SAFT2cattle

Separation und Ansäuerung nach Fällung von Flüssigmist aus Rinderställen

Ausgehend von den Erkenntnissen des SAFT-Projektes, welches durch die Ansäuerung von Flüssigmist mit Schwefelsäure die Ammoniak- und Methanemissionen aus einem Schweinemaststall deutlich mindert, wird ein Verfahren entwickelt, das auch für die Rinderhaltung geeignet ist. Das Verfahren soll dahingehend optimiert werden, dass der Säureverbrauch deutlich gesenkt wird, was die Kosten- und Ressourceneffizienz erhöht. Durch Einsatz von Calcium-Additiven wird der Carbonatpuffer, der für den Großteil des Säurebedarfs während der Ansäuerung verantwortlich ist, vorab eliminiert und ausgefällt. Eine Separierung des Flüssigmistes in eine flüssige und eine feste Phase reduziert den Säurebedarf zusätzlich und führt zu einer Nährstoffentfrachtung der flüssigen Phase.

Unter diesen Umständen wird nach Alternativen zur Schwefelsäure gesucht. Dadurch wird das Verfahren auch im ökologischen Landbau einsetzbar, die Gefahr einer Schwefelüberdüngung nach der Flüssigmistausbringung entfällt, das Problem der Betonkorrosion in Flüssigmistkanälen und Lagerbehältern wird minimiert und die Methangasausbeute beim Einsatz des Flüssigmistes in Biogasanlagen erhöht.

Im Labor- und Technikumsmaßstab (500 l) soll zunächst die benötigte Calcium-Additiv-Menge zur Ausfällung des Carbonatpuffers sowie der Einfluss einer Separation des Flüssigmistes auf die Säuremenge und die spätere pH-Entwicklung untersucht werden. Ebenfalls soll der Säurebedarf zur Ansäuerung des Flüssigmistes mit verschiedenen Säuren quantifiziert werden. Während der anschließenden Lagerung sollen neben dem pH-Wert auch die NH3- und CH4-Emissionen von der flüssigen angesäuerten Phase untersucht werden. Zusätzlich werden Biogaspotentialbestimmungen von den verschiedenen Flüssigmistvarianten durchgeführt.

Die bereits etablierte Ansäuerungstechnik wird um ein Modul der Carbonatfällung und eine Separationseinheit erweitert. Es wird eine alternative pH-Bestimmung anstatt der pH-Sonden untersucht. Da der pH-Wert im Flüssigmist stark von dem Carbonatpuffer abhängig ist, soll eine Technologie zur volumetrischen Carbonatgehaltbestimmung entwickelt werden, die automatisch Rückschlüsse auf den pH-Wert geben soll. Sobald die Technik im Technikumsmaßstab erprobt ist, soll sie in die Ansäuerungsanlage für die Praxisversuche eingebaut werden. Die neu zu entwickelnde volumetrische Carbonatgehaltsbestimmung kann so die anfällige und wartungsintensive pH-Wert-Messung mittels pH-Sonden ersetzen.

Für die Praxisversuche werden in der Nähe eines Milchviehstalles die Ansäuerungsanlage sowie zwei Lagerbehälter (Versuchsvariante mit Ansäuerung, Kontrollvariante ohne Ansäuerung) aufgebaut. Im Batch-Verfahren wird ein Teil des frischen Milchviehflüssigmistes zunächst separiert. Im Anschluss werden im Prozessbehälter zur flüssigen Phase Calcium-Additive hinzugegeben. Darauf folgt eine zweite Separation.

Mit Hilfe der volumetrischen Carbonatgehaltbestimmung wird der pH‑Wert kalkuliert, sodass die entsprechende Schwefelsäuremenge zur Reduktion des Flüssigmist-pH-Wertes auf 5,5 hinzugegeben werden kann. Die angesäuerte flüssige Phase wird danach im externen doppelwandigen Lagerbehälter gelagert. Während der Lagerung werden NH3- und CH4-Emissionen sowie Geruchsmessungen an der Oberfläche des Flüssigmistes durchgeführt. Abschließend wird das System unter Berücksichtigung der Düngebilanz, der Emissionsminderung sowie des Biogaspotentials ökonomisch bewertet.