Gärrestbehandlung für anaerobe Vergärung und Biogasanlagen
Gärrest aus der anaeroben Vergärung enthält Ammoniumstickstoff und Phosphor in hoher Konzentration. Ihn als Flüssigdünger abzusetzen oder als Abwasser zu behandeln, ist aufwendig. Wir erforschen eine Technologie, die den Stickstoff und Phosphor im Gärrest von Mikroalgen aufnehmen lässt und als Algenbiomasse zurückgewinnt.
Beratung zu dieser BrancheAktueller Stand
Forschungsphase (Partner für Laborbewertung und gemeinsame Validierung gesucht)
Aus der Literatur ist bekannt, dass Gärrest dunkel gefärbt und reich an Ammoniak ist, sodass Algen in ihm unbehandelt kaum wachsen. Wir prüfen derzeit im Labor, ob sich die einzelnen Gärreste eignen, und suchen Anlagenbetreiber für gemeinsame Validierungen. Im Mittelpunkt steht der Gärrest nach der Vergärung; der Vergärungsprozess selbst bleibt unverändert. Als Forschungsthema untersuchen wir außerdem, das bei der Biogasaufbereitung abgetrennte CO₂ für die Algenkultur zu nutzen und die gewachsenen Algen dem Gärsubstrat zuzugeben.
Herausforderungen in dieser Branche
Abnehmer und Ausbringflächen für den Gärrest
Flächen und Zeiträume, in denen er als Flüssigdünger ausgebracht werden kann, sind begrenzt, und Lagerung und Transport sind aufwendig.
Energie und Kosten der Stickstoffbehandlung
Die Behandlung von Ammoniumstickstoff in hoher Konzentration kostet Energie und Geld.
Regionaler Stickstoffüberschuss
In Regionen mit intensiver Tierhaltung und anderswo trägt überschüssiger Stickstoff zur Eutrophierung von Gewässern bei.
Was Novelgen anbieten kann
Eignungsprüfung von Gärrest
Im Labor prüfen wir, ob in Ihrem Gärrest Algen wachsen, einschließlich der Bedingungen für Verdünnung und Vorbehandlung.
Details ansehen →Assimilation und Rückgewinnung von Stickstoff und Phosphor
Algen bauen Ammoniumstickstoff in Aminosäuren ein. Der Stickstoff entweicht dadurch nicht in die Atmosphäre, sondern bleibt als Ressource erhalten.
Details ansehen →Verwertung der zurückgewonnenen Algen
Wir betrachten zugleich, wie sich die zurückgewonnenen Algen als Düngerrohstoff, Futtermittel oder Gärsubstrat verwenden lassen. Ob sie als Futtermittel infrage kommen, entscheiden wir anhand der gesetzlichen Vorgaben und der Analyseergebnisse zu Schwermetallen und anderen Verunreinigungen.
Details ansehen →Belege und öffentliche Informationen
Die Kultivierung von Mikroalgen auf Gärrest und die Entfernung von Nährstoffen daraus sind in begutachteten Übersichtsarbeiten dargestellt. Diese berichten, dass hoher Ammoniakgehalt, Trübung und Färbung die wichtigsten hemmenden Faktoren sind, dass sich diese durch Verdünnung, Vorbehandlung und Stammauswahl abmildern lassen und dass Kohlenstoffquellen aus Biogasanlagen die Algenproduktion steigern können.
Literatur
- Xia A., Murphy J.D. Microalgal Cultivation in Treating Liquid Digestate from Biogas Systems. Trends in Biotechnology, 2016, 34(4), 264–275. doi:10.1016/j.tibtech.2015.12.010
- Al-Mallahi J., Ishii K. Attempts to alleviate inhibitory factors of anaerobic digestate for enhanced microalgae cultivation and nutrients removal: A review. Journal of Environmental Management, 2022, 304, 114266. doi:10.1016/j.jenvman.2021.114266
- Chong C.C., et al. Anaerobic digestate as a low-cost nutrient source for sustainable microalgae cultivation: A way forward through waste valorization approach. Science of the Total Environment, 2021, 803, 150070. doi:10.1016/j.scitotenv.2021.150070
- Stiles W.A.V., et al. Using microalgae in the circular economy to valorise anaerobic digestate: challenges and opportunities. Bioresource Technology, 2018, 267, 732–742. doi:10.1016/j.biortech.2018.07.100
So läuft ein Proof of Concept (PoC) ab
- STEP 1
Erstgespräch
Wir erfassen Ihr Gärsubstrat, den Durchsatz sowie die bisherige Entsorgung des Gärrests und deren Kosten.
