Biobasierte Düngemittel aus Abwasser und Sole herstellen
Die wachsende Weltbevölkerung setzt die Landwirtschaft unter starken Druck, die Nahrungsmittelerzeugung zu steigern. Zur Unterstützung der europäischen Landwirtschaft wird der Aktionsplan für Düngemittel(öffnet in neuem Fenster) landwirtschaftlichen Betrieben durch Investitionen in die inländische Erzeugung biobasierter Düngemittel behilflich sein. Im Übereinstimmung mit der europäischen Richtlinie über die Behandlung von kommunalem Abwasser(öffnet in neuem Fenster) ging das EU-finanzierte Projekt WalNUT(öffnet in neuem Fenster) die Herausforderung einer nachhaltigen Nahrungsmittelerzeugung an, indem es verschiedene Technologien zur Nährstoffrückgewinnung im Labor prüfte und fünf der vielversprechendsten Technologien für eine Erprobung an den Pilotstandorten des Projekts auswählte.
Technologien zur Nährstoffrückgewinnung für biobasierte Düngemittel
Die Wasseraufbereitung ist ein kostspieliges Verfahren, und bei dem herkömmlichen linearen Ansatz fließen die zurückgewonnenen Ressourcen nicht wieder in die Wertschöpfungskette ein. Die Rückgewinnung von Nährstoffen ändert das. Düngemittel basieren auf einer Vielzahl von in Abfallströmen enthaltenen Nährstoffen, darunter Stickstoff, Phosphor, Kalium, Magnesium und Kalzium. Im Rahmen des WalNUT-Projekts wurde ein maßgeschneidertes Werkzeug für die Entscheidungsfindung verwendet, um vielversprechende physikalisch-chemische, elektrochemische und biologische Rückgewinnungstechnologien aus einem breiten Portfolio auszuwählen. Zu den getesteten Ansätzen zählten die Kultivierung von Mikroalgen, ein Hochleistungs-Aufbereitungsverfahren für Belebtschlamm(öffnet in neuem Fenster), Ionenaustausch- oder Adsorptionsverfahren, Flüssig- und Feststofffermentation sowie Nanofiltration.
Abwasser und Sole verwerten
Im Rahmen des Projekts wurden bei der Erprobung der Nährstoffrückgewinnungstechnologien verschiedene Abwasserströme anvisiert. „Die Stärke des Projekts bestand darin, dass wir uns nicht auf einen einzigen idealen Flüssigkeitsstrom konzentriert haben“, sagt Projektkoordinator Francisco Corona. „Wir haben mit kommunalem Abwasser, Klärschlamm, Industrieabwasser, Abwässern aus der Lebensmittelindustrie und Sole gearbeitet, da jeder dieser Flüssigkeitsströme eine echte Gelegenheit zur Nährstoffrückgewinnung darstellt, aber auch jeweils andere betriebliche Herausforderungen mit sich bringt.“ An den Pilotstandorten fanden sich Forschungsinstitute, Partnerorganisationen aus dem Industriesektor und Technologieanbieter im Bereich der Abwasserwirtschaft zusammen. Am Pilotstandort in Belgien wurde kommunales Abwasser mit dem Fokus auf die Stickstoffrückgewinnung untersucht. Der Pilotstandort in Griechenland war auf Entsalzungssole sowie auf zurückgewonnenes Kalium, Magnesium und andere Mikronährstoffe ausgerichtet. In Ungarn wurde saure Molke, ein Nebenerzeugnis der Käseherstellung, zur Rückgewinnung von Phosphor, Kalzium und anderen Nährstoffen genutzt. In Pilotanlagen in Spanien wurden Industrieabwässer auf die Rückgewinnung von Stickstoff, Phosphor sowie Ammoniumnitrat hin geprüft. Die Pilotanlagen mit Rückgewinnungsraten von nahezu 95 % erwiesen sich als überaus erfolgreich. Im Hinblick auf die Verwertung von recycelten Nährstoffen meint Corona: „Feldversuche haben gezeigt, dass verschiedene zurückgewonnene Erzeugnisse herkömmliche Mineraldünger teilweise oder vollständig ersetzen können, wenn die Ausbringungsmengen und der Ausbringungszeitpunkt an die Anforderungen der Kulturpflanzen angepasst sind.“
Die Zusammenarbeit im Bereich der Nährstoffrückgewinnung in den Mittelpunkt stellen
Der Austausch von Ideen und der Aufbau sektorübergreifender Netzwerke waren zentrale Bestandteile des WalNUT-Ansatzes. Im Rahmen des Projekts wurde die WalNUT-Plattform entwickelt, um verschiedene Interessengruppen entlang der Nährstoffrückgewinnungswertschöpfungskette miteinander zu vernetzen. „Die WalNUT-Plattform ist ein webbasiertes Tool für die Anbahnung von Kontakten und den Wissensaustausch. „Es verbindet die Abwasserbetriebe, Aggregatoren, Technologieanbieter, Beratungsunternehmen und die Endverbraucherschaft unter Verwendung von Informationen zur Nährstoffqualität, Nährstoffmenge und geografischen Entfernung, um Matchmaking-Vorschläge zu unterbreiten“, erklärt Corona. Die Bilanz am Ende des Projekts: 119 registrierte Nutzerinnen und Nutzer sowie 72 angebahnte Kontakte. Darüber hinaus umfasste WalNUT die Zusammenarbeit mit verwandten Projekten. WalNUT tauschte insbesondere technisches Wissen und Erfahrungen aus agronomischen Versuchen mit einem Cluster von Schwesterprojekten(öffnet in neuem Fenster) aus, die sich ebenfalls mit biobasierten Düngemitteln befassen. Der Bioraffinerie-Cluster Europa(öffnet in neuem Fenster), ein umfassenderes Projektnetzwerk, trug maßgeblich dazu bei, die Reichweite des Projekts zu vergrößern. „Die Zusammenarbeit mit verwandten Initiativen war unerlässlich, da die Nährstoffrückgewinnung nicht nur eine technologische Herausforderung darstellt, sondern auch Fragen der Regulierung, der Landwirtschaft, der Marktakzeptanz und der Akzeptanz durch die Interessengruppen umfasst“, erklärt Corona. Neben wissenschaftlichen und technologischen Lösungen bietet WalNUT politische Empfehlungen(öffnet in neuem Fenster) zur Definition biobasierter Düngemittel, damit diese in die Kreislaufwirtschaft einfließen können und die Wertschöpfungskette für biobasierte Düngemittel stärken. Es gibt zahlreiche Hürden bei der Gewährleistung der Ernährungssicherheit und der Verringerung der europäischen Abhängigkeit von importierten Kunstdüngern. Doch dank des vielschichtigen Ansatzes von WalNUT rückt die Einbindung biobasierter Düngemittel in die Kreislaufwirtschaft in greifbare Nähe.
