Kaskadennutzung von Bioabfällen

Unter Kaskadennutzung wird die Vergärung mit nachgeschalteter Kompostierung der festen Gärreste verstanden. Ziel der Kaskadennutzung ist es dabei, die Wertstoffpotenziale der Bioabfälle optimal zu nutzen. Da die Bioabfälle sowohl energetisch als auch stofflich genutzt werden, stellt die Kaskadennutzung eine sehr hochwertige Form der Verwertung von Bioabfällen dar.

Bei der Kaskadennutzung werden Bioabfälle und Grüngut zunächst in einer Vergärungsanlage behandelt. Das Gärgut wird anschließend in der Regel mit Strukturmaterial vermischt und kompostiert.

Mit der Einführung der Biotonne unterstreicht der Gesetzgeber weiterhin seine Zielsetzung, unterschiedliche Abfallfraktionen durch getrennte Sammlung einer optimalen Verwertung zuzuführen, und somit eine Kaskadennutzung zu erhöhen.

Organische Abfälle sind hierzu besonders geeignet, denn Vergärungs- und Kompostierungsanlagen arbeiten im Wesentlichen mit den aus der Natur bekannten Umsetzungsprozessen. Mit einer besseren Verzahnung beider Verfahren kann den Anteil der Bioabfallvergärung weiter erhöht werden, um biologische Abfälle künftig ökologisch und ökonomisch noch effektiver zu nutzen.

Die Kompostierung ist die bekannteste Methode, um Abfälle biologischer Herkunft stofflich zu verwerten. Hierzu sind mittlerweile etwa 1.000 Kompostierungsanlagen und 100 reine Vergärungsanlagen in Deutschland in Betrieb. Diese verwerten jährlich rund 15 Millionen Tonnen biogene Abfälle. Ein Großteil der Bioabfälle wird derzeit kompostiert, wobei die in den Abfällen enthaltene Energie nicht genutzt werden kann. Lediglich ein Drittel der von den über die Biotonne getrennt erfassten Abfälle werden bislang in Vergärungsanlagen verarbeitet und somit sowohl energetisch als auch stofflich erschlossen.

Kaskadennutzung Biogas im Kompostwerk

Ressourcen- und Klimaschutz

Darüber hinaus bringt die Kaskadennutzung deutliche Vorteile für den Ressourcen- und Klimaschutz, da durch die Kombination von Vergärungs- und Kompostierungsverfahren zum einen von Biogas produziert und in Form von Elektrizität oder Wärme oder Biomethan genutzt wird. Hierdurch kann der Einsatz fossiler Energieträger vermindert und somit ein Beitrag zur Reduzierung von Treibhausgasen geleistet werden. Durch die stoffliche Nutzung der produzierten Gärrestkomposte kann darüber hinaus zur Humusbildung beigetragen werden, die in den Gärrestkomposten enthaltenen Nährstoffe können darüber hinaus als Dünger eingesetzt werden.

Um die Effizienz bei der Verwertung biogener Stoffströme zu erhöhen, bieten wir für Kompostwerke eine Lösung zur Steigerung des Anteils der Vergärung und damit der Gewinnung von Biogas.

Erfolgreiche Kaskadennutzung in der Praxis

Im Kompostwerk Hellefelder Höhe werden jährlich etwa 20.000 Tonnen Bioabfälle, erfasst über die Biotonne, zu wertvollem Kompost und Spezialerden verarbeitet. Das Kompostwerk wurde im Jahr 2019 um eine Feststoff-Vergärungsanlage erweitert. Die Bioabfälle werden nun im Sinne des Kreislaufwirtschaftsgesetzes zunächst energetisch und anschließend stofflich verwertet.

Das produzierte Biogas aus der Biogasanlage wird zur flexiblen Stromproduktion in zwei Blockheizkraftwerken verbrannt, in denen nebenbei etwa genauso viel Wärme anfällt. Somit können etwa 1.200 Haushalte mit elektrischer Energie versorgt werden. Die entstehende Wärme wird von der Vergärungsanlage zur Aufrechterhaltung der Prozesstemperatur von 52°C (thermophil) und zur Beheizung angrenzender Gebäude eingesetzt.

