FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSPROJEKTE - 2022/2023 Prof. Dr.-Ing. Christof Wetter, Dr.-Ing. Elmar Brügging - FH Münster
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FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSPROJEKTE
2022/2023
Prof. Dr.-Ing. Christof Wetter, Dr.-Ing. Elmar Brügging
Start
INHALTSVERZEICHNIS
ABWASSER- UND BIOGAS- UND TECHNIKUM UND
SEKTORENKOPPLUNG
UMWELTTECHNIK LANDWIRTSCHAFT LABOR
fh-muenster.de LianeM– stock.adobe.com bildwerk – stock.adobe.com KPs Photography– stock.adobe.com
BIOTECH2 BIO-SMART ENERREGIO TECHNIKUM UND LABOR
Biowasserstoffproduktion als zukunftsweisende Technologie Biogasproduktion in Hochlastfermentern zur intelligenten Modellhafte und netzstabilisierende Energiesysteme in der Technikum - Forschung und Entwicklung������������������������� 50
zur Energie- und Kraftstofferzeugung���������������������������������6 Energiebereitstellung���������������������������������������������������������� 20 ländlichen Region ����������������������������������������������������������������� 34 BIOGASFORSCHUNG IM LABOR FÜR ABWASSER- UND
UMWELTTECHNIK ������������������������������������������������������������ 51
BIOREST NEOBIO WIEFM 2.0 INDUSTRIELLE ABWASSERREINIGUNG, HOCHLASTFERMEN-
Regionale Vorbehandlungskonzepte zur nachhaltigen Neue Entwicklungswerkzeuge zur Optimierung der Mischre- Task Force Wärmewende - Förderung einer nachhaltigen Wär-
TATION, BIOGENE
Nutzung von gime in Bioreaktoren�����������������������������������������������������������22 meversorgung in der EUREGIO����������������������������������������������� 36
METHANISIERUNG UND BIOLOGISCHE WASSERSTOFF-
Reststoffen in Biogasanlagen ���������������������������������������������8
L`AMMORE HY-CORE ERZEUGUNG������������������������������������������������������������������� 52
HYTECH Ammoniakrückgewinnung aus Gärprodukten von Biogas- 24 Upscaling AEM Electrolysis - Research and Application��������� 38
FORSCHUNGSSTANDORT
Biologische Wasserstofferzeugung für eine nachhaltige anlagen in Form von Ammoniakwasser mittels Kalkeinsatz24
Energiewirtschaft ������������������������������������������������������������� 10
HYMAT-ENERGIE Bioenergiepark Saerbeck������������������������������������������������� 55
NÄHRWERT Unterstützungsmaßnahmen im Bereich der Innovationsförde- HALLE 1 - ENERGIESPEICHERUNG UND UMWANDLUNG� 56
EMMA Technisch unterstütztes Nährstoffmanagement im Verbund rung und des Technologie- und Wissenstransfers der regionalen HALLE 2 - HYCORE ��������������������������������������������������������� 59
Demonstration einer effizienten, anaeroben Vergärung von mit Biogasanlagen und Anbauregionen������������������������������ 26 Unternehmen �����������������������������������������������������������������������40 HALLE 3 - ANLAGEN ZUR SUBSTRATVORBEHANDLUNG� 60
������������������������������������������������������������������������������������������12 HALLE 3 - ANLAGEN ZUR AUFBEREITUNG VON GÜLLE
landwirtschaftlichen und industriellen Reststoffen ������������12
ZUKUNFT BIOGAS WÄRMENETZE 4.0 UND GÄRRESTEN��������������������������������������������������������������61
Biogas: Zukunftsperspektive für das Münsterland - Konzept- Capacity Building: Kaltes Nahwärmenetz „Warendorf – In de
HALLE 4-5 - BIOGAS- UND STRIPPANLAGE��������������������� 62
ENERMOLK ideen für einen erfolgreichen Weiterbetrieb bestehender Brinke“����������������������������������������������������������������������������������� 42
Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Steigerung der Biogasanlagen�������������������������������������������������������������������� 28 FELDFORSCHUNG
betrieblichen Energieeffizienz in Molkereibetrieben mittels
WASSERSTOFFCLUSTER Mobiler Laborcontainer��������������������������������������������������� 64
Anaerobtechnik����������������������������������������������������������������� 14
MOVE Entwicklung des Wasserstoffclusters der FH Münster������������� 44
FELDEQUIPMENT������������������������������������������������������������� 64
Ökonomische und technische Optimierung der anaeroben
E-MOBILITÄTSZENTRUM
INDUSTRIEPROJEKTE Vergärung von Schweinegülle �������������������������������������������� 30 FORSCHUNGSTEAM
Die FH Münster macht e-Mobilität „erfahrbar“���������������������46
Wissenschaftlich-technische Begleitung der vierten Reini- von Prof. Dr.-Ing. C. Wetter und Dr.-Ing. E. Brügging������� 66
gungsstufe der Kläranlage Greven������������������������������������� 16 FORSCHUNGSTEAM ������������������������������������������������������� 67
Optimierung der Abwasservorbehandlungsanlage und Ent- ORGANIGRAMM ������������������������������������������������������������� 73
wicklung eines nachhaltigen und zukunftsfähigen Abwas-
serkonzeptes����������������������������������������������������������������������17
IREI
Institutsverbund Ressourcen, Energie und Infrastruktur��� 75
VERÖFFENTLICHUNGEN������������������������������������������������� 77
PEER-REVIEWED VERÖFFENTLICHUNGEN������������������������81
FORSCHUNGSBERICHTE������������������������������������������������� 82
KOOPERATIONSPARTNER UND AUFTRAGGEBER������������� 86
DRITTMITTEL ������������������������������������������������������������������� 90
ANFAHRTSBESCHREIBUNG��������������������������������������������� 92
START ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT SEKTORENKOPPLUNG TECHNIKUM UND LABOR
1
ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK
1
BIOTECH2
Biowasserstoffproduktion als zukunftsweisende Technologie
zur Energie- und Kraftstofferzeugung ���������������������������������������������������������������������������6
BIOREST
Regionale Vorbehandlungskonzepte zur nachhaltigen
Nutzung von Reststoffen in Biogasanlagen������������������������������������������������������������������� 8
HYTECH
Biologische Wasserstofferzeugung für eine nachhaltige
Energiewirtschaft��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 10
EMMA
ARBEITSGRUPPE
Demonstration einer effizienten, anaeroben Vergärung von
landwirtschaftlichen und industriellen Reststoffen��������������������������������������������������������12
ENERMOLK WIEFM 2.0
Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Steigerung der betrieblichen
Task Force Wärmewende - Förderung einer nachhaltigen Wär-
Energieeffizienz in Molkereibetrieben mittels Anaerobtechnik ��������������������������������������14
meversorgung in der EUREGIO
INDUSTRIEPROJEKTE
ENERREGIO
Wissenschaftlich-technische Begleitung der vierten Reinigungsstufe der
Modellhafte und netzstabilisierende Energiesysteme in der
Kläranlage Greven��������������������������������������������������������������������������������������������������������16
ländlichen Region
Optimierung der Abwasservorbehandlungsanlage und Entwicklung eines
ENERPRAX Abwasserkonzeptes������������������������������������������������17
nachhaltigen und zukunftsfähigen
Energiespeicher in der Praxis
e-MOBILITÄTSZENTRUM
Die FH Münster macht e-Mobilität "erfahrbar"
Abwasser_Projekt
START ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT SEKTORENKOPPLUNG TECHNIKUM UND LABOR
PROJEKTBESCHREIBUNG
BioTecH2 stellt sich den Herausforderungen der nach- xibilität, die Vielfalt im Energiesektor und ermöglicht die
haltigen Energieversorgung. Das Projekt beschreibt ein Vernetzung der Sektoren der Energiewirtschaft: Strom,
Verfahren, das mit sehr geringem Energieaufwand aus Wärme und Mobilität. Im Kontext der Sektorenkopplung
biogenen Reststoffen die Energieträger Wasserstoff und werden Synergieeffekte genutzt und die Unabhängigkeit
Methan sowie flüchtige organische Säuren erzeugt. Da- von fossilen Rohstoffen garantiert. Durch die Möglichkeit
bei handelt es sich um ein 2-stufiges, anaerobes Verfah- der Reststoffnutzung können Energie- und Stoffkreisläufe
ren zur Erzeugung von Biowasserstoff mit einer nachge- geschlossen werden, weshalb sich die Technologie ideal in
schalteten Biomethanproduktion. das Konzept der Circular Economy integrieren lässt.
