Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Kofermentation gewinnt bei der Behandlung von Bioabf\u00e4llen in l\u00e4ndlichen Gebieten zunehmend an Bedeutung. Die fermentierten Substrate weisen relativ hohe Anteile an gel\u00f6stem mineralischen Stickstoff und Methan auf, so dass erh\u00f6hte Emissionen von CH4 und N2O sowie NH3 (indirekt klimawirksam) aus den Kofermentationssubstraten w\u00e4hrend der Lagerung und nach Ausbringung denkbar sind. Im Gegensatz zu Kompostierung und G\u00fcllewirtschaft liegen hier bisher keine Untersuchungen zur Freisetzung klimarelevanter Gase vor, die aber f\u00fcr eine \u00f6kologische Gesamtbeurteilung des Verfahrens unerl\u00e4sslich sind. Ziel dieses Vorhabens ist die Bestimmung der Emissionen klimawirksamer Gase w\u00e4hrend der Kofermentation und nach Ausbringung der Kofermentationssubstrate sowie die Entwicklung praxisrelevanter Ma\u00dfnahmen zur Emissionsreduktion.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Rahmen des Projektes wurden Kofermentationsprodukte aus unterschiedlichen Anlagen untersucht. Hierzu wurden G\u00e4rtests in Kleinfermentern mit verschiedenen Mischungsverh\u00e4ltnissen aus Rinder- bzw. Schweineg\u00fclle sowie Bioabfall bzw. Fettabscheiderr\u00fcckst\u00e4nden unter mesophilen und thermophilen Bedingungen durchgef\u00fchrt. Diese Versuche dienten einer Optimierung der Prozessparameter w\u00e4hrend der Verg\u00e4rung, um eine optimale Gasausbeute und einen m\u00f6glichst hohen Abbau an BSB5 zu erreichen. In Lagerungsversuchen wurde untersucht, wie sich die Abdeckung mit Stroh auf die NH3, N2O und CH4-Emissionen aus den verschiedenen vergorenen und unbehandelten Substraten auswirkt. Hierzu wurde eine Methode zur Bestimmung von NH3-Emissionen mit Hilfe von Passivsammlern auf die Bedingungen der Versuchslagerbeh\u00e4lter angepasst. Ebenso wurde der Einfluss der Verg\u00e4rung auf die Emissionen von NH3, N2O und CH4 nach Ausbringung der G\u00e4rr\u00fcckst\u00e4nde auf Acker und Gr\u00fcnland in mehreren Freilandversuchen untersucht. Ber\u00fccksichtigt wurden sowohl kurzfristig induzierte Emissionen (innerhalb 4 Wochen), als auch Langzeitemissionen (innerhalb eines Jahres). Eine Reduktion der Emissionen nach Ausbringung sollte durch den Einsatz angepasster Ausbringtechniken erreicht werden. Die experimentellen Ergebnisse der Versuche aus allen Teilbereichen gingen dann in eine Bilanzierung der energie- und substratbedingten Emissionen, sowie der betriebswirtschaftlichen Kosten ein, um \u00f6kologisch und \u00f6konomisch sinnvolle Verfahrensketten zu identifizieren.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die G\u00e4rtests mit verschiedenen Mischungen aus Kosubstraten und G\u00fclle zeigten, dass durch die Verwertung von organischen Reststoffen als Kosubstrate der Energieertrag in Biogasanlagen und somit deren Rentabilit\u00e4t deutlich gesteigert werden kann. Durch die Zugabe von Fettabscheiderr\u00fcckst\u00e4nden zu Schweineg\u00fclle konnte eine Erh\u00f6hung der Gasertr\u00e4ge um das 8-fache, durch die Zugabe von Bioabfall zu Rinderg\u00fclle eine Verdopplung erreicht werden. Die Kofermentation f\u00fchrte hierbei zu h\u00f6heren Gasertr\u00e4gen als sich rechnerisch aus den Gasertr\u00e4gen der Einzelkomponenten ergab. Gegen\u00fcber den Gasertr\u00e4gen, die durch die jeweils getrennte Verg\u00e4rung von G\u00fclle und Kosubstrat erreicht werden konnte, lag die CH4-Ausbeute durch die Kofermentation um 1,3 m3 t-1 (Bioabfall) bzw. 17 m3t-1 (Fettabscheider) h\u00f6her. Hinsichtlich des Abbaus an leicht verf\u00fcgbaren C-Verbindungen, der Gasausbeute und der Stabilit\u00e4t der G\u00e4rprozesses ist eine einstufige, mesophile Verg\u00e4rung ausreichend und empfehlenswert.
\nAufgrund des Abbaus organischer Verbindungen w\u00e4hrend der Verg\u00e4rung haben G\u00e4rr\u00fcckst\u00e4nde in der Regel einen geringeren Kohlenstoff- und TS-Gehalt, h\u00f6heren pH und h\u00f6heren NH4+-Gehalt als unvergorene G\u00fclle. W\u00e4hrend der Lagerungsversuche zeigte sich bei beiden G\u00e4rr\u00fcckst\u00e4nden (Schweineg\u00fclle\/Fettabscheider und Rinderg\u00fclle\/Bioabfall), dass hierdurch im Vergleich zur jeweiligen unvergorenen G\u00fclle die CH4 Emissionen deutlich verringert, die NH3-Verluste im offenen Lager jedoch erh\u00f6ht sind. Die Zugabe von Stroh zur Bildung einer k\u00fcnstlichen Schwimmdecke f\u00fchrte zwar zu einer effektiven Verringerung der NH3-Verluste, erh\u00f6hte jedoch die CH4-Emissionen bei Lagerung der Kofermentationsr\u00fcckst\u00e4nde, so dass diese Ma\u00dfnahme nicht zu empfehlen ist. Vorteilhafter w\u00e4re hier eine gasdichte Abdeckung der G\u00e4rr\u00fcckst\u00e4nde.