Im Unterschied zur Kompostierung versteht man unter Vergärung den mikrobiellen Abbau organischer Substrate unter Luftabschluss (anaerob). In feuchtwarmer Umgebung entsteht dabei ein brennbares Gasgemisch (Biogas) mit etwa 55% Methan (CH4) und ca. 45% Kohlenstoffdioxid (CO₂). Eine volle Biotonne mit 120 Litern Inhalt verfügt über ein Biogaspotential, welches umgerechnet einem Energiegehalt von etwa 3 bis 4 Litern Heizöl entspricht.

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FAQ: Kaskadennutzung & Biogas

Ab welcher Menge an Biomasse lohnt sich eine Biogasanlage?2022-08-30T14:58:02+01:00

Um einen wirtschaftlichen Betrieb mit unserer Kompaktanlage darzustellen, muss man mit etwa 4.500 Tonnen pro Jahr an stapelbaren organischen Reststoffe, wie z.B. Bioabfall, Grüngut, Festmist (Pferd, Schwein, Rind, Geflügel), Bioabfälle, Erntereste, Stroh usw. rechnen. Grundsätzlich kann die Anlage auch mit weniger Material betrieben werden. Hier geht’s zum Biogasrechner

Was sind die Vorteile von Biogas?2022-02-16T11:15:35+01:00

Biogas ist unabhängig von Wetter oder Saison, permanent verfügbar, transportier- und speicherbar, und somit flexibel einzusetzen. Zum Beispiel zur lokalen oder regionalen Energie-Bereitstellung, aber auch als Energieträger im Mobilitätssektor.

Was ist der TS-Gehalt (TS%)?2022-02-16T11:14:59+01:00

Der Trockensubstanz-Gehalt, kurz TS-Gehalt, oder Trockenmasse-Gehalt, bezeichnet den prozentualen Feststoffanteil in einem Stoffgemisch. Je höher der Anteil ist, desto trockener ist dieses Gemisch. Die Einheit des TS-Gehalts ist Prozent [Gew. %].

Wie wird Biogas hergestellt?2022-08-08T17:08:31+01:00

Biogas wird aus biogenen Abfällen und Reststoffen mittels Vergärung unter Luftabschluss in einer Biogasanlage produziert. Es ist eine erneuerbare Energiequelle und kann in Erdgas-Qualität aufbereitet ins Gasnetz eingespeist werden, oder mittels eines Blockheizkraftwerks (BHKW) in Strom zur Netzeinspeisung gewandelt werden. Zudem kann es sowohl als Treibstoff als auch Wärmeenergie genutzt werden. In der Schweiz werden keine Energiepflanzen bzw. Nahrungs-/Futtermittel (z.B. Mais) speziell für die Biogas-Produktion angebaut (s.a. Artikel: Wie funktioniert eine Biogasanlage?).

Was hat eine Biogasanlage mit Kreislaufwirtschaft zu tun?2022-02-16T11:14:24+01:00

Der natürliche Stoffkreislauf schliesst sich, wenn der organische Rest, der Gärrest (Gärprodukt), nach der Vergärung in der Biogasanlage mit den darin befindlichen Nährstoffen, wieder dem Boden zurückgegeben wird. Neben der Düngewirkung durch Nährstoffe zeigt sich in der praktischen Anwendung, die eine Verbesserung der Bodenstruktur mitsamt der stetigen Erhöhung des Humusanteils auf den Ackerflächen. Dieser Humusaufbau verbessert dabei die Wasserspeicherkapazität des Bodens drastisch. Deshalb werden in trockenen Zeiten bis zu 70% der Ernteausfälle vermeidbar.

