Die Industrie bietet zahlreiche Techniken zur Gülleaufbereitung an. Welche Systeme passen zum Schweinebetrieb? Wo liegen die Kosten?
Fred Schnippe
Die Gülleaufbereitung gewinnt vor allem in den Veredlungshochburgen an Bedeutung. Denn viele Betriebe müssen seit der Verschärfung des Düngerechts mehr Nährstoffe abgeben. Und hohe Nährstoff- bzw. TS-Gehalte steigern die Transportwürdigkeit der Gülle.
Auch bei aufnehmenden Betrieben erzielen Wirtschaftsdünger mit hohen Nährstoffgehalten mehr Akzeptanz. Denn sie senken die Ausbringungskosten und erleichtern die Düngeplanung.
Jedoch müssen die Veredelungs-betriebe die Gülleaufbereitung kostengünstig halten. Denn die Nährstoffabgabe ist durch Transporte und eventuelle Entgelte für aufnehmende Betriebe bereits mit Kosten belastet.
Sinkverfahren spart Kosten
Wer in die Gülleaufbereitung einsteigt, sollte den Fokus zunächst auf einfache, kostengünstige Verfahren legen. Hier ist die Eindickung der Gülle durch Sinkschichtbildung zu nennen.
Diese ist insbesondere für Schweinebetriebe mit P-Überschüssen interessant. Denn die dicke Fraktion enthält rund 90% des Phosphors sowie 50 bis 60% des Stickstoffs (siehe Übersicht 1). Die Dickgülle kann abgegeben werden. Die nährstoffarme Dünngülle verbleibt in der Regel im Betrieb.
Voraussetzung für das Sinkschichtverfahren ist die Güllelagerung im Hochbehälter. Denn hier trennen sich dicke und dünne Fraktion am besten. Ideal sind zwei Hochbehälter. So lassen sich die Fraktionen flexibel entnehmen. Im ersten Behälter erfolgen Sedimentation und Lagerung der Dickgülle. Die Dünngülle wird in den zweiten Behälter gepumpt. Aber auch mit nur einem großen Hochbehälter lässt sich das Sinkschichtverfahren umsetzen.
Für die getrennte Entnahme der Dick- und Dünngülle kommen verschiedene Techniken in Betracht. Hierzu zählen unterschiedlich hoch angeordnete Absaugrohre, per Seilwinde verstellbare Absaugrohre oder eine höhenverstellbare Tauchpumpe. Das Sinkschichtverfahren kostet rund 50 Cent/m3 Gülle.
Separation setzt Feststoffe ab
Der zweite Weg zur Gülleaufbereitung ist die Separation. Sie kommt zum Einsatz, wenn das Sinkschichtverfahren nicht umsetzbar ist oder eine strikte Trennung von festen und flüssigen Bestandteilen der Gülle gefragt ist. Die gängigsten Geräte zur Separation sind Pressschnecken und Zentrifugen. Sie trennen aus der Gülle etwa 8 bis 14 % Feststoffe ab. Diese können abgegeben werden, während das Filtrat meist im Betrieb bleibt.
Pressschnecken sind relativ einfach aufgebaut und haben einen moderaten Energieverbrauch. Mit Kaufpreisen ab 25000 € und Vollkosten von 1,50 bis 3 €/m3 Gülle ist diese Technik daher vergleichsweise günstig. Allerdings erzielen Pressschnecken bei Schweinegülle nur Abscheidegrade von unter 20% beim Stickstoff und Phosphor.
Im Schweinebetrieb ist die Separation per Zentrifuge deutlich effektiver. Denn diese kann bis zu 80% des Phosphors sowie etwa 30% des Stickstoffs im Feststoff konzentrieren (siehe Übersicht 2 auf Seite 18). Mobile Zentrifugen erreichen bei Schweinegülle einen Durchsatz von etwa 30 m3 pro Stunde.
Allerdings verbrauchen Dekanterzentrifugen aufgrund der hohen Umlaufgeschwindigkeiten mit bis zu 1 kWh/m3 Gülle sehr viel Strom. Auch die Anschaffungskosten sind mit mehr als 100000 € hoch. Zentrifugen werden daher meist überbetrieblich eingesetzt. Wobei mit Aufbereitungskosten von 5 bis 7 €/m3 Rohgülle zu rechnen ist.
Die Effizienz der Zentrifuge verdeutlicht ein Beispiel. Ein Mäster möchte seine Gülle (5% TS) per Separation so aufbereiten, dass er mit dem Feststoff 1000 kg Phosphor abgeben kann.
Beim Einsatz einer Pressschnecke müsste der Mäster hierfür fast 2500 m3 Gülle separieren. Mit der Zentrifuge reduziert sich die aufzubereitende Güllemenge stark auf weniger als 500 m3. Das heißt: Trotz der höheren Kosten je m3 Gülle ist die Zentrifuge aufgrund der hohen Abscheideleistung beim Phosphor unter dem Strich günstiger.