Das BioTecH2 Verfahren ermöglicht die Bereitstellung Im Projekt wurden verschiedene Abwasserströme aus der
von Wasserstoff ohne die Freisetzung von fossilen Treib- Nahrungsmittelindustrie auf ihr H2-Potential bereits ge-
hausgasen. Des Weiteren steigert das Verfahren die Fle- testet. Am Beispiel eines Abwassers aus einer Schokola-
den-Fabrik konnten mittels der im Projekt eingesetzten
Versuchsanlage H2-Erträge von bis zu 1 m³ H2 pro m³ Ab-
wasser mit einer Gasqualität von 35 vol.-% H2 produziert
werden. Aktuell wird die Implementierung dieses 2-stufi-
gen Verfahrensonzepts am Unternehmensstandort wirt-
schaftlich und technisch geprüft, sowie Nutzungsmög-
lichkeiten des H2-Gases vor Ort bestimmt.
BIOTECH2
Biowasserstoffproduktion als zukunftsweisende Technologie zur
Energie- und Kraftstofferzeugung
Das Projektteam
Projektlaufzeit: April 2019 - Juni 2022
PROJEKTHIGHLIGHTS
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
Hohes CO2-Minderunsgpotential gegenüber Erzeugung von biologischem Wasserstoff
H2 aus fossilen Energieträgern mit Hilfe von Mikroorganismen Bio-Energiecluster Oost Nederland (BEON): Durch das breit aufgestellte Netzwerk von BEON erreicht das
Konsortium beiderseits der Grenze H2-Akteure und sichert den Wissenstransfer grenzüberschreitend. Die Erfah-
Ausbau der Reststoffnutzungsmöglichkei- Direkte Verfahrensintegration in die Groß- rungen von BEON im Bereich der Anaerobtechnik fließen ebenfalls in die Projektgestaltung ein.
ten technik möglich
H2-BV: Das junge Start-Up, welches sich auf die Bereitstellung und Nutzung von H2 spezialisiert hat, ermittelt
mögliche Absatzmärkte des biologisch erzeugten Wasserstoff und sorgt ebenfalls für den Wissenstransfer ins
H2-Akteursnetzwerk.
PlanET Biogastechnik GmbH: Die Fa. PlanET Biogastechnik GmbH, seit Jahren im Biogasanlagenbau tätig,
PROJEKTENTSTEHUNG sieht in der biologischen Wasserstofferzeugung eine Technologieerweiterung zur Vergärung von Biomasse.
PlanET optimiert und konstruiert benötigte Reaktortechnik und ermittelt anwendungsnah Reststoffpotentiale.
„Wasserstoff als Energieträger der Zukunft“. Diese The-
se steht aktuell im Diskurs der Öffentlichkeit. Dennoch
ist die Frage, wie der zukünftig hohe Bedarf an H2 ge-
deckt werden soll, bisher nicht vollständig geklärt. Hin-
zu kommt, dass aktuell ein großer Teil der Wasserstoff-
produktion auf fossilen Energieträgern wie zum Beispiel
Weitere Infos:
Erdgas basiert. Auf der Suche nach einem weiteren, re-
www.biohydrogen.eu
generativen Produktionspfad für H2, der zusätzlich unab-
www.fh-muenster.de/egu/biotech2
hängig von Wind und Sonne ist, stellte sich die fermenta-
tive Produktion aus Biomasse, die dunkle Fermentation,
als zukunftsfähiges Verfahren heraus. Das Projekt wird im Rahmen des INTERREG-Programms Deutschland-Nederland durchgeführt und von folgenden INTERREG-Partnern
finanziell unterstützt:
Ministerium für Wirtschaft,
Industrie, Klimaschutz und Energie
des Landes Nordrhein-Westfalen
Projektidee und Kosortium Europäische Union
Europese Unie
6 Abwasser- und Umwelttechnik Abwasser_Biotech2 Abwasser- und Umwelttechnik 7
START ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT SEKTORENKOPPLUNG TECHNIKUM UND LABOR
PROJEKTBESCHREIBUNG
Die Innovation des Projektes BioReSt besteht in der Kom- Nach der Recherche potentieller Reststoffe und Vorbe-
bination und Weiterentwicklung von Aufschlussverfah- handlungsmethoden wurde eine Auswahl an Reststoffen
ren zur Vorbehandlung von lignocellulosehaltigen Subs- getroffen. Die Eignung unterschiedlicher Kombinationen
traten. Für den Substrataufschluss wurden die Substrate zur Vorbehandlung der ausgewählten Reststoffe Pfer-
mechanisch zerkleinert und anschließend chemisch und de- und Rindermist, Gersten- und Rapsstroh, Gras und
enzymatisch behandelt. Zur Erreichung der Projektziele Kartoffelkraut wurden schließlich in mehreren Versuchs-
sind die geplanten Versuchsreihen in drei Phasen aufge- reihen im Labormaßstab untersucht. Dabei stellte sich
teilt: heraus, dass die zerkleinerten Substrate Gerstenstroh
und Pferdemist bereits hohe Methanerträge erreichten,
1. Entwicklung der Aufschussstrategie im Labormaßstab
die durch zusätzliche Behandlungen nicht gesteigert
2. Erprobung im halbtechnischen Maßstab werden konnten. Für die Substrate Rapsstroh, Rinder-
mist, Gras und Kartoffelkraut wurden die Methodenkom-
3. Durchführung von Praxistests
binationen unter Berücksichtigung der Aspekt der Praxis-
tauglichkeit, Chemiekalieneinsatz und Energieaufwand
in mehreren Schritten optimiert und weiterhin Methan-
mehrerträge zwischen 8 und 26 % erzielt.
Aufbauend auf den Ergebnissen dieser Versuchsreihen
werden aussichtsreiche Methodenkombinationen für die
Substrate Rapsstroh, Rindermist und Gras in den kon-
BIOREST tinuierlichen Maßstab übertragen. Für diesen Transfer
werden zunächst Versuchsreihen im halbtechnischen
Maßstab durchgeführt. Eine erfolgreiche Methodenkom-
Regionale Vorbehandlungskonzepte zur nachhaltigen Nutzung von bination ist die Voraussetzung für den Versuchsstart mit
der zweistraßigen Ein-Kubikmenter-Biogasanlage der FH
Reststoffen in Biogasanlagen Münster.
Projektlaufzeit: April 2019 - Juni 2022
Das Projektteam
PROJEKTHIGHLIGHTS
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
Steigerung der Nutzungsmöglichkeiten von Einsparung von Substratkosten
Reststoffen Entwicklung eines Vorbehandlungskonzep- AGRAVIS Raiffeisen AG: Das Agrahandels-Großunternehmen AGRAVIS Raiffeisen AG berät individuell im Seg-
ment „Landwirtschaft“ und „Biogastechnik“. Mit technischem Know-How im Umgang mit Agrar-Technik, ver-
Erweiterung des Substratmixes für Biogas- tes, das auch im Praxismaßstab angewen- fügt die AGRAVIS über ein umfassendes Produktportfolio mit Spurenelementen, Enzymen und Havariemitteln
anlagen det werden kann für Biogasanlagen.