Wieviele Haushalte können mit einer Biogasanlage versorgt werden?2022-08-09T08:49:37+01:00

Das ist abhängig von der Größe der Biogasanlage, sowie der Menge der verwendeten Einsatzstoffe. Es hängt auch davon ab, ob Bio-Methan oder Strom und Wärme produziert wird. Mit unserem kostenlosen Biogasrechner können Sie das Potenzial einfach und schnell selbst simulieren. Hier geht’s zum Biogasrechner

Wie entsteht Biogas?2022-08-08T16:59:19+01:00

Biogas wird aus Biomasse gewonnen, indem die in den pflanzlichen Rohstoffen (Reststoffe, Abfälle) gespeicherte Sonnenenergie durch mikrobielle Vergärung nutzbar gemacht wird. Biomasse besteht aus der Trockensubstanz (wie Eiweiss, Fett und Kohlenhydraten und Mineralien) und einem bestimmten Wassergehalt. Während des anaeroben Abbauprozesses (Fermentation, Vergärung) wird der verfügbare Kohlenstoff zu Biogas (CH4 und CO₂) umgesetzt. Im Gärprodukt (Rest nach dem anaeroben Abbau) finden sich schwer abbaubare Stoffe (in erster Linie holzige Bestandteile) sowie die Nährstoffe des Ausgangsmaterials (N,P,K) und Wasser. Das im Biogas enthaltene erneuerbare Methan stellt dabei als brennbares Gas den Energieträger dar (s.a. Artikel: Wie funktioniert eine Biogasanlage?).

Stinkt eine Biogasanlage?2022-08-30T14:55:01+01:00

Eine korrekt gebaute und betriebene Biogasanlage stinkt nicht. Eine Geruchsbelästigung durch Biogasanlagen kann es nur dann geben, wenn:

  1. Biomasse vor oder nach dem Prozess nicht sachgerecht gelagert wird
  2. Biologische Prozesse aus dem Gleichgewicht kommen
  3. Wenn schlecht vergorenes Material, der Gärrest, wieder auf den Acker ausgebracht wird

Die Sorge vor Geruchsbelästigungen durch Biogasanlagen ist damit weitgehend unbegründet. Mehr noch: Mist und Gülle aus der landwirtschaftlichen Tierhaltung, die vor ihrer Ausbringung auf die Ackerflächen zunächst in einer Biogasanlage vergoren und energetisch genutzt wurde, verursacht wesentlich geringere Geruchsbelästigungen als unvergorene Gülle. Das in der Gülle enthaltene Methan wird in der Biogasanlage zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt. Deshalb kann dieses extrem klimaschädliche Gas bei der Ausbringung der Gärreste, d.h. von vergorener Gülle, nicht mehr in die Atmosphäre entweichen. (s.a. Artikel: Wie funktioniert eine Biogasanlage?)

Darüber hinaus sind die Nährstoffe über den Gärrest für Pflanzen wesentlich besser verfügbar. Durch die Rückführung des Gärrestes auf die Ackerflächen kann daher mit diesem wertvollen Dünger der Einsatz von künstlichen Dünger reduziert werden. So schliesst sich der natürliche Nährstoffkreislauf über die Biogasanlage. Für benachbarte Wohngebäude ist eine Biogasanlage oft ein Zugewinn, da von ihr die Wärme zur Beheizung des Wohnhauses günstiger bezogen werden kann als über die eigene Erdgas- oder Ölheizung.

Was kostet eine Biogasanlage und welche Erlöse kann ich erzielen?2022-08-08T17:27:53+01:00

Um eine Biogasanlage so erfolgreich wie möglich betreiben zu können, ist eine effiziente und nachhaltige Nutzung aller zur Verfügung stehenden Ressourcen notwendig. Dazu gehört die umfassende Nutzung der gewonnenen Energie (Gas, Wärme und Strom), sowie die Nutzung des hochwertigen Gärguts (organischer Dünger). Partnerschaften zum Erhalt von Substraten und zum Verkauf der entstehenden Haupt- und Nebenprodukte können Win-win-Situationen ergeben. Mit unserem Biogasrechner möchten wir Ihnen eine erste Hilfestellung für Energie-Potentiale und mögliche Erlöse geben. Hier geht’s zum Biogasrechner

