Qualitativ hochwertigere Gülle bei gleichzeitig reduzierten Emissionen
Gülle bzw. Dung aus Milchviehbetrieben ist reich an Nährstoffen wie Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel und stellt eine wertvolle Quelle an organischem Dünger und Rohstoffen zur Erzeugung erneuerbarer Energie dar. Während der Lagerung wird der Dung jedoch schnell von Mikroorganismen abgebaut, wobei Treibhausgase wie Methan und Distickstoffoxid sowie andere Gase wie Ammoniak und Schwefelwasserstoff entstehen. Sie alle sind schädlich für die Umwelt und die menschliche Gesundheit, und zudem wäre die Reduzierung von Methan der schnellste Weg, um den Klimawandel zu bekämpfen. Laut Aoife McCarthy, der Koordinatorin des EU-finanzierten Projekts GasAbate N-plus, sind die gegenwärtig verfügbaren Lösungen wie zum Beispiel die Versauerung sowohl potenziell gefährlich als auch häufig energieintensiv. Das Team von McCarthy hat eine Lösung entwickelt, bei der ein gut erforschter chemischer Inhaltsstoff zum Einsatz kommt, der sich als sicher für Menschen, Tiere und die Umwelt erwiesen hat. Mit GasAbate konnten die Methanemissionen der gelagerten Gülle durchgängig um über 80 %, bei Ammoniak um über 50 % und bei Schwefelwasserstoff um 80 % reduziert werden. „Wir haben die Kosteneffizienz und die Herstellung in großem Maßstab nachgewiesen, und nachdem wir die rechtlichen Anforderungen erfüllt haben, ist das Produkt in Irland bereits im Handel zu finden. Wir befinden uns derzeit in der Endphase von Gesprächen mit mehreren Unternehmenspartnern für die internationale Vermarktung“, sagt McCarthy.
Aus dem Labor auf den Hof
Der Zusatzstoff GasAbate, der methanogene Mikroorganismen hemmt, wird in bestimmten Zeitintervallen und auf den einzelnen landwirtschaftlichen Betrieb zugeschnitten mittels automatisierter Dosierpumpen in Form einer Flüssigkeit dosiert in Güllebehälter/Jauchegruben zugeführt. Da nur auf Methanogene abgezielt wird, wird das übrige Mikrobiom nicht beeinträchtigt, sodass hochwertiger organischer Dünger und Ausgangsmaterial für die anaerobe Vergärung zur Erzeugung von Biogas zur Energiegewinnung übrigbleiben. Die ersten Versuche wurden in Lagerbehältern durchgeführt, die bis zu 600 Liter Gülle enthielten und mit Durchflussmessern zur Überwachung der Biogaserzeugung ausgestattet waren, wobei auch die Biogaszusammensetzung beobachtet wurde. Beim Experimentieren mit Variablen wie Dosierung und Ausbringungsmethoden erzielte das Team eine Emissionsreduzierung von 73 % bei Biogas, von 100 % bei Ammoniak und von 98 % bei Schwefelwasserstoff. Anschließend wurden großangelegte Versuche in kommerziellen Milchviehbetrieben mit schwimmenden Kammern auf der Gülleoberfläche eines Behälters durchgeführt und die Akkumulation von Emissionen an drei Probenahmestellen gemessen. „Bei der Arbeit mit 220 Kühen, drei Güllebehältern und 485-590 Kubikmetern Gülle konnten wir die Methanproduktion um 80 % reduzieren“, berichtet McCarthy.
Biogas fördern
Zur Förderung der anaeroben Vergärung zur Biogaserzeugung wurden im Rahmen des Projekts Tests mit einem Fünf-Liter-Reaktor im Labormaßstab auf einen kommerziellen 270 000-Liter-Reaktor ausgeweitet. Das Team erzielte bei mit GasAbate behandelter Rindergülle eine um 38 % gesteigerte Biogasproduktion sowie bei Schweinegülle eine 100 %ige Steigerung des kommerziellen Biogasertrags. „Wir haben außerdem festgestellt, dass GasAbate die Qualität der Gülle verbesserte, wobei die Pflanzentrockensubstanz in kleinmaßstäblichen Topfversuchen um 15 % erhöht wurde“, fügt McCarthy hinzu. Um die Anforderungen im Rahmen der VERA-Verifizierung und der VDI 4360-Biogasnormen für den europäischen Markt zu erfüllen, wurden unabhängige Versuche mit dem Dänischen Technologieinstitut sowie der Penn State University für den amerikanischen Markt durchgeführt.
Das Erreichen der EU-Klimaziele im Blick
Da die Treibhausgasemissionen von gelagerter Gülle etwa 15 % der EU-weiten landwirtschaftlichen Treibhausgasemissionen bzw. etwa 1,5 % der gesamten EU-Emissionen ausmachen, könnte mit GasAbate ein wichtiger Beitrag zum Ziel der EU geleistet werden, diese Emissionen bis 2030 um mindestens 55 % zu reduzieren und bis 2050 CO2-Neutralität zu erreichen. Darüber hinaus ist die EU Unterzeichnerin der „Global Methane Pledge“, der Globalen Verpflichtung zur Verringerung der Methanemissionen, einer freiwilligen Vereinbarung, an der über 150 Länder beteiligt sind, um die Methanemissionen bis 2030 um 30 % gegenüber dem Stand von 2020 zu verringern. „Eine unabhängige Folgenabschätzung des Projekts unter Anwendung der IdeMat-Datenbank, bei der ein Betrieb mit 2 000 Rindern modelliert wurde, ergab, dass GasAbate die Freisetzung von 15 000 Tonnen Kohlendioxidäquivalent verhindern würde“, teilt McCarthy mit.
Schlüsselbegriffe
GasAbate N-plus, Dung, Gülle, Methan, Kohlenstoff, Kohlendioxid, Emissionen, Treibhausgas, Hof, landwirtschaftlicher Betrieb, Biogas, Milchviehbetrieb, Ammoniak