PROJEKTENTSTEHUNG
Aufgrund der zeitlich begrenzten Förderung des Erneuer-
baren Energien Gesetzes (EEG) stehen viele Biogasanla-
genbetreiber aktuell vor der Frage, wie Sie Biogas in Zu-
kunft wirtschaftlich erzeugen können. Dabei spielt auch Weitere Infos:
die Erweiterung des Substratmixes eine wichtige Rolle. https://www.energetische-biomassenutzung.de/projekte-partner/details/project/show/Project/biorest-625/
Das Ziel ist die bisher eingesetzten Getreide- und Mais-
mengen zu reduzieren und Substratkosten zu senken. Der
vermehrte Einsatz von Reststoffen beschreibt hier einen Projektträger: Jülich (PTJ)
Lösungsansatz. Reststoffe im Sinne von landwirtschaft-
lichen Nebenprodukten, sind oftmals günstige Substra-
te allerdings ohne Vorbehandlung nur schwer vergärbar. Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages
Daher bedarf es geeigneter Vorbehandlungsmethoden,
die zum einen die Effektivität der Vergärung steigern und
zum anderen ökonomischer und ökologischer betrieben
werden können. Vergleich der Methanerträge der verschiedenen Proben
8 Abwasser- und Umwelttechnik Abwasser_Biorest Abwasser- und Umwelttechnik 9
START ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT SEKTORENKOPPLUNG TECHNIKUM UND LABOR
PROJEKTBESCHREIBUNG
Das Verfahren verwendet ungenutzte Rest- und Abfall- Die räumliche Trennung des Biogasprozesses in zwei Stu-
stoffe und beschreibt daher einen sehr nachhaltigen fen ermöglicht die biologische Produktion von Wasser-
Herstellungspfad von Biowasserstoff. Im Prozess werden stoff mittels dunkler Fermentation in der ersten Stufe
organische Substrate unter Abwesenheit von Licht zu (Wasserstoffreaktor) und die anschließende Produktion
Wasserstoff (H2), Kohlenstoffdioxid (CO2) und flüchtigen von Methan in der nachgeschalteten zweiten Stufe (Me-
organischen Säuren (FOS) abgebaut. thanreaktor).
Der Prozess ist als 2-stufiges Verfahrenskonzept entwi- Im Projekt werden zwei unterschiedliche Reaktorkonzep-
ckelt. In der Verfahrensabbildung dunkle Fermentation te für die erste Stufe des Verfahrens erprobt, dazu zählt
ist das Schema des Verfahrens dargestellt. ein Festbettreaktor und ein Rührkesselreaktor. Beide Re-
aktoren werden mit einem Mikroorganismen Rückhalt
betrieben. Durch diesen kommt es zu einer Aufkonzen-
trierung der Mikroorganismen in den Reaktoren, sodass
diese deutlich effizienter und mit hohen Substratdurch-
sätzen betrieben werden können. Ziel ist es so die H2-Aus-
beute und Substratabbauraten zu erhöhen.
Das Ingenieurbüro EMCEL bearbeitet die Wirtschaft-
lichkeitsbetrachtung des Verfahrens, bewertet die Nut-
zungsmöglichkeiten des produzierten Wasserstoffs und
HYTECH
greift dabei auf langjährige Erfahrung auf dem Gebiet
zurück. Das Unternehmen BlueMethano entwickelt im
Rahmen des Projektes ein neues Messgerät für die Ver-
suchsanlagen zur Messung von kleineren Biowasserstoff-
Biologische Wasserstofferzeugung für eine nachhaltige Energiewirt- volumenströmen.
schaft
Das Projektteam
Projektlaufzeit: August 2020 - Juli 2023
PROJEKTHIGHLIGHTS
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
Steigerung der Verfahrenseffizienz durch Entwicklung neuer Gasmesstechnik für Bio-
innovative Reaktoren wasserstoff BlueMethano GmbH: Die im Unternehmen tätigen Ingenieure sind seit vielen Jahren in der Biogasforschung tätig
und kennen die Herausforderungen der Forschungslabore hinsichtlich zuverlässiger Messwerterfassung. Im Projekt
Erweiterung des Reststoffspektrums für die Darstellung von Nutzungskonzepten des soll durch BlueMethano ein Wasserstoffgaszähler entwickelt werden, der es ermöglicht, sehr präzise Gas-Kleinstmen-
dunkle Fermentation erzeugten Biowasserstoffes gen zu bestimmen.
EMCEL GmbH: EMCEL schafft im Rahmen des Projekts durch die Expertise und dem breiten Anwendernetzwerk in
den Bereichen Brennstoffzelle, Wasserstofftechnologie und Elektromobilität, die Grundlage für den Wissenstransfer
zwischen Forschung und großtechnischer Industrie. Das Ingenieurbüro entwickelt Nutzungsmöglichkeiten des bio-
logisch erzeugten Wasserstoffs, die bisher in Deutschland kaum abgebildet sind. EMCEL bringt darüber hinaus hohe
PROJEKTENTSTEHUNG Kompetenzen im Bereich der Konzeptionierung und Versuchsdurchführung in das Projekt ein.
Die Bundesregierung geht in der nationalen Wasserstoff-
strategie von einer Verdopplung des Wasserstoffbedarfs
von aktuell 55 TWh/a auf bis zu 110 TWh/a im Jahr 2030
aus. Um die Nachfrage an nachhaltig produziertem Was-
serstoff klimaneutral decken zu können, muss die Kapazi-
tät des in Deutschland produzierten Wasserstoffs erhöht
werden, um unabhängiger von Energieimporten zu wer-
den. Das durch das BMWi geförderte Forschungsprojekt Projektträger: Jülich (PTJ)
„HyTech - Biologische Wasserstofferzeugung für eine
nachhaltige Energiewirtschaft“ erforscht die biologische Verfahrensabbildung dunkle Fermentation
Wasserstoffproduktion mit Hilfe der dunklen Fermenta- Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und und Klimaschutz (BMWi) aufgrund eines
tion. Beschlusses des Deutschen Bundestages
10 Abwasser- und Umwelttechnik Abwasser_Hytech Abwasser- und Umwelttechnik 11
START ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT SEKTORENKOPPLUNG TECHNIKUM UND LABOR
PROJEKTBESCHREIBUNG
In Deutschland und in den Niederlanden werden viele Beginn in einen festen- und einen flüssigen Teil getrennt.
Reststoffe, wie z.B. Gülle oder industrielle Abwässer, bis- Der feste Teil wird in einem Hydrolysereaktor vergoren. In
her kaum oder gar nicht genutzt. Zu geringe wirtschaft- diesem Prozess werden Bio-Wasserstoff und Fettsäuren
liche und energetische Erträge erschweren bisher eine produziert. Der flüssige Teil wird in einem Festbettreaktor
umfassende Verwertung. Durch eine Verbesserung der unter der Produktion von Bio-Methan vergoren. Die Tren-
Effizienz des Vergärungsprozesses sollen die Ausbeuten nung des Reststoffs ermöglicht somit die Produktion von
von Bio-Wasserstoff und Bio-Methan erhöht werden, um drei sehr energiereichen Gärprodukten (Bio-Wasserstoff,
anschließend das wirtschaftliche Betreiben einer Vergä- Bio-Methan und Fettsäuren), die unterschiedlich genutzt
rungsanlage zu ermöglichen. Zur Optimierung des Prozes- werden können. Je nach Bedarf können die Fettsäuren
ses werden unterschiedliche Vergärungsverfahren mitei- weiter zu Bio-Methan vergoren und der Bio-Wasserstoff
nander kombiniert. So wird der verwendete Reststoff zu zur Erhöhung des Methan-Anteils im Biogas verwendet
werden.