Vollaufbereitung ist teuer
Der dritte Weg ist die Vollaufbereitung der Gülle. Sie beginnt in der Regel mit der Separation der Rohgülle. Die feste Phase kann wie bei den vorherigen Techniken überbetrieblich abgegeben werden. Die flüssige Phase wird weiter aufbereitet. Am Ende soll sauberes Wasser entstehen, das mit behördlicher Genehmigung in Vorfluter etc. eingeleitet werden kann.
Um dies zu gewährleisten, wird die flüssige Phase intensiv aufbereitet. Die ersten Schritte sind oft die sogenannte Flotation und die Ultratfiltration, die mittels Hilfsstoffen kleine Feststoffe aus der Flüssigkeit trennen.
Der zweite wichtige Schritt ist die Umkehr-Osmose, die Nährstoffe aus dem Wirtschaftsdünger lösen soll. Am Ende des mehrstufigen Prozesses bleiben etwa 55% reines Wasser, 25% Feststoffe und rund 20% flüssiges Nährstoffkonzentrat.
Neben der starken Reduzierung der Güllemenge ist der wichtigste Vorteil der Vollaufbereitung, dass ein erheblicher Teil der Nährstoffe nicht mehr in Form von Wirtschaftsdünger, sondern als Konzentrat vorliegt. Die Vollaufbereitung kann damit helfen, regionale Nährstoffüberschüsse abzubauen.
Der Nachteil der mehrstufigen Vollaufbereitung sind die relativ hohen Verfahrenskosten. Da die Anlagen meist überbetrieblich laufen, entstehen weitere Kosten für Zwischenlagerung und Transport der Gülle.
Hinzu kommen weitere technische und rechtliche Aspekte:
- Der hohe technische Aufwand erfordert hohe Güllemengen von mindestens 35000 bis 50000 m3 im Jahr.
- Zum wirtschaftlichen Betrieb ist die ganzjährige Belieferung der Vollaufbereitungsanlage nötig.
- Die behördliche Genehmigung zur Einleitung von gereinigtem Wasser ist an hohe Auflagen geknüpft.
- Die Vermarktung der Aufbereitungsprodukte muss sichergestellt sein.
Trotz einiger offener Fragen gewinnt die Vollaufbereitung vermutlich an Bedeutung. Denn sie schließt im Gegensatz zu einfachen Aufbereitungsverfahren auch die dünne Fraktion ein.
Hierdurch erzielt die Vollaufbereitung beim Phosphor und beim Stickstoff eine starke Aufkonzentration der Nährstoffe (siehe Übersicht 3). Für die Erstellung eines transportwürdigen Düngers mit Marktakzeptanz ist das besonders wichtig.
Intensive Forschung
Insbesondere in den nordwestdeutschen Veredlungshochburgen wird derzeit an der Optimierung der Gülleverwertung gearbeitet. Hier sind vor allem folgende Projekte zu nennen:
- Die Naturdünger Münsterland GmbH will in Nordvelen, Kreis Borken, ab Sommer 2018 rund 200000 t Rinder- und Schweinegülle zu einleitfähigem Wasser und Nährstoffkonzentraten aufbereiten. Die 90 beteiligten Landwirte sollen eingedickte Gülle für unter 10 € je m3 zuzüglich Transport abgeben können. Mit eingebundener Biogasanlage will man rund 18 Mio. € investieren.
- Die Kostenvorteile einer großtechnischen Aufbereitung will auch die niedersächsische Kaskum GmbH nutzen. Sie will bis Ende 2020 eine Vollaufbereitung für 1 Mio. m3 Gülle im Jahr bauen. Die Gülleabgabe soll 10 € je m3 frei Anlage kosten. Noch fehlt die Einleitgenehmigung für das Klärwasser.
- Agropower plant im niedersächsischen Calveslage für Ende 2018 eine Anlage, die Gülle mit hohem Druck und großer Hitze behandelt. Dies soll die Nährstoffe als Salze auslösen. Das 1,4 Mio.-€-Projekt soll 70000 m3 Gülle im Jahr zu Kosten von 10 bis 12 €/m3 aufnehmen können.
- Im Gegensatz dazu setzt Blue Systems (Big Dutchman) auf kleine, dezentrale Anlagen zur Vollaufbereitung. Ihr System zur Vollaubereitung passt in vier Seecontainer und soll ab 4000 Mastplätze einsetzbar sein. Die Vollkosten sollen bei 10 bis 12 €/m3 Gülle liegen.
Fazit
In Veredlungsregionen gewinnt die Gülleaufbereitung weiter an Bedeutung. Die Abgabe von Dickgülle ist günstig und bietet sich für Betriebe mit P-Überschüssen an. Für die Gülleseparation liefern Zentrifugen im Schweinebetrieb die besten Ergebnisse.
Die Vollaufbereitung der Gülle ist bislang noch relativ teuer. Durch Weiterentwicklungen oder Großanlagen wird die Technik aber interessanter.