Was sind die Vorteile einer Feststoffvergärung?2022-08-30T14:56:33+01:00

Die grössten Vorteile der Trockenvergärung liegt in den geringen Anforderungen an das Substrat. Dieses kann Verunreinigungen enthalten, die nach dem Prozess als Reststoffe übrigbleiben, und ist weniger abhängig von Partikelgrössen und Faserhaltigkeit. Als Beispiel sei häuslicher Bioabfall, der häufig Reststoffe wie Verpackungsmaterialien enthält, oder Pferdemist mit Hufeisen oder Halftern, die Rührwerken grosses Schäden anrichten können. Darüber hinaus ist Biomüll beispielsweise kein Lebensmittel, wodurch sich die häufig in diesem Zusammenhang aufkommende Tank- oder Teller-Debatte auflöst.

Trockenvergärung beginnt dort wo herkömmliche die Flüssig-Biogasanlage- und Pfropfenstromanlage an ihre Grenzen stösst. Die Trockenvergärung hingegen ermöglicht die Vergärung trockener und faseriger Substrate (Trockensubstanz TS-Gehalt : 20%-55%), die in anderen Systemen oft zu Problemen führen.

Der Prozess läuft im Batch-Verfahren ab und liefert eine kontinuierliche Biogasausbeute. Die Anlagen bestehen aus einzelnen Fermenterboxen (Garagenfermenter), die in einem festgelegten Zyklus befüllt und entleert werden. Der manuelle Aufwand ist dabei äusserst gering, da neben der einfachen Lade- und Entladetätigkeit, selten eine Vorbehandlung des Substrats (Zerkleinerung, Schreddern) nötig ist. Zudem wird das Substart über die gesamte Verweilzeit (18-21 Tage) nicht bewegt. Es sinkt die Störanfälligkeit, sowie der Wartungsaufwand der Technik, da keine anfällige Rühr- und Pumptechnik (Vermeidung Schwimm- und Quellschichten) verwendet wird.

Wie funktioniert eine Biogasanlage?2022-02-17T10:52:53+01:00

In einer Biogasanlage entsteht Biogas. Das geschieht durch den anaeroben Abbauprozess organischer Abfälle in grossen Fermenterboxen. Diese organischen Abfälle und Reststoffe mit hohem Feststoffanteil aus dem kommunalen, industriellen und landwirtschaftlichen Bereich sind zum Beispiel Bioabfall, Grünschnitt, Lebensmittelreste, Schlachtabfälle und Festmist (Pferde, Rinder, Schwein, Geflügel).

Die Fermenterboxen werden, zeitlich versetzt innerhalb weniger Tage, mit den verfügbaren organischen Feststoffen befüllt (diskontinuierlicher Prozess). Zum Starten und Aufrechterhalten des thermophilen Biogasprozesses wird die Biomasse mit erwärmter Prozessflüssigkeit (Perkolat) besprüht, welche durch die Biomasse sickert und anschliessend wieder dem Tank zugeführt wird. Durch diesen geschlossenen Kreislauf werden die im Perkolat enthaltenen Mikroorganismen, essenziellen Nährstoffe, Feuchtigkeit und Wärme gleichmäßig in der Biomasse verteilt. Die Biomasse wird während der gesamten Verweilzeit nicht bewegt, weshalb die Feststoff-Fermentation ohne aufwändige und anfällige Pump-, Rühr- und Heiztechnik auskommt. Das Resultat ist eine wartungsfreundliche Anlage mit hoher Verfügbarkeit und Lebensdauer, sowie mit geringem Wärme- und Eigenenergiebedarf.

Während des anaeroben Abbauprozesses entsteht Biogas, das in einem BHKW zu Strom und Wärme umgewandelt werden kann. Alternativ besteht die Möglichkeit, das erzeugte Gas zu Biomethan (Erdgas-Qualität, >96 % Methan) aufzubereiten, welches dann direkt ins Gasnetz eingespeist wird. Durch die zeitversetzte Befüllung der Boxen entsteht, über alle Fermenterboxen kumuliert, ein kontinuierlicher Gasertrag wie im Diagramm oben dargestellt. Das Gärprodukt, welches eine Massenreduktion gegenüber der eingesetzten Biomasse erfährt, kann direkt als hochwertiger Dünger und zum Humusaufbau auf die Felder ausgebracht oder zu Kompost aufbereitet und vermarktet werden. Störstoffe in der Biomasse haben weder auf die robuste Anlagentechnik noch auf den stabilen biologischen Abbauprozess irgendeinen Einfluss.