\nAuch w\u00e4hrend der Ausbringung wurde der Einfluss der physikalischen und chemischen Eigenschaften der G\u00e4rr\u00fcckst\u00e4nde auf die Emissionen deutlich. Bei der Ausbringung mit dem Schleppschlauch waren die NH3-Emissionen innerhalb von 4 Tagen sehr variabel und unterschieden sich f\u00fcr vergorene und unvergorene Substrate nicht signifikant. Deutlich war jedoch die unterschiedliche Dynamik in der NH3-Ausgasung mit einer raschen Freisetzung von NH3 innerhalb von 12 Stunden nach Ausbringung, w\u00e4hrend die Freisetzung aus der unvergorenen G\u00fclle langsamer und stetiger erfolgte. Dies zeigte, wie wichtig eine rasche Einarbeitung bzw. eine angepasste Ausbringtechnik insbesondere bei Kofermentationsr\u00fcckst\u00e4nden ist. Die NH3-Verluste betrugen sowohl auf Acker, als auch auf Gr\u00fcnland zwischen 30 % des ausgebrachten NH4+ bei Ausbringung mit dem Prallteller und 10 % bei Injektion des Substrates bzw. Ausbringung mit dem Schleppschlauch auf Gr\u00fcnland. Die Injektion des G\u00e4rr\u00fcckstandes f\u00fchrte jedoch auch zu einer Verdopplung der N2O-Emissionen in dem Versuch auf Acker und zu dreifach h\u00f6heren Emissionen auf Gr\u00fcnland. Im Gegensatz dazu hatte die Verg\u00e4rung selbst nur einen Einfluss auf die kurzfristig nach Ausbringung auftretenden N2O-Emissionen. Die typische Emissionsspitze nach Ausbringung war deutlich geringer als bei unvergorener G\u00fclle. F\u00fcr die langfristigen N2O-Emissionen ist dieser Effekt jedoch unbedeutend.
\nAuch die kurzfristig nach Ausbringung auftretenden CH4-Emissionen waren im Vergleich zu unvergorener G\u00fclle geringer. Im Vergleich zu den Emissionen aus Lagerbeh\u00e4ltern und dem Rumen von Wiederk\u00e4uern sind diese Emissionen jedoch vernachl\u00e4ssigbar gering.
\nDie Bilanzierung von Emissionen und \u00f6konomischen Kosten zeigte, dass neben unmittelbar, auf dem Feld auftretenden Kosten auch indirekte Emissionen ber\u00fccksichtigt werden m\u00fcssen, wie sie z.B. bei der Produktion von mineralischem N-D\u00fcnger entstehen. Wird die erh\u00f6hte D\u00fcngewirkung der G\u00e4rr\u00fcckst\u00e4nde durch Ausbringtechniken, die zu geringen NH3-Verlusten f\u00fchren, ber\u00fccksichtigt so sind diese trotz h\u00f6herer N2O-Verluste sinnvoll. Mit maximal 31 \u0080 t-1 CO2 k\u00f6nnen Treibhausgasemissionen am kosteng\u00fcnstigsten durch die gasdichte Abdeckung der Lagerbeh\u00e4lter und Nutzung des entstehenden CH4 erreicht werde.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Ergebnisse aus den hier durchgef\u00fchrten Untersuchungen wurden durch Vortr\u00e4ge, Poster und Artikel auf nationaler und internationaler Ebene pr\u00e4sentiert und diskutiert. Hierzu geh\u00f6ren Vortr\u00e4ge auf dem VDLU-FA-Kongress 2000, dem 3rd International Symposium on Non-CO2 Greenhouse Gas Emissions in Maastricht (2002) sowie Ver\u00f6ffentlichungen in den Zeitschriften Phyton (2001) und dem Journal of Envi-ronmental Quality (2002).<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Durch das Projekt konnte gezeigt werden, dass die Verwendung von Kofermentationsr\u00fcckst\u00e4nden in der Landwirtschaft im Vergleich zu G\u00fclle zu keinen h\u00f6heren Emissionen an NH3, N2O und CH4 f\u00fchrt. Vorraussetzung hierf\u00fcr ist, dass Techniken bei Ausbringung und Lagerung zur Anwendung kommen, die auch f\u00fcr G\u00fclle empfohlen werden sollten. Vor allem ist eine Lagerung in abgedeckten Beh\u00e4ltern, m\u00f6glichst in gasdichten Nachg\u00e4rern zu fordern und die rasche Einarbeitung des G\u00e4rr\u00fcckstandes nach Ausbringung bzw. die Ausbringung mit dem Schleppschuh auf Gr\u00fcnland.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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