Hierfür müssen zuvor die passenden Rahmenbedingungen, etwa in Form von gasdichten Gärrestelagern, geschaffen werden. Im Projekt „Gäremission“ untersuchen das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sichrheits- und Energietechnik Umsicht und die Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst (Hawk) Göttingen unter anderem den Einfluss unterschiedlicher Anlagen- und Prozessparameter auf die Gasemissionen von Gülle- und Gärrestlagern.
Im vergangenen Jahr hat der Landwirtschaftssektor insgesamt 54,8 Millionen t CO2-Äquivalente produziert, was etwa 7 Prozent der gesamten deutschen Treibhausgasemissionen entspricht. Die größten Emissionsquellen sind die Lachgasemissionen als Folge des Stickstoffeinsatzes bei der Düngung, Methanemissionen aus der Verdauung von Wiederkäuern sowie Emissionen aus dem Güllemanagement.
Hinzu kommt der Kraftstoffeinsatz landwirtschaftlicher Maschinen und Fahrzeuge. Durch abnehmende Viehbestände und verbessertes Güllemanagement nimmt die Menge an Treibhausgasemissionen in der Landwirtschaft bereits kontinuierlich ab. Dennoch bleibt es eine große Herausforderung, das Klimaziel der Bundesregierung bis 2030 zu erfüllen, das minus 35 Millionen t CO2-Äquivalente für den Bereich Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft vorsieht.
Bis zu 25 Mal klimaschädlicher als CO2
Schärfen wir den Blick in Richtung des Klimagases Methan. An tierischen Exkrementen wie Gülle, Jauche, Mist und Hühnertrockenkot fallen hierzulande jedes Jahr 150 bis 190 Millionen t an. Ein Drittel davon wird energetisch in Biogasanlagen verwertet, der Rest dient als organischer Dünger auf landwirtschaftlichen Flächen (Wirtschaftsdünger). Alleine durch das Lagern und spätere Verteilen von Gülle auf Feldern werden jährlich rund 250 000 t Methan freigesetzt – eine enorme Menge, wenn man bedenkt, dass Methan bis zu 25 mal klimaschädlicher als CO2ist.
„Aus Klimaschutzgründen ist es daher sinnvoll, tierische Exkremente erst in Biogasanlagen zu Methan zu vergären und dann den Gärrest als Dünger auszubringen“, erklärt Lukas Rüller aus der Abteilung Verfahrenstechnik am Fraunhofer Umsicht. Das Gas würde so energetisch nutzbar und gelangt nicht in die Atmosphäre. Die Emissionsvermeidung durch die fachgerechte Lagerung von Gülle habe außerdem positive Auswirkungen auf Luftreinhaltung und Gesundheit.
Methanemissionen gezielt reduzieren
Forschende des Fraunhofer Umsicht untersuchen gemeinsam mit der Hawk in Göttingen, wie sich zum einen die Anlagen- und Prozessparameter auf den Biogasertrag von Wirtschaftsdünger und zum anderen die Gasemissionen von vorgeschalteten Gülle- und nachgeschalteten Gärrestlagern auswirken. „Das erste Teilziel des Projekts „Gäremission“ ist die Ermittlung der Gasemissionen bei der Lagerung von Wirtschaftsdünger“, so Rüller. „Im nächsten Schritt werden die relevanten Prozessparameter auf den Biogasertrag bei der Fermentation und die Restgasemission der anschließenden Gärrestelagerung untersucht. Die unterschiedlichen Verfahren der Lagerung und Behandlung werden daraufhin in einer Ökobilanz bewertet.“
Relevant für die Bewertung sind neben der Art des Düngers und der Anzahl der Tiere auch deren Fütterung, die technischen Daten der Lagerbehälter sowie Zulaufmenge und Durchmischung. Bei den Gärrestelagern stehen vor allem die Eingangssubstrate, das Fermentersystem und die Beladung der Biogasanlage im Mittelpunkt. Gleichzeitig berücksichtigen die Forschenden die Verweilzeit im Lager und im Gesamtsystem, die Methanbildung beziehungsweise Anlagenleistung, die Austragsmenge und die Frequenz der Gärreste.
Testung bis 2024
Dazu werden bis 2024 eine Vielzahl von Biogasanlagen mit Gülle- und Gärrestlagern im Raum Nordrhein-Westfalen und Niedersachsen beprobt. Auf Grundlage von Laboranalysen können die entsprechenden Faktoren dann wissenschaftlich bewertet werden.
„Unsere Arbeit kann einen wichtigen Beitrag dazu leisten, klimaschädliche Emissionen gezielt zu reduzieren und gleichzeitig Optimierungsansätze für den Gesamtprozess der Biogaserzeugung zu liefern. Am Ende des Projekts wollen wir sowohl Anlagenbetreibern als auch politischen Entscheidungsträgerinnen und -trägern eine Handlungsempfehlung bereitstellen, die technische, ökonomische sowie ökologische Randbedingungen berücksichtigt“, blickt Rüller in die Zukunft.
