Nährstoffrückgewinnung aus Bioabfällen für die Produktion von Mineraldünger

Die Verknappung von Wasser, Nahrungsmitteln und Ressourcen wie auch zunehmende Verschwendung sind eine der größten Herausforderungen für die Menschheit in den kommenden Jahren. Zur Wiederverwertung von Abfällen entwickelten europäische Forscher nun eine innovative Strategie des Nährstoffmanagements.

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Bioabfälle, d. h. Abfälle verschiedensten biologischen Ursprungs, machen etwa 20 % der in der EU erzeugten Abfälle aus und könnten künftig als potenzieller Rohstoff zur Erzeugung hochwertiger chemischer Substanzen dienen, um eine effiziente Kreislaufwirtschaft zu unterstützen. Die Wiederverwertung von Bioabfällen gilt daher als alternativer, attraktiver Ansatz in der Abfallwirtschaft. Eine neue Generation von Düngemitteln Für die Produktion der meisten Nährstoffdünger werden derzeit noch fossile Mineralressourcen eingesetzt. Schwerpunkt des EU-finanzierten Projekts NEWFERT war daher ein innovatives Konzept für die Düngemittelindustrie, bei dem im wesentlichen Asche unterschiedlicher Herkunft und Gülle für die Produktion einer neuen Generation von Düngemitteln verwendet wird. „Unser Ziel war es, ein Nährstoffrecyclingsystem für die Produktion von Industriedünger zu entwickeln, das fossile und biobasierte Materialien kombiniert“, erklärt Javier Brañas, Projektkoordinator und Leiter für Forschung und Entwicklung bei Fertiberia. Nach Analysen von mehr als 45 Arten von Bioabfällen aus verschiedenen Regionen Europas entschieden sich die Forscher aufgrund guter physikalischer und chemischer Eigenschaften für zehn Arten, die sich für die Düngemittelproduktion eignen. Asche mit hohem Phosphor- oder Kaliumgehalt und guter Nährstoffleistung wurde direkt in die Düngemittelproduktion überführt. Für Asche mit unlöslichen Nährstoffen entwickelten die Partner von NewFert neue Bioraffinerietechnologien mit geringen Input- und Energiekosten, um die Rückgewinnung von Nährstoffen wie Phosphat zu verbessern. Zur kostengünstigeren Rückgewinnung von Phosphatmineralien (Struvit) und Stickstoff aus Schweinegülle konzipierten die Wissenschaftler ein neues Verfahren. Die Kosteneinsparung ergibt sich dabei aus dem Ersatz des herkömmlichen Reagenz durch Prozesse, die natürlich im Medium vorhandene Bakterien übernehmen, wie auch einer neuen effizienteren Elektrolysezelle für die Stickstoffrückgewinnung. Die neuen Technologien maximierten die Extraktion und lieferten den Projektpartnern von NewFert geeignete Produkte für die Industrie. „Mit diesen Rohstoffen gelang es uns, Mineraldünger im Pilotmaßstab mit einem 15 %igen Anteil an Nährstoffen aus dem Bioabfallrecycling zu produzieren“, erklärt Brañas. Weniger Hürden bei der Produktion von Biodünger Entgegen landläufigen Vorstellungen sind nicht alle Bioabfälle tatsächlich als Dünger geeignet. Bioabfälle müssen sehr reich an Nährstoffen sein, die dann auch für die Pflanze verfügbar sind und keine unerwünschten Komponenten wie Krankheitserreger, Toxine oder Schwermetalle enthalten. Weiterhin sind in den Biomasse-Rohstoffversorgungssystemen noch Hürden und Engpässe bei Transport, Logistik und Infrastruktur auszuräumen. Brañas zufolge gilt es, „die nächste Generation von Düngemittelfabriken zu entwickeln, mit denen verschiedene Biomasserohstoffe aufbereitet werden können, damit aus Bioabfällen vermarktbare Materialien werden.“ Hierfür erstellte NewFert einen Leitfaden mit grundsätzlichen Kriterien, die definieren, welche Bioabfälle sich als Rohstoff für die Düngemittelproduktion eignen. Insgesamt unterstützt das Projekt den von Europa angestrebten Wandel hin zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft mit ressourceneffizienten Produktionssystemen. Die Einführung der NewFert-Technologie auf europäischer Ebene könnte effektiv die Rohstoffabhängigkeit und den Import von Phosphat und Kalium verringern. Dies wiederum wird Importkosten senken, nachhaltig das Management von Bioabfällen durch Kreislaufwirtschaft verbessern und damit europaweit die Diversifizierung von Beschäftigung im ländlichen Raum fördern. Der nächste Schritt ist für Brañas ein Demonstrationsprojekt auf europäischer Ebene, um mit Landwirten und Bioabfallbewirtschaftern die neuen Düngemittel und Technologien nach agrarwirtschaftlichen, industriellen und wirtschaftlichen Kriterien zu validieren. „Der erfolgreiche kommerzielle Einsatz dieser neuen umweltfreundlichen Mineraldünger ist für das Vertrauen der Verbraucher von entscheidender Bedeutung“, betont er.

Schlüsselbegriffe

NewFert, Dünger, Bioabfall, biobasierte Kreislaufwirtschaft

Nutrient recovery from biobased Waste for Fertilizer production

Nährstoffrückgewinnung aus Bioabfällen für die Produktion von Mineraldünger

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