Was macht die Renergon RSD Technologie besonders?2022-07-26T11:22:40+01:00

Ein Vorteil der RSD-Technologie ist, dass Flüssigkeiten (wie z.B. Reststoffe aus der Fruchtsaftherstellung oder Glycerin) direkt in den Prozess integriert werden können. Stehen mehr flüssige Substrat zur Verfügung, bieten wir eine Hybrid-Lösung (Feststoff-Fermentation und Flüssigvergärung) an, um beide Reststoff-Ströme bestmöglich zu verwerten.

Eine breites Spektrum organischer Abfallströme und Reststoffe mit hohem Feststoffanteil können mit der RSD® Technologie für Feststoff-Vergärung verwertet werden. Z.B. Bioabfall, Grüngut, Festmist (Pferd, Schwein, Rind, Geflügel), Bioabfälle, Erntereste, Stroh usw. Eine gute Struktur, sprich hoher Anteil an Pflanzenfasern ist nötig, damit der Perkolationsprozess gut funktioniert.

Was ist der Unterschied zwischen Erdgas und Biogas?2022-02-16T11:16:25+01:00

Beides ist Methan (CH4). Erdgas und Biogas unterscheiden sich lediglich in der Entstehung. Erdgas ist in Millionen von Jahren aus biogenen Stoffen unter der Erdoberfläche entstanden und gilt als fossile Energiequelle. Biogas hingegen wird aus biogenen Abfällen und Reststoffen mittels Vergärung unter Luftabschluss hergestellt. Biogas ist eine erneuerbare Energiequelle und kann in Erdgas-Qualität aufbereitet ins Gasnetz eingespeist werden.

Welche Substrate eigenen sich zur Feststoffvergärung (Trockenfermentation)?2022-02-16T16:48:11+01:00

In der Regel alle stapelbaren organischen Reststoffe, wie z.B. Bioabfall, Grüngut, Festmist (Pferd, Schwein, Rind, Geflügel), Bioabfälle, Erntereste, Stroh usw. Alles was innerhalb eines Jahres gewachsen ist kann eingesetzt werden, da der Holzanteil noch nicht stark ausgeprägt ist. Holz kann nicht in einer Biogasanlage abgebaut werden. Eine gute Struktur, sprich hoher Anteil an Pflanzenfasern ist nötig, damit der Perkolationsprozess gut funktioniert. Ist dieser gegeben, kann man auch Stoffe mit weniger Struktur, die evtl. nicht stapelbar sind einmischen (z.B. Trester).

Eignen sich Biogasanlagen zur Entsorgung von Pferdemist?2022-08-08T16:17:06+01:00

Biogasanlagen zur Trockenvergärung eignen sich dafür optimal. Faserreiche Biomasse, wie z.B. strohreicher Stallmist, wird bisher nur wenig zur Energiegewinnung verwendet. Meist verrottet diese in der Landschaft oder wird in einer Kompostierung „entsorgt“, ohne die darin enthaltene Energie z.B. in einer Biogasanlage zu nutzen. Der Grund hierfür ist, dass diese faserreiche und möglicherweise störstoffbelastete Biomasse (z.B. Sand, Steine, Metalle, Plastik …) in einer Nassvergärung zur Bildung von Schwimm- und Sinkschichten neigt, was zu erhöhtem Stromverbrauch und Wartungsaufwand führt.  Des Weiteren sind Verstopfungen von Rohrleitungen sehr wahrscheinlich und Pumpen sowie Eintragstechnik der Flüssigbiogasanlagen müssen häufig gewartet werden. All dies schränkt die Verfügbarkeit dieser Anlagen bei Einsatz von faserreichen Substraten erheblich ein und führt zu hohen Betriebskosten. In der Feststoff-Fermentation von Renergon gibt es diese Nachteile nicht. Neben der gewonnenen Energie wird zudem der Mist zu einem wertvollen bodenverbessernden Humus Dünger aufgewertet.

