichter lagern und transportieren lässt.
- Stripping: Separierte Flüssiggärreste können abhängig vom Ausgangssubstrat einen zu hohen Anteil bestimmter Inhaltstoffe haben, die einen Einsatz als Düngemittel schwierig bis unmöglich machen. Mithilfe bestimmter Verfahren können diese aus den Gärresten entfernt werden. Eines davon ist das sogenannte Stripping, bei dem Ammoniumstickstoff abgeschieden wird. Dabei werde Gase (zum Beispiel Sauerstoff oder Wasserdampf) durch die Masse geleitet, mit denen der Ammonium-Stickstoff reagiert und anschließend abgeführt werden kann.
Schon gewusst? Wissenswertes rund um das Gärrestlager und Gärreste
Biogasgärreste bergen ein hohes Potential, aber es gilt auch einiges zu beachten. Hier finden Sie die Antworten auf Fragen zu rechtlichen Themen und Gesetzen, aber auch zu Qualitätssiegeln, den Vorteilen am Markt und der Nährstoffanalyse Ihrer Gärprodukte.
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Wer mit Biogasgärresten und ihrer Lagerung in Gärrestelagern arbeitet, bekommt es mit einer Vielzahl von Verordnungen und Gesetzen zu tun. Da es jederzeit zu Emissionen von klimaschädlichem Methan, Ammoniak oder Lachgas kommen kann, aber auch die Gefahr besteht, dass austretende Flüssigkeiten Gewässer und das Grundwasser gefährden, sind unter anderem die Vorgaben aus dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) und aus der Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (AwSV) zu berücksichtigen.
Was die Ausbringung beziehungsweise Vermarktung der Gärreste als Düngemittel betrifft, finden Sie alle rechtlichen Vorgaben in der Düngemittelverordnung (DüMV) sowie in der Verordnung über das Inverkehrbringen und Befördern von Wirtschaftsdünger (WDüngV). Hinzukommen weitere Gesetze und Vorschriften zum Hygiene- und Abfallrecht. Wenn Sie mehr über rechtliche Themen erfahren möchten, beraten wir Sie gern.
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Wenn Sie Ihre Chancen auf dem Markt erhöhen, die Nutzung erleichtern und die Qualität Ihrer Gärreste zertifizieren lassen möchten, können Sie verschiedene Siegel erwerben. Dazu werden unter anderem das eingesetzte Gärsubstrat, die Trockensubstanz, der Gehalt an Stickstoff, Phosphor und Kalium sowie der pH-Wert untersucht. Auf diese Weise können Sie sich beispielsweise das Siegel QLA Qualitätssicherung Landbauliche Abfallverwertung oder das in der EU gültige Bio-Siegel ausstellen lassen.
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Aus Gärresten gewonnenem Düngemittel wird nachgesagt, es sei besser als Gülle zur Düngung geeignet. Tatsächlich sind die Nährstoffe in Dünger aus Gärresten besser löslich: Das Mittel kann von Pflanzen leichter aufgenommen werden und dringt schneller in die Böden ein. Auch weist es einen etwas höheren Anteil an Stickstoff auf, was sich abhängig von der Kultur positiv auswirken kann. Da der Stickstoff im Gärrest besser gebunden ist, werden die Immissionen von Stickstoffgasen, welche als klimaschädlich gelten, verringert. Darüber hinaus fließt Gülle oftmals besser und es kommt unter Umständen zu weniger Verschmutzung, was ein Pluspunkt beim Anbau von Futterpflanzen ist. Wurde eine Hygienisierung vorgenommen, ist man mit Dünger aus Gärresten in Sachen Keime und Krankheitserreger auf der sicheren Seite. Und zu guter Letzt ist er bei der Ausbringung weniger geruchsintensiv als Gülle.
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Ob Mais, Kartoffeln oder Weizen – jede Pflanzenkultur hat einen individuellen Bedarf an Nährstoffen. Um Düngemittel aus festen oder flüssigen Gärresten optimal einzusetzen und zu vermarkten, können sie mithilfe einer Gärrestanalyse für unbedenklich erklärt und auf ihre Nährstoffe hin überprüft werden. Gemäß der Düngemittelverordnung DüMV sind Betriebe dazu verpflichtet, ihre Gärreste mindestens zweimal im Jahr beproben zu lassen. Wir von der BayWa unterstützen Sie in diesem Bereich gern und führen Gärrestanalysen schnell und unkompliziert durch. Weitere Informationen zu unserem diesem Angebot finden Sie auf unserer Expertenseiten zum Thema Service und Wartung.
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