- STEP 2
Eignungsprüfung im Labor
An einer Gärrestprobe prüfen wir das Algenwachstum und die Aufnahme von Stickstoff und Phosphor.
- STEP 3
Vorbehandlung und Verdünnung
Bei Bedarf untersuchen wir Bedingungen für Verdünnung und Vorbehandlung und kultivieren im kleinen Maßstab.
- STEP 4
Validierungsplan
Wir planen einen Pilotversuch vor Ort, einschließlich der Verwertung der zurückgewonnenen Algen.
Was Sie vorbereiten sollten
- Eine Gärrestprobe
- Analysewerte (Ammoniumstickstoff, Gesamtstickstoff, Gesamtphosphor, CSB, abfiltrierbare Stoffe, Färbung, pH-Wert usw.)
- Gärsubstrat (Lebensmittelabfälle, Gülle und Mist, Klärschlamm usw.)
- Anfallende Gärrestmenge sowie derzeitige Entsorgung und deren Kosten
- Verfügbare Fläche und Verfügbarkeit von Abwärme
Häufig gestellte Fragen
- Lässt sich Gärrest unverändert behandeln?
- Gärrest weist im Allgemeinen hohe Ammoniak- und Trübungswerte auf, sodass Verdünnung oder Vorbehandlung als notwendig gelten. Welche Bedingungen erforderlich sind, unterscheidet sich von Gärrest zu Gärrest; wir klären das in der Probenbewertung.
- Gibt es bereits Referenzen?
- Derzeit befinden wir uns in der Forschungsphase. Wir nehmen gemeinsame Validierungen an, die mit der Eignungsprüfung im Labor beginnen.
- Beeinflusst das System die Biogasausbeute?
- Im Mittelpunkt steht die Behandlung des Gärrests nach der Vergärung; der Vergärungsprozess selbst bleibt unverändert. Als Forschungsthema untersuchen wir außerdem, gewachsene Algen dem Gärsubstrat zuzugeben, einschließlich Vorbehandlung und Mischungsverhältnis. Die Wirkung auf die Gasmenge haben wir noch nicht bewertet.
- Was geschieht mit den zurückgewonnenen Algen?
- Wir betrachten eine Verwertung als Düngerrohstoff, Futtermittel oder Gärsubstrat. Ob auf Gärrest gezogene Algen als Futtermittel verwendet werden können, entscheiden wir anhand der Vorgaben des japanischen Futtermittelsicherheitsgesetzes und der Analyseergebnisse zu Schwermetallen und anderen Verunreinigungen. Für die Verwendung als Dünger gilt das japanische Düngemittelqualitätsgesetz.
- Lassen sich Abwärme oder CO₂ der Anlage nutzen?
- In der Literatur wird berichtet, dass sich Abwärme zur Temperierung der Kultur nutzen lässt und Kohlenstoffquellen aus Biogasanlagen die Algenproduktion unterstützen können. Wir prüfen dies anhand der Bedingungen vor Ort, auch für eine Konfiguration, in der die Algen das bei der Biogasaufbereitung abgetrennte CO₂ aufnehmen.
Hinweis: Diese Seite gibt einen Überblick auf Grundlage öffentlicher Informationen. Technische Einzelheiten wie Stämme, Kultivierungsbedingungen und einzelne Versuchsdaten teilen wir nach Abschluss einer Geheimhaltungsvereinbarung (NDA) mit.
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