Was ist Biogas?2022-01-18T12:57:30+01:00

Abhängig vom Entstehungsort und der Zusammensetzung des Gasgemischs spricht man von Sumpfgas, Faulgas, Klärgas, Grubengas, Deponiegas oder im landwirtschaftlichen Bereich von Biogas. Letzteres besteht zu 55–70 % aus dem brennbaren Methan (CH4) und zu 30–45 % aus Kohlenstoffdioxid (CO₂). Spuren anderer anorganischer (CO, H2, H2S, NH3, N2, N2O, H₂O) sowie leicht flüchtiger organischer (C1-C6) Verbindungen können zudem im Biogas zu finden sein. Biogas ist ein regenerativer Energieträger, der sich gut speichern und transportieren lässt und auch als Rohstoff in der chemischen Industrie verwendet werden kann.

Wird man mit einer Biogasanlage klimaneutral?2022-01-18T12:34:00+01:00

Biogas ist CO₂-neutral. Das bedeutet, dass die Biomasse, die in der Biogasanlage vergoren wird, in der Vergangenheit in Pflanzenform genau die Menge an CO₂ gebunden hat, die bei der Verbrennung des späteren Biogases wieder freigesetzt wird. Das Biogas verursacht somit keinen zusätzlichen Ausstoss von CO₂. Ein weiterer Pluspunkt in der allgemeinen Klimabilanz ist, dass Biogas vor Ort produzierbar ist.

Was ist Kaskadennutzung?2022-08-12T13:08:54+01:00

Unter Kaskadennutzung wird die Vergärung mit nachgeschalteter Kompostierung der festen Gärreste verstanden.

Ziel der Kaskadennutzung ist es dabei, die Wertstoffpotenziale der Bioabfälle optimal zu nutzen. Da die Bioabfälle sowohl energetisch als auch stofflich genutzt werden, stellt die Kaskadennutzung eine sehr hochwertige Form der Verwertung von Bioabfällen dar.

Kann man in einer Biogasanlage Pferdemist entsorgen?2022-08-12T13:08:41+01:00

Ja, mit einer Trockenvergärung ist es möglich Pferdemist optimal zu entsorgen, bzw. zu verwerten.

Die Trockenvergärung hat geringe Anforderungen an das Substrat. Diese kann Verunreinigungen enthalten und ist weniger abhängig von Partikelgrössen und Faserhaltigkeit. Pferdemist mit Hufeisen oder Halftern können im Fermenter (Boxen) keine Schäden anrichten können, da das Substrat während des gesamten Vergärungsprozess nicht bewegt wird. Pferdemist Entsorgung ist in herkömmlichen Flüssiganlagen eher aufwändig in der Vorbehandlung und riskant für die Rührwerke, weshalb Pferdemist trotz hohem Gasertrag ungern oder nicht angenommen wird.

Neben der gewonnenen Energie wird der Pferdemist zu einem wertvollen bodenverbessernden organischem Dünger aufgewertet.

Welche Eigenschaft hat der Gärrest hinsichtlich Geruchsemissionen?2022-01-18T12:44:52+01:00

Reduktion der Geruchsemission: 

Im Vergleich zu unvergorenem Ausgangsmaterial sind die Geruchsemissionen von Fermentationsprodukten deutlich geringer. Durch den Fermentationsprozess werden flüchtige, organische Verbindungen und Geruchskomponenten (wie z.B. Schwefelwasserstoff, Benzaldehyd und Propionsäure) aus den Hofdüngern abgebaut und Geruchsemissionen gemindert. Ähnlich wie bei fertigem Kompost riecht das Gärprodukt nicht mehr streng.

2022-09-06T14:14:37+01:00
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