Um die technische Machbarkeit zu demonstrieren,
wurden die Versuche zu Beginn im Labor- sowie Tech-
nikumsmaßstab durchgeführt. Anschließend erfolgt
ein Scale-up an der Pilotanlage in De Marke (NL).
Das anschließend geplante Scale-up an der Pilotanlage
in De Marke konnte nicht mehr im Rahmendes Projekts
realisiert werden.
EMMA
Demonstration einer effizienten, anaeroben Vergärung von
landwirtschaftlichen und industriellen Reststoffen
Projektlaufzeit: Juli 2021 - März 2022
Das Projektteam
PROJEKTHIGHLIGHTS
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
Nutzung von landwirtschaftlichen Rest- Gezielte Produktion von Energieträgern und
stoffen organischen Säuren Cornelissen Consulting Services BV (CCS): Der Projekt- und Leadpartner ist die Firma Cornelissen Consulting
Services BV (CCS). CCS plant den Umbau und Betrieb einer Pilotanlage und führt aufbauend auf den erzielten
Nachhaltige Energie- und Rohstoffversor- Bereitstellung von Bio-Methan und Bio- Ergebnissen ein Scale-Up sowie eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durch.
gung Wasserstoff
PROJEKTENTSTEHUNG
Die Idee des Projekts EMMA ist, durch ein innovatives,
3-stufiges Vergärungsverfahren und Nutzung von Rest-
stoffen (z.B. Gülle und Straßenbegleitgrün, Industrieab-
wässer und Sickerwasser) Energie in Form von Bio-Me-
than und Bio-Wasserstoff zu gewinnen. Dies soll nicht
nur im Labormaßstab untersucht werden sondern auch
praxisnah an einer Pilotanlage auf einem Versuchshof in
De Marke in den Niederlanden im großtechnischen Maß-
stab erprobt werden.
Das Projekt wird im Rahmen des INTERREG-Programms Deutschland-Nederland durchgeführt und von folgenden INTERREG-Partnern
finanziell unterstützt:
Ministerium für Wirtschaft,
Industrie, Klimaschutz und Energie
des Landes Nordrhein-Westfalen
Pilotanlage: 3-stufiges Vergärungsverfahren Europäische Union
Europese Unie
12 Abwasser- und Umwelttechnik Abwasser_Emma Abwasser- und Umwelttechnik 13
START ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT SEKTORENKOPPLUNG TECHNIKUM UND LABOR
PROJEKTBESCHREIBUNG
Das bei der Privatmolkerei Naarmann GmbH anfallende von Biogas gewonnen und dem Unternehmen zurück-
Abwasser wird aktuell ohne weitere Vorbehandlung in die geführt. Das spart Energiekosten und verringert fossile
örtliche Kläranlage geleitet und kostenintensiv entsorgt. CO2-Emissionen.
Dadurch bleibt das energetische Potential des Abwassers
Für eine energetische Beurteilung des Gesamtprozesses
am Produktionsstandort ungenutzt. Molkereiabwässer
wurden zunächst die Stoff- und Energieströme der Mol-
besitzen hohe organische Frachten, weshalb diese für
kerei aufgenommen. Auf Grundlage von Analyseergeb-
einen anaeroben Abbau sehr geeignet sind. Das Projekt
nissen der Abwasserproben wird ein zweistufiges Reak-
EnerMolk greift diese Thematik auf und entwickelt ein
torkonzept erstellt. Das Reaktorkonzept wird modular
Vorbehandlungskonzept des genannten Abwasserstroms.
konzipiert, um ein hohes Maß an Flexibilität zu erhalten
Durch die anaerobe Vergärung in Hochlastreaktoren aus
und auf Produktionsschwankungen reagieren zu können.
der industriellen Abwassertechnik wird Energie in Form
Nach der Inbetriebnahme folgte die Optimierung Pro-
zesses mit dem Ziel die Abbaugrade des Abwassers zu
maximieren.
Im Anschluss wurden die Wirtschaftlichkeit des Verfah-
renskonzepts erarbeitet und die Prozesse energetisch be-
urteilt sowie die Möglichkeiten der Integration des Ver-
fahrenskonzepts in die Molkerei Naarmann und in weitere
Molkereien dargestellt.
ENERMOLK In dem Projekt arbeiten Industrie (Fa. Naarmann) und
Forschung (FH Münster) eng zusammen und schaffen so
den Transfer vom Labor-Maßstab in die großtechnische
Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Steigerung der betrieb- Anwendung.
lichen Energieeffizienz in Molkereibetrieben mittels Anaerobtechnik
Das Projektteam
Projektlaufzeit: Dezember 2019 - Dezember 2021
PROJEKTHIGHLIGHTS
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
Treibhausgaseinsparungen von bis zu 5 kg CSB-Reduzierung durch Abwasserbehand-
CO2äq / m3 Abwasser lung von über 70% Privatmolkerei Naarmann GmbH: Das mittelständige Unternehmen pflegt eine innovative Unternehmens-
philosophie mit dem Ziel, Produktionsprozesse vor allem energetisch zu optimieren. Durch die Zusammenarbeit
Jährliche Erdgaseinsparungen von 5-10% Anwendungsnahe Forschung mit direkter werden nun die Weichen für eine Energierückgewinnung aus dem produktionsinternen Abwasser gestellt. Im
am Produktionsstandort Umsetzung in der Industrie Rahmen des Forschungsprojekts bietet das Unternehmen ideale Bedingungen, um die Übertragbarkeit des Kon-
zeptes auf andere Molkereibetriebe sicherzustellen.
PROJEKTENTSTEHUNG
Aufgrund der hohen organischen Fracht eignen sich Mol-
kereiabwässer besonders zum anaeroben Abbau und zur
Biomethan-Produktion. Diese Abwässer werden aller-
dings häufig kostenintensiv entsorgt und nicht energe-
tisch verwertet. Eine anaerobe Vorbehandlung der Mol-
kereiabwässer ermöglicht den Molkereien Energie aus
dem Abwasser in Form von Methan zu gewinnen und dem
Unternehmen zurückzuführen.
