Wissenschaftliche Grundlagenforschung
zur Biogasgewinnung aus pflanzlicher Biomasse
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Grundlagenuntersuchungen zur Verwertung und Nährstoffnutzung der boden- und pflanzenbezogenen Wirkung von Gärrückständen aus der Abfallvergärung (VeNGA)


Kurzpräsentation

Die ca. 7.600 Biogasanlagen in Deutschland werden vorwiegend im landwirtschaftlichen Kontext betrieben. Das bedeutet, dass  hauptsächlich nachwachsende Rohstoffe als Gärsubstrate zum Einsatz kommen und die Verwertung der anfallenden Gärprodukte fast ausschließlich auf landwirtschaftlichen Nutzflächen stattfindet. Mit der Novellierung des EEG 2012 erfolgte die Aufhebung des Ausschließlichkeitsprinzips, wonach Bioabfälle und nachwachsende Rohstoffe gleichermaßen bei der Vergärung verwendet werden dürfen. Desweiteren tritt ab dem 01.01.2015 eine Änderung im Kreislaufwirtschaftsgesetzt ein, nach der Bioabfälle deutschlandweit getrennt zu erfassen sind, was sie damit für den Einsatz als Gärsubstrat interessant macht. Es ist zu erwarten, dass verstärkt Gärprodukte aus der Bioabfallvergärung anfallen werden. Eine nutzbringende und ökonomisch-ökologisch sichere Verwertung als Düngestoff kann angesichts fehlender Forschungsgrundlagen nicht gewährleistet werden.


Projektziele

Ziel des Verbundprojektes VeNGA ist es, einen entscheidenden Beitrag zur Qualifizierung von behandelten und unbehandelten Gärprodukten aus der Bioabfallvergärung hinsicht­lich ihrer Effekte auf Boden und Pflanzen zu leisten. Daher werden im Rahmen des VeNGA-Projektes folgende Forschungsschwerpunkte von den drei Verbundpartnern bearbeitet:

Der erste Forschungsschwerpunkt liegt im Bereich der stofflichen Charakterisierung der  Gärprodukte sowie der Implementierung innovativer Aufbereitungsverfahren. Diese besitzen den Anspruch Nährstoffe zurück zu gewinnen und ein Produkt mit verbesserter Lager- und Transportfähigkeit hervorzubringen.

Im zweiten Forschungsschwerpunkt beschäftigt man sich mit grundlegenden wissenschaftlichen Untersuchungen zur Wirkung des Bodens im Hinblick auf die Beeinflussung von bodenphysikalischen Eigenschaften, Bodenmakrofauna und Mikroorganismen durch die Ausbringungen von unterschiedlich behandelten Gärprodukten.

Die Wirkung von applizierten Gärprodukten auf die Pflanze ist im dritten Forschungsschwerpunkt von Interesse. Der Fokus liegt dabei einerseits auf der Untersuchung der Pflanzenverträglichkeit, andererseits auf der Sicherung bzw. der Erhöhung des Pflanzenertrages.

 

Vorgehensweise

Innerhalb des Projektes werden unterschiedlich aufbereitete Gärprodukte aus der Vergärung von Bioabfällen umfangreich stofflich charakterisiert. Eine Form der Aufbereitung der Gärprodukte stellt dabei die Agglomeration der festen Phase dar. Die Untersuchung der Vergärung von Bioabfällen und die Aufbereitung der Gärprodukte werden sowohl im Labormaßstab als auch im Technikumsmaßstab durchgeführt. Die Wirkung der Gärprodukte auf den Boden und die Pflanzen soll unter kontrollierten Gewächshausbedingungen in Gefäßversuchen und in praxisnahen Freilandparzellen-Versuchen überprüft werden. Hierbei kommen nur die Gärprodukte zur Verwendung, die vorherige Toxizitätstests durchlaufen haben. Es soll die Versorgung der Pflanzen mit den notwendigen Nährstoffen überprüft werden, was die Untersuchungen zur Nährstofffreisetzung aus den Gärprodukten sowie die sich entwickelnde Biomassemenge (TM) und –qualität einschließt. Außerdem soll die Kohlenstoffspeicherung im Boden bzw. die Humuswirkung der unterschiedlichen Gärprodukte überprüft werden. Darüber hinaus soll auch der Effekt von Gärproduktgaben auf Bodenstruktur und bodenphysikalische Eigenschaften betrachtet werden. Um den Rahmen abzuschließen und einen weiteren Bezug zur Praxis zu schlagen, wird auch eine vergleichende ökonomische Betrachtung zur Ausbringung unbehandelter und behandelter Gärprodukte erfolgen.

 

Erwarteter Output

Mit den Ergebnissen aus dem VeNGA-Projekt soll einerseits eine genaue stoffliche Charakterisierung von Gärprodukten aus der Bioabfallvergärung vorliegen und andererseits mögliche Aufbereitungsverfahren erprobt werden, welche die Lagerfähigkeit und die Transportwürdigkeit der Gärprodukte steigern können und ein zertifizierbares Düngemittel als Endprodukt hervorbringen. Desweitern sollen aus den grundlegenden Untersuchungen  wesentliche Erkenntnisse zur umfassenden Bewertung der Gärprodukte hinsichtlich ihrer kurz- und mittelfristigen Wirkungen auf die Pflanzen und physikochemischen Bodeneigenschaften zur Verfügung stehen. Außerdem können grundlegende Bewertungen im Hinblick auf ökologische und ökonomische Effekte getroffen werden, um damit bisherige Bewertungssysteme für Gärprodukte zu überprüfen oder um weitere Aspekte zu erweitern. Alle gewonnen Erkenntnisse sollen Eingang in eine Empfehlung zur Erweiterung von bestehenden sowie neuen Biogasanlagen um eine Gärproduktaufbereitungsanlage finden. Abschließend sollten die Erkenntnisse auch zur Weiterentwicklung pflanzenbaulicher Einsatzstrategien bei der Gärproduktverwendung genutzt werden.

 

Projektpartner

Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg
Fakultät für Umweltwissenschaften und Verfahrenstechnik, Lehrstuhl Geopedologie und Landschaftsentwicklung
http://www.tu-cottbus.de/fakultaet4/de/geopedologie-landschaftsentwicklung/

 

Institut für Agrar- und Stadtökologische Projekte der Humboltd Universität Berlin (IASP)
http://www.iasp.asp-berlin.de/index.html

 

Großmann Ingenieur Consult GmbH (GICON)
http://www.gicon.de/geschaeftsbereiche/geu/bf.html

Ansprechpartner
BTU Cottbus-Senftenberg
Lehrstuhl für Geopedologie und Landschaftsentwicklung
Prof. Dr. phil. Thomas Raab, Dr. Julia Krümmelbein
Postfach 10 13 44
03013 Cottbus
Tel.: 0355 69 4336
Fax: 0355 69 2323
julia.kruemmelbein@tu-cottbus.de

 

 

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