Im Projekt »Gäremission« untersuchen das Fraunhofer UMSICHT und die Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst Göttingen (HAWK), welchen Einfluss unterschiedliche Anlagen- und Prozessparameter auf die Gasemissionen von Gülle- und Gärrestlagern ausüben.

Reduktion der Methanemissionen

Die Bundesregierung plant bis 2030 den verstärkten Einsatz von Wirtschaftsdüngern in Biogasanlagen. Hierfür müssen zuvor die passenden Rahmenbedingungen, etwa in Form von gasdichten Gärrestelagern, geschaffen werden. So ist es möglich, klimaschädliche Methanemissionen in der Landwirtschaft zu reduzieren.

Hohe Klimaziele der Bundesregierung

Durch abnehmende Viehbestände und verbessertes Güllemanagement nimmt die Menge an Treibhausgasemissionen in der Landwirtschaft bereits kontinuierlich ab. Nichtsdestotrotz hat der Landwirtschaftssektor im vergangenen Jahr insgesamt 54,8 Mio. Tonnen CO₂-Äquivalente produziert. Das entspricht etwa 7 Prozent der gesamten deutschen Treibhausgasemissionen. Dennoch bleibt es eine große Herausforderung, das Klimaziel der Bundesregierung bis 2030 zu erfüllen, das minus 35 Mio. Tonnen CO₂-Äquivalente für den Bereich Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft vorsieht.

Im Fokus: Methan

An tierischen Exkrementen wie Gülle, Jauche, Mist und Hühnertrockenkot fallen hierzulande jedes Jahr 150 bis 190 Mio. Tonnen Methan 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 Tonnen Methan freigesetzt – eine enorme Menge, wenn man bedenkt, dass Methan bis zu 25 Mal klimaschädlicher als CO₂ ist.

„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 Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst (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 Lukas 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.“

Relevante Daten für die Ökobilanz

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 bzw. Anlagenleistung, die Austragsmenge und die Frequenz der Gärreste.

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. Das Projekt kann dazu beitragen, klimaschädliche Emissionen gezielt zu reduzieren und gleichzeitig Optimierungsansätze für den Gesamtprozess der Biogaserzeugung zu liefern.