Dadurch werden CO2-Emmisionen verringert und Ener-
giekosten gespart
Gefördert durch: Deutsche Bundesstiftung Umwelt
Molkereiabwasserproben
14 Abwasser- und Umwelttechnik Abwasser_Enermolk Abwasser- und Umwelttechnik 15
START ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT SEKTORENKOPPLUNG TECHNIKUM UND LABOR
INDUSTRIEPROJEKTE
Wissenschaftlich-technische Begleitung der vierten Reinigungsstufe Optimierung der Abwasservorbehandlungsanlage und Entwicklung
der Kläranlage Greven eines nachhaltigen und zukunftsfähigen Abwasserkonzeptes
Auftragsgeber: Stadt Greven Auftraggeber: Krombacher Brauerei
Projektlaufzeit: Juli 2019 - Dezember 2021 Projektlaufzeit: März 2020 - Dezember 2022
PROJEKTHIGHLIGHTS PROJEKTHIGHLIGHTS
Verbesserung der Gewässerqualität Wissenschaftliche Erkenntnisse generieren Effizienter Energie- und Ressourceneinsatz Strom- und Wärmegewinnung aus Abwas-
ser
Erste großtechnische Anlage in Deutsch- Hast du hier noch ein Punkt für mich? Optimierte Betriebsweise Verringerung von CO2-Emissionen
land
PROJEKTBESCHREIBUNG PROJEKTBESCHREIBUNG
Um Spurenstoffe aus dem Abwasser zu eliminieren wird Tuchfiltern abgesehen. Zu der beschriebenen Verfahrens- In den verschiedenen Herstellungprozessen der Kromba- zukünftig die Auflagen der Indirekteinleitung weiterhin
seit Oktober 2020 bei den Technischen Betrieben Greven variante der Spurenstoffelimination liegen noch keine be- cher Brauerei fallen unterschiedlich zusammengesetzte eingehalten werden. Darüber hinaus wird die Möglichkeit
eine vierte Reinigungsstufe betrieben. Dabei erfolgt die trieblichen und wissenschaftlichen Erkenntnisse vor. Abwässer an. Diese werden einer Kaskade bestehend aus der anaeroben Vorbehandlung des Abwassers untersucht,
Elimination der Spurenstoffe über den Einsatz von Pulver- drei Misch- und Ausgleichbecken zugeführt und anschlie- um die Abwasserinhaltsstoffe energetisch zu nutzen. Ab-
Die wissenschaftliche Begleitung hatte das Ziel, die
aktivkohle (PAK). Diese wird als PAK-Suspension in die ßend indirekt in das Kanalnetz der Stadt Kreuztal zur wei- schließend wird ein Gesamtkonzept für die Krombacher
Funktionsweise der beschriebenen Verfahrensvariante
Zulaufstrecke zu drei in Reihe geschalteten Kontaktreak- tergehenden Behandlung geleitet. Ziel des Projekts ist, Brauerei in Koorperation mit der Stadt Kreuztal erarbei-
hinsichtlich der Spurenstoffelimination und dem Rück-
toren hinzudosiert. Anschließend durchläuft das Abwas- die Fahr- und Betriebsweise der Misch- und Ausgleichbe- tet.
halt von PAK zu überprüfen. Darüber hinaus sollte über-
ser mit der PAK vier nachgeschaltete Tuchfilter. Die so zu- cken dahingegend zu optimieren, dass gegenwertig und
prüft werden, ob der Einsatz von PAK zur Elimination von
rückgehaltene PAK wird über Saugvorrichtungen von der
festgelegten Standardparametern führt. Zusätzlich sollte
Oberfläche der Tuchfilter abgesogen und kann wahlweise
aufgrund des Einsatzes von Tuchfiltern die Elimination
in die Zulaufstrecke zu den
von Mikroplastik aus dem Abwasser untersucht werden.
Kontaktreaktoren und/oder in die Belebungsbecken re- Des Weiteren sollten Aspekte wie der betriebliche Auf-
zirkuliert werden. Aus wirtschaftlichen Gründen und zur wand, der Energiebedarf, die Schlammentsorgung und
Verringerung des Platzbedarfs wurde von einem Sedi- die Möglichkeit der Reduzierung der Abwasserabgabe
mentationsbecken zwischen den Kontaktreaktoren und untersucht werden.
16 Abwasser- und Umwelttechnik Abwasser_Industrieprojekte Abwasser- und Umwelttechnik 17
START ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT SEKTORENKOPPLUNG TECHNIKUM UND LABOR
2
BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT
2
BIO-SMART
Biogasproduktion in Hochlastfermentern zur intelligenten Energiebereitstellung��������� 20
NEOBIO
Neue Entwicklungswerkzeuge zur Optimierung der Mischregime in Bioreaktoren ������� 22
L`AMMORE
Ammoniakrückgewinnung aus Gärprodukten von Biogasanlagen in Form von
Ammoniakwasser mittels Kalkeinsatz ������������������������������������������������������������������������� 24
NÄHRWERT
Technisch unterstütztes Nährstoffmanagement im Verbund mit Biogasanlagen
und Anbauregionen����������������������������������������������������������������������������������������������������� 26
ARBEITSGRUPPE
ZUKUNFT BIOGAS
Biogas: Zukunftsperspektive für das Münsterland - Konzeptideen für einen
erfolgreichen Weiterbetrieb
WIEFM bestehender
2.0 Biogasanlagen��������������������������������������������� 28
MOVE Task Force Wärmewende - Förderung einer nachhaltigen Wär-
meversorgung
Ökonomische und technische in der EUREGIO
Optimierung der anaeroben Vergärung von
Schweinegülle��������������������������������������������������������������������������������������������������������������
ENERREGIO 30
Modellhafte und netzstabilisierende Energiesysteme in der
ländlichen Region
ENERPRAX
Energiespeicher in der Praxis
e-MOBILITÄTSZENTRUM
Die FH Münster macht e-Mobilität "erfahrbar"
Biogas_ProjektSTART ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT SEKTORENKOPPLUNG TECHNIKUM UND LABOR
PROJEKTBESCHREIBUNG
Das Projekt Bio-Smart hat zum Ziel, den Wirkungsgrad werden. Hierzu zählen vor allem separierte Güllen, Press-
von konventionellen Biogasanlagen durch die Erweite- säfte (bspw. aus Pflanzen) oder hochkalorische Abwässer
rung mit einem Hochlastfermenter zu erhöhen. Eine da- (bspw. stärkehaltiges Abwasser) aus der Industrie. Die
mit verbundene effizientere Vergärung der eingesetzten damit einhergehende Erhöhung des Gesamtwirkungs-
Substrate ermöglicht den Betreibern von Biogasanlagen grads unterstützt den Weiterbetrieb der Anlagen, insbe-
die Erschließung neuer, regionaler, preiswerter und in kei- sondere nach dem Ausscheiden aus dem EEG.
ner Konkurrenz stehender Substratpotenziale.
Ebenso ist durch die vergleichsweise kurzen Ansprechzei-
In einem Hochlastfermenter können die flüssigen Frak- ten der Hochlastreaktoren ein flexibler und dem Strom-
tionen, die bisher aufgrund ihrer hohen Wasseranteile bedarf angepasster Betrieb möglich. Auf diese Weise
(> 90 %) nicht oder nur sehr ineffizient in konventionel- kann eine bedarfsgerechte Strom- und Biogasbereitstel-
len Biogasanlagen verwertet werden, effektiv vergoren lung realisiert werden.
Zentraler Punkt dieses Projektes ist es, den Prozess der
Hochlastvergärung mit landwirtschaftlichen und indus-
triellen Abwässern und Reststoffen so zu untersuchen,
dass die Anwendbarkeit auf großtechnischen Anlagen re-
alisiert werden kann. Zur Erreichung dieses Ziels werden
durch Laborversuche und Versuche im halbtechnischen
Maßstab die Grundlagen für ein Scale-Up gelegt.
BIO-SMART
Biogasproduktion in Hochlastfermentern zur intelligenten Energie-
bereitstellung
Das Projektteam
Projektlaufzeit: September 2019 – August 2022
PROJEKTHIGHLIGHTS
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
Vergärung flüssiger landwirtschaftlicher Post-EEG Perspektiven
Reststoffe PlanET Biogastechnik GmbH: Die PlanET Biogastechnik GmbH gehört zu den führenden Biogasanlagenanbie-
tern weltweit. Das Leistungsportfolio umfasst alle Bereiche der Biogastechnik und des Komponentenvertriebs,
Erhöhung des Wirkungsgrads von konven- Direkter Transfer der Ergebnisse in die von der Planung, dem Anlagenbau, der Aufbereitung von Biogas auf Erdgasqualität bis hin zum Service und der
tionellen Biogasanlagen Praxis biologischen Betreuung durch ein eigenes Labor. Der erfolgreiche Einsatz von Hochlastfermentern zur effizien-
teren Vergärung von Substraten ist abhängig von der Implementierung in großtechnische Anlagen. Die fachliche
Expertise des Unternehmens aber auch die Erfahrungen im Bereich Forschung und Entwicklung leisten einen
wichtigen Beitrag, um die Projektergebnisse nachhaltig in die Praxis zu transferieren.
