Erstellung eines reicheren Bio-Düngemittels | HRS Heat Exchangers

Erstellung eines reicheren Bio-Düngemittels

Nach der erfreulichen Nachricht, dass das RHI-Budget bis 2021 voraussichtlich verdreifacht wird, atmet Großbritanniens AD-Industrie ein wenig auf. Trotz der Tatsache, dass das DECC die FIT-Unterstützung bis 2019 auf die unambitionierte Menge von 20 MW pro Jahr begrenzt hat, bleibt der Sektor gesund – es gibt mehr als 270 Anlagen im Betrieb außerhalb des Wassersektors, und etwa 90 neue Anlagen sind für 2016 in Entwicklung*. Aber angesichts eines zunehmend skeptischen politischen Umfelds bedeutet Erfolg in der AD-Industrie, jeden einzelnen Teil des Betriebs zu optimieren, vom Anfang bis zum Ende. Erfolgreiche Betreiber von heute verstehen, dass die Maximierung des Werts der erheblichen Mengen an Gärrest, die durch den AD-Prozess erzeugt werden, den Unterschied zwischen dem Erfolg oder Misserfolg eines Projekts ausmachen kann.

Vorteile von Gärrest

Reich an Stickstoff, Phosphor und Kalium, stellt Gärrest eine ideale Alternative zu chemischen Düngemitteln dar. Versuche, wie das DC-Agri-Projekt von WRAP, haben gezeigt, dass der Einsatz von Gärrest die Erträge im Vergleich zu nur verpackten Düngemitteln steigern kann; er hilft auch, den Anteil an organischer Substanz im Boden zu erhöhen und die Wasserhaltekapazität zu steigern, was zu einer besseren Bodenstruktur führt. Darüber hinaus können durch den Wechsel von chemischen Düngemitteln auf Gärrest erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden.

Erreichung des PAS 110-Standards

Der Qualitätsstandard PAS 110 hat dazu beigetragen, negative Vorurteile gegenüber Gärrest in der Landwirtschaft zu reduzieren, wo die Nutzung als Bio-Düngemittel bis vor wenigen Jahren unbekannt war. Neben der Festlegung von Grenzwerten für physikalische Verunreinigungen wie Kunststoffe erfordert der PAS 110-Standard, dass die AD-Substrate pasteurisiert werden, zum Beispiel unter Verwendung von Technologien wie dem HRS 3-Tank Batch Sludge Pasteurizer System. Pasteurisierung ist bereits eine gesetzliche Anforderung für Anlagen, die gemischte Lebensmittelabfälle oder andere Materialien verarbeiten müssen, die den Vorschriften für tierische Nebenprodukte (ABP) entsprechen. Doch immer mehr Anlagen, die nicht-ABP-Substrate behandeln, produzieren nun PAS 110-konformen Gärrest, um potenziellen Endnutzern zu zeigen, dass er von konsistenter und hoher Qualität ist und für