Bei den Biogasanlagen muss auf politischer Ebene geklärt werden, welche Strategie verfolgt werden soll. Dies wird zeigen, ob und wie das offene Potential bei den Biogasanlagen genutzt werden kann
Jonas Ingold
Rund ein Fünftel der Methanemissionen aus der Nutztierhaltung in Deutschland entsteht bei der Lagerung von Wirtschaftsdüngern.
Mikroorganismen inaktivieren
Technische Minderungsmassnahmen wie gasdichte Abdeckungen von Güllelagern sind zwar wirksam, aber häufig mit hohem baulichem und finanziellem Aufwand verbunden. Im Projekt EMeRGE untersuchten die Forschenden daher gezielt das Minderungspotenzial eines technisch einfach und flexibel einsetzbaren Additivs, das sich auf nahezu jedem Betrieb umsetzen lässt und gleichzeitig Kosten- und Betriebsrisiken reduziert.
«Im Güllelager haben Mikroorganismen normalerweise freie Bahn», erläutert Christiane Herrmann, Programmbereichssprecherin für «Integriertes Reststoffmanagement» am Leibniz-Institut für Agrartechnik (ATB) und Projektleiterin. «Sie verstoffwechseln das organische Material und setzen dabei klimaschädliche Gase wie Methan frei. Durch Zugabe von Kalkstickstoff inaktivieren wir die Mikroorganismen vorübergehend.»
Bis zu 97 Prozent weniger Methan
«Die Ergebnisse unserer Untersuchung mit Kalkstickstoff zeigen ein sehr hohes Minderungspotenzial für klimaschädliche Emissionen. Im Sommer konnten wir die Methanemissionen aus Rinder- und Schweinegülle um bis zu 97 Prozent senken. Diese Zahl ergibt sich aus Versuchen im Technikumsmassstab, wurde von uns aber durch realitätsnahe Versuche im 1000-Liter-Massstab bestätigt», so die Expertin.
Auch bei niedrigeren Temperaturen im Winter und bei Gärresten zeigte sich ein erheblicher Rückgang. Allerdings fielen die erreichten relativen Minderungen der Methanemissionen etwas geringer aus oder eine höhere Dosierungen des Additivs war erforderlich. Ebenfalls deutlich senken liessen sich die Lachgasemissionen (N₂O) bei der Lagerung der Gülle, nicht jedoch nach dem Ausbringen aufs Feld, wie Versuche im Fieldlab für Digitale Landwirtschaft des ATB zeigten.
Mehr Biogas, bessere Stickstoffnutzung
«In den überwiegenden Fällen soll Gülle als organischer Dünger aufs Feld gebracht werden. Da Kalkstickstoff in der Lagerung dafür sorgt, dass der Gülle-eigene Stickstoff erst stark verzögert umgesetzt wird, bleiben mehr Nährstoffe für die Pflanzen verfügbar», so Projektkoordinatorin Herrmann. «In der Folge müssen Betriebe weniger Mineraldünger zukaufen. In Regionen mit hoher Nutztierhaltung lassen sich damit die Düngerkosten um bis zu 22 Prozent senken.»
Für die Biogasproduktion spielen die methanbildenden Mikroorganismen eine wichtige Rolle. Soll mit Kalkstickstoff behandelte Gülle in die Biogasanlage gegeben werden, müssen sich Landwirte keine Sorgen machen. «Die Inaktivierung der Mikroorganismen ist nur vorübergehend. Unter den richtigen Bedingungen wie einer geeigneten Dosierung und Einhaltung einer Mindestlagerdauer ist keine Hemmung in der Biogasanlage zu erwarten. Bei längeren Lagerzeiten von mehr als 14 Tagen und warmen Lagertemperaturen kann die behandelte Gülle die Methanausbeute gegenüber der unbehandelten Gülle sogar deutlich steigern. Das liegt daran, dass das energetische Potenzial der Gülle auch während der Lagerung erhalten bleibt, denn die Gase werden nicht bereits vorher freigesetzt – ein wichtiger Aspekt für die Wirtschaftlichkeit», stellt die Biogasexpertin fest.
Mikrobiologische Untersuchungen
Doch was genau passiert mit den Mikroorganismen? Das untersuchten die Mikrobiologinnen des ATB entlang des gesamten Prozesses. Sowohl in der Gülle, im Gärrest und nach der Ausbringung aufs Feld im realen Feldversuch fanden sie eine deutliche Umstrukturierung der mikrobiellen Gemeinschaft. Die zentralen Funktionen blieben jedoch durchgängig erhalten: Durch funktionelle Redundanz übernehmen andere Mikroben die relevanten Aufgaben, sodass sowohl die Methanbildung in der Biogasanlage als auch essenzielle Nährstoffkreisläufe im Boden langfristig gesichert sind.
Flexible und effiziente Anwendung
Kalkstickstoff kann auf unterschiedlichen Wegen in die Gülle eingebracht werden: Das Granulat kann der vorhandenen Gülle einmalig zu Beginn der Lagerung, zum Beispiel zu Beginn der kalten Jahreszeit, zugegeben werden. Bei der Sommerlagerung unter wärmeren Bedingungen empfiehlt sich eine zweimalige Behandlung mit Nachdosierung in der Sommerphase. Alternativ lässt sich der Kalkstickstoff in Sommer und Winter kontinuierlich zur neu anfallenden Gülle hinzudosieren, wodurch die Emissionsminderung über die gesamte Lagerdauer aufrechterhalten wird.
Diese Flexibilität erlaubt es Landwirtinnen, die Massnahme an verschiedene Lagerbedingungen, Temperaturen und Betriebsgrössen anzupassen. Dafür geben die Forscher in ihrem Abschlussbericht konkrete Anwendungsempfehlungen.
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