PROJEKTENTSTEHUNG
Das verfügbare Biogaspotenzial aus Rest- und Abfall- Biogasanlage dadurch aus, dass sie die vorhandene Kon-
stoffen ist hoch, die künftige Entwicklung hinsichtlich zentration an Mikroorganismen zum Abbau der Substrate
Ausbau und Nutzung von Rest- und Abfallstoffen je- zurück halte und dadurch deutlich kürzere Verweilzeiten
doch abhängig von agrar- und energiepolitischen sowie erzielt werden können.
rechtlichen Rahmenbedingungen. Zudem stellt der Ein-
satz von Rest- und Abfallstoffen Biogasanlagenbetrei-
ber u.a. auch aus verfahrenstechnischer Sicht vor große
Herausforderungen. Ein Ansatzpunkt ist die Steigerung Projektträger: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
der Effizienz bei der Vergärung flüssiger Reststoffe aus
der Landwirtschaft in den konventionellen Biogasanla-
gen. Lösungsansätze aus der Abwasserreinigung können Gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages
hier Anwendung finden. Dazu wird sich dem Prinzip der
Hochlastvergärung bedient. Hochlastfermenter zeichnen
sich im Gegensatz zu herkömmlichen Fermentern einer
20 Biogas- und Landwirtschaft Biogas_Biosmart Biogas- und Landwirtschaft 21START ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT SEKTORENKOPPLUNG TECHNIKUM UND LABOR
PROJEKTBESCHREIBUNG
Unter der Federführung des Labors für Strömungstechnik sollen über neu zu entwickelnde numerische Simulations-
und Simulation der FH Münster zielt das Projekt auf eine ansätze erstmals prozessrelevante Einflussfaktoren wie
Steigerung des Systemwirkungsgrades von insbesondere die für den Einmischprozess wesentlichen Turbulenzen in
bestehenden Biogasanlagen durch eine Optimierung des direkter Rührwerksnähe sowie das Verhalten der freien
Rührprozesses ab. Oberfläche berechenbar werden.
Durch eine optimal an den individuellen Substratmix an- Das Projekt wird im Forschungsverbund des Institutes für
gepasste Rührstrategie kann der Gasertrag bei gleich- Energie und Prozesstechnik der FH Münster realisiert. Das
zeitig reduzierter Antriebsleistung der Rührtechnik si- Labor für Umwelttechnik erstellt eine umfassende und
gnifikant gesteigert werden. Hierzu werden neuartige, repräsentative Datenbank für die rheologischen Eigen-
praxistaugliche Werkzeuge und Verfahren für den direk- schaften von Fermentersuspensionen. Dazu ist eine de-
ten Einsatz bei der Auslegung von Rührkonzepten in Bio- tailliertere Bestimmung der Ausgangslage notwendig,
gasfermentern entwickelt. Eine völlig neue, auf draht- für die neben den rheologischen Daten auch Anlagen-
loser Signalübertragung aufbauende Messtechnik, soll parametern wie Größe, Rührer, Rührprozess (Interval-
erstmals eine flexible und umfassende, zeitliche und le, Drehzahl, Stromverbrauch) und Qualitätsmerkmale
räumliche Online-Datenerhebung der Strömungs- und (Gasertrag, Abbaugrad, Restgärpotenzial) bekannt sein
Durchmischungsvorgänge während des laufenden Be- müssen. Darüber hinaus bestimmt das Labor weitere Ma-
triebes realer Anlagen realisieren und die tatsächlichen terial- und Prozessparameter der Substrate, wobei mög-
Vorgänge in einem bisher nicht möglichen Maß quanti- liche rheologische Einflussfaktoren qualifiziert und quan-
fizierbar und systematisch optimierbar machen. Zudem tifiziert werden.
NEOBIO
Neue Entwicklungswerkzeuge zur Optimierung der Mischregime in
Bioreaktoren
Projektlaufzeit: Mai 2019 – April 2022 PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
IEP FH Münster: Seit 2012 forscht der Forschungsverbund des Institutes für Energie und Prozesstechnik der FH
PROJEKTHIGHLIGHTS Münster mit den Laboren für Strömungstechnik, Umwelttechnik, Verfahrenstechnik und Nachwachsende Rohstof-
fe, dem Labor für Halbleiter-Bauelemente und Bussysteme an der Verbesserung und dem generellen Verständnis zu
Strömungsvorgängen in Biogasanlagen.
Optimierung der Rührtechnik zur Steige- Aufbau eines Rheologiekatalogs Budelmann Elektronik GmbH: Als kleines mittelständiges Unternehmen entwickelt und produziert die Budel-
rung der Prozesseffizienz mann Elektronik GmbH kundenspezifische elektronische Schaltungen und eingebettete Systeme. Sie besitzt um-
fangreiche Vorerfahrung in den Bereichen der industriellen Elektronikentwicklung und -fertigung und ist darum
Experimentelle Untersuchung der Strö- Entwicklung tauchfähiger Multi-Sensor- idealer industrieller Partner im Hinblick auf die Entwicklung eines alltags- und praxistauglichen Messsystems.
mungsvorgänge in Biogasanlagen kapsel
Institut für Fluiddynamik Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR): Das Institut betreibt Grundla-
gen- und angewandte Forschungen auf den Gebieten der Thermo- und Fluiddynamik und der Magnetohydrody-
namik mit dem Ziel, die Nachhaltigkeit, die Energieeffizienz und die Sicherheit industrieller Prozesse zu verbessern.
Am HZDR wurde das Konzept instrumentierter, strömungsfolgender Sensorpartikel entwickelt und umfassend hin-
sichtlich der Strömungsfolgeeigenschaften, Robustheit sowie Genauigkeit validiert. Dieses Konzept wird in die Ent-
PROJEKTENTSTEHUNG wicklung tauchfähiger Multi-Sensorkapseln mit eingebracht.
Die aktuell in Deutschland betriebenen Biogasanlagen
( > als 9.000 an der Zahl) weisen ein hohes Optimierungs-
potenzial hinsichtlich des Gasertrags auf. Bei einer bes-
seren Durchmischung der verwendeten Substrate in den Weitere Infos:
Anlagen kann dieser signifikant erhöht werden. Für den www.fh-muenster.de/neobio
Rührvorgang wird bisher in der Regel auf rein empirisch
entwickelte Rührtechnik zurückgegriffen. Durch die Er-
hebung und Analyse von Prozessdaten der Fermentation Projektträger: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
sollen für die Biogasanlage und den Substratmix maß-
geschneiderte Rührstrategien möglich gemacht werden.
Gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages
Paddelrührwerk in einem geleerten Fermenter
22 Biogas- und Landwirtschaft Biogas_Neobio Biogas- und Landwirtschaft 23START ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT SEKTORENKOPPLUNG TECHNIKUM UND LABOR
PROJEKTBESCHREIBUNG
Das Projekt L´AmmoRE zielt darauf ab, die Belastung von durch profitieren KMU (v.a. Kalk- und Zementherstel-
stickstoffhaltigen Gärprodukten zu reduzieren. Mittels ler, Biogasanlagenbetreiber) branchenübergreifend von
einer für den Kalkmilcheinsatz umgebauten Strippanla- einer Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit durch die Er-
ge werden Gärprodukte unterschiedlicher Zusammen- schließung neuer Absatzmärkte, den Um-/Neubau von
setzung entstickt, und somit ein mit Kalk angereicherter Strippanlagen, der Ausbringung entstickten Gärrestes
Gärrückstand gewonnen, der wieder als flüssiger Wirt- und dem erweiterten Einsatzspektrum von Kalkmilch. Die
schaftsdünger eingesetzt werden kann. Das gewonnene abschließende Technologie und Wirtschaftlichkeitsbe-
Ammoniak wird direkt zu Ammoniakwasser weiterver- trachtung wird sowohl einen Scale-up thematisieren als
arbeitet, wodurch für die Biogasanlagenbetreiber neue auch die Verwendung des Ammoniakwassers in verschie-
Absatzmärkte, z.B. im Bereich der analytischen Chemie denen Industrien beleuchten.
oder der Rauchgasreinigung, geschaffen werden. Da-
Durch die vollständige Verwertung des Gärrückstandes
leistet das Projekt einen wertvollen Beitrag zur Kreislauf-
wirtschaft. Gleichzeitig ist die Gewinnung von Ammoniak
energieschonender und klimaneutraler als die herkömm-
liche Erzeugung mittels des Haber-Bosch-Verfahrens. Die
dezentrale Gewinnung des Ammoniaks trägt zusätzlich
zur Reduzierung der durch Transport verursachten Treib-
hausgase bei.
L`AMMORE
Ammoniakrückgewinnung aus Gärprodukten von Biogas-
anlagen in Form von Ammoniakwasser mittels Kalkeinsatz
Projektlaufzeit: März 2020 - Februar 2022
Strippungsanlage in der Versuchshalle am FH-Standort in
Bioenergiepark Saerbeck
PROJEKTHIGHLIGHTS
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
Stickstoffentfrachtung belasteter Regio- Gewinnung von Ammoniakwasser
nen Technischer Maßstab mit hoher Praxisrele- Forschungsgemeinschaft Kalk und Mörtel e. V.: Die Forschungsgemeinschaft Kalk und Mörtel e. V. forscht
im Auftrag der Industrie, der Anwender und der Behörden u.a. in den Bereichen Kalk im Umweltschutz und Kalk
Ressourceneffizienz und Kreislaufschlie- vanz in der Landwirtschaft. Sie besitzt hinsichtlich industrieller, anwendungsorientierter Forschung große Expertise
ßung in sämtlichen Einsatz- und Anwendungsbereichen von Kalk und kalkhaltigen Produkten. Für das Vorhaben re-
levant ist vor allem die hohe Kompetenz in den Forschungsgebieten der Abwasser- und Schlammbehandlung,
der Abgasreinigung sowie der Kalk-Verfahrenstechnik und beim generellen Einsatz von Kalk im Umweltschutz.
Das nach dem neusten technischen Stand ausgestattete anorganisch-chemische Labor ermöglicht hochpräzise,
nasschemische Kalk-, Spurenelement- und Strukturanalytik.
PROJEKTENTSTEHUNG
Biogasanlagen leisten einen wertvollen Beitrag zum er-
neuerbaren Energiemix in Deutschland. Gleichzeitig ste-
hen sie aber auch vor dem Problem der Verwertung des
nährstoffreichen Gärrückstandes. Durch Verschärfungen
der europäischen und nationalen Gesetzeslage ist eine
landwirtschaftliche Ausbringung ohne vorherige Ent-
frachtung kaum mehr möglich, was zu erhöhten Kosten
für die Anlagenbetreiber führt. Diese Problematik führt Projektträger: AiF - Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e. V.
besonders in viehveredelungsstarken Regionen durch den
bereits bestehenden Nährstoffüberschuss verstärkt zu
Problemen. Limitierend wirkt vor allem der hohe Stick- Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages
stoffgehalt in den Gärresten. Durch den Einsatz einer
Luftstrippung können die ammoniumhaltigen Stoffströ-
me unter Zugabe von Kalk entfrachtet werden.
Fließschema Versuchablauf
24 Biogas- und Landwirtschaft Biogas_Lammore Biogas- und Landwirtschaft 25START ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT SEKTORENKOPPLUNG TECHNIKUM UND LABOR
PROJEKTBESCHREIBUNG
Ziel des Projektes ist es, nach Nährstoffbedarf und Wirt- gestaltet sich im Allgemeinen aufwendiger und geht mit
schaftlichkeit ausgerichtete Managementstrategien höherem Technik- und Kostenaufwand einher. Die daraus
zur Gärrestverwertung zu entwickeln. Dabei werden die hervorgehenden transportwürdigen Gärprodukte haben
Stoffströme entlang des Biogasprozesses, der Gärrest- das Potential, Mineraldünger in Regionen mit geringer
aufbereitung und -ausbringung untersucht. Aspekte wie Viehdichte zu ersetzen. Für die weniger transportwür-
der Substrat- und damit Nährstoffmix, Technologien zur digen, flüssigen Retentate geringerer Nährstofffracht
Gärrestaufbereitung und pflanzenbauliches Manage- sollte die Ausbringung hingegen möglichst anlagennah
ment werden abhängig voneinander betrachtet. Das Pro- erfolgen. Die Verwertung der Gärreste muss insgesamt
jekt konzentriert sich auf eine Teilaufbereitung der Gär- möglichst kostengünstig, emissionsarm und bedarfsge-
reste, bei der 30 bis 80 % der Hauptnährstoffe Stickstoff recht gestaltet werden. Zum Ende des Projektes liegen
und Phosphor abgetrennt werden. Eine Totalaufbereitung Handlungsanweisungen mit praxistauglichen Gesamt-
lösungen für Betreiber von Biogasanlagen, aufnehmen-
de Betriebe und weitere Akteure vor. Durch den Einsatz
von marktreifen Gärrest-Düngern können für Biogasan-
lagen als Nährstofflieferanten neue Geschäftsmodelle
erschlossen werden.
NÄHRWERT
Technisch unterstütztes Nährstoffmanagement im Verbund mit
Biogasanlagen und Anbauregionen
Das Projektteam
Projektlaufzeit: Juli 2019 - Juni 2024
PROJEKTHIGHLIGHTS
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
Verschiedene Gärrest-Aufbereitungen wer- Wasser-, Emissions- und Klimaschutz wer-
den in der Praxis bewertet den verbessert Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH (DBFZ): Als mit Wirtschaft und Politik stark
vernetzte Forschungseinrichtung ist das DBFZ auf die Entwicklung neuer Prozesse, Verfahren und Konzepte für
Marktreife organische Dünger aus Gärrest Die NIRS-Technologie wird weiterentwickelt den Energieträger Biomasse spezialisiert. Ein Gebiet davon umfasst die Biogaserzeugung von der Produktion
können Mineraldünger ersetzen über die Bereitstellung bis zur Nutzung der Energie und dem wertvollen organischen Gärprodukt als Dünge-
mittel.
Niedersachsen Netzwerk Nachwachsende Rohstoffe e.V (3N Kompetenzzentrum): Das 3N Kompetenz-
zentrum erforscht die stoffliche und energetische Anwendung erneuerbarer Rohstoffe und Biomassen. Neben
dem Einsatz nachwachsender Rohstoffe wird das Thema Gülle- und Gärrestseparierung forciert. Vor allem die
PROJEKTENTSTEHUNG anschließende Verwendung der separierten Phasen sowie Entwicklung und Anwendung marktfähiger Produkte,
Produktionsverfahren und Dienstleistungen ist ein Hauptbestandteil der Arbeit im Kompetenzzentrum.
Biogasanlagen erzeugen Energieträger wie Strom oder
Biomethan durch die Vergärung von organischem, nähr-
stoffreichem Substrat. Dabei sind sie besonders in Re-
gionen mit hoher Viehhaltungsdichte und häufig Nähr- Weitere Infos:
stoffüberschüssen vorzufinden, während in vieharmen www.naehrwert.org
Regionen überwiegend künstlich erzeugter Mineraldün-
ger eingesetzt wird. Vor allem in Regionen mit Nährstoff-
überschüssen bestehen häufig Umweltprobleme wie z.B. Projektträger: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
zu hohe Nitratgehalte im Grundwasser. Biogasanlagen
bilden in diesem Kontext und speziell durch den Einsatz
von Reststoffen wie Gülle und Mist sowie der Aufberei- Gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages
tung von Gärresten eine hohe Lösungskompetenz.
Aufbau eines Versuchs Gärrestaufbereitung
26 Biogas- und Landwirtschaft Biogas_Nährwert Biogas- und Landwirtschaft 27START ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT SEKTORENKOPPLUNG TECHNIKUM UND LABOR
PROJEKTBESCHREIBUNG
Ziel des Projektes „Biogas: Zukunftsperspektive für das etc. werden in kompakten Veranstaltungen so die Eck-
Münsterland“ ist es, Konzeptoptionen für den wirtschaft- punkte der Konzepte, Forschungsprojekte z.B. zum The-
lichen Betrieb der Bestandsbiogasanlagen auch für die ma Wasserstoff & Biogas und Praxisbeispiele vorgestellt.
Zeit nach der EEG-Vergütung zu erarbeiten. Dazu werden Zur weiteren Veranschaulichung der Ergebnisse wurde
vor allem Konzepte zur Sektorenkopplung der Bereiche eine eigene App entwickelt, die anschaulich in einer Aug-
Wärme, Verkehr und Methanisierung (Gasaufbereitung mented Reality Anwendung die Konzepte präsentiert.
zu Erdgasqualität) betrachtet und auf der Projekthome- Durch die Erarbeitung der notwenigen Konzeptparameter
page dargestellt. Neben der Homepage ist eine beliebte wird im Projekt die Übertragbarkeit auf Biogasanlagen
Webinarreihe entstanden. Den Teilnehmern aus Biogas- im Münsterland betrachtet. Hierzu kann auf einen be-
anlagenbetreibern, Kommunen, Unternehmen, Beratern stehende Datenpool aus dem Projekt Biogasbenchmark
zurückgegriffen werden.
ZUKUNFT BIOGAS
Biogas: Zukunftsperspektive für das Münsterland - Konzeptideen für
einen erfolgreichen Weiterbetrieb bestehender Biogasanlagen
Projektlaufzeit: Oktober 2019 – September 2022
PROJEKTHIGHLIGHTS Gasreinigung einer Biogasanlage Reality-Biogas-App
Zukunftsfähige Biogasanlagenkonzepte Beitrag zur Klimaschutz, Reduzierung von
Treibhausgasen
Information und Transferplattform für Bio- Erfolgreiche Webinarreihe und Augmented
gastechnologie Reality-Biogas-App
PROJEKTENTSTEHUNG
Die Biogastechnologie ist im Vergleich zu Solar, Wind und
anderen erneuerbaren Energien sehr vielseitig einsetz-
bar und trägt somit entscheidend zur Energiewende bei.
Die Rahmenbedingungen zum Betrieb von Biogasanla- Weitere Infos:
gen unterliegen einem starken Wandel. Für viele Anlagen www.zukunft-biogas.de
läuft in den nächsten Jahren die festgelegte Vergütung
durch das EEG weg. Hierdurch drohen Anlagen stillgelegt
zu werden. Projektträger: Bezirksregierung Münster
Gefördert durch: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung ( EFRE 2014-2020) Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und
Energie des Landes Nordrhein-Westfalen
Biogas Zukunftsperspektiven Ministerium für Wirtschaft,
Industrie, Klimaschutz und Energie
des Landes Nordrhein-Westfalen
28 Biogas- und Landwirtschaft Biogas_ZukunfBiogas Biogas- und Landwirtschaft 29START ABWASSER - UND UMWELTTECHNIK BIOGAS- UND LANDWIRTSCHAFT SEKTORENKOPPLUNG TECHNIKUM UND LABOR
PROJEKTBESCHREIBUNG
In der Landwirtschaft sind 18 % der weltweit entste- Substratmix aus, sodass das energetische Potenzial und
henden Treibhausgasemissionen auf die Schweinezucht die Möglichkeit zur Treibhausgasmindung weitgehend
zurückzuführen. Das übergeordete Ziel der Forschungs- ungenutzt bleiben. Daher werden im Projekt die Voraus-
arbeit im Projekt "MOVE" besteht darin, die auftretenden setzungen für den Einsatz von Schweinegülle zur energe-
Emissionen zu senken. Eine Möglichkeit zur Emissions- tischen und damit auch emissionsmindernden Nutzung
minderung besteht in der anaeroben Vergärung der an- aus ökonomischer und technischer Sicht analysiert. An-
fallenden Reststoffe. Der Einsatz von Wirtschaftsdüngern hand der gewonnenen Informationen werden praktisch
zur Biogaserzeugung wie Gülle oder Mist ist bereits weit anwendbare Maßnahmen und Konzepte erarbeitet, die
verbreitet und kann durch den Stand der Technik entspre- eine energetische Nutzung von Schweinegülle ermögli-
chend umgesetzt werden. Allerdings macht Schweine- chen.
gülle einen vergleichsweise geringen Anteil am aktuellen
MOVE
Ökonomische und technische Optimierung der anaeroben Vergä-
rung von Schweinegülle
Projektlaufzeit: März 2022 - August 2024
PROJEKTHIGHLIGHTS
PROJEKTPARTNER UND IHRE STÄRKEN
Entwicklung von neuartigen Konzepten zur Steigerung des Reststoffeinsatzes in der
Nutzung von Schweinegülle Landwirtschaft GEA Westfalia Sepatator Group GmbH: Als weltweit agierendes Technologieunternehmen bietet die GEA eine
vollständige Produktlinie im Bereich Güllemanagement an. Aufgrund der jahrelangen Erfahrung in diesem Be-
Erarbeitung einer breiten Datenbasis zu Emissionsminderung in der Landwirtschaft reich bringt die GEA eine wertvolle Expertise in das Projekt mit ein.
verschiedenen Schweinegüllen
Agrarservice Wessendorf GmbH: Im Unternehmensbereich Bioenergie umfasst das Dienstleistungsportfolio
der ASW die gesamte Wertschöpfungskette von der Ernte- und Güllelogistik über die Projektplanung, Dokumen-
tation sowie den Betrieb von Biogasanlagen, bis hin zur Gärproduktlogistik und die organische Düngung. Damit
zeichnet sich die ASW als Partner mit hohem Praxisbezug aus und kann durch die umfassende Marktübersicht
erheblich zu dem in diesem Vorhaben geplanten Monitoring und zur Prozessoptimierung beitragen.
PROJEKTENTSTEHUNG
Durch die anaerobe Vergärung von Schweinegülle kön-
nen die in der Landwirtschaft enstehenden Methan- und
Lachgasemissionen deutlich vermindert werden. Aller-
dings wird dieser Reststoff nur zu einem geringen Anteil Weitere Infos:
in Biogasanlagen eingesetzt. Dieser Umstand wurde mit
Blick auf unterschiedliche Lösungsansätze, wie der Vorbe-
handlung der betreffenden Substrate oder der Optimie-
rung der Transportbeziehungen, mit den Projektpartnern Projektträger:
GEA Westflia Separator Group GmbH und Agrarservice Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)
Wessendorf GmbH diskutiert und der Forschungsverbund
für das Projekt "MOVE" gebildet. Gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages
Testfoto Flockung
30 Biogas- und Landwirtschaft Biogas_Move Biogas- und Landwirtschaft 31Sie können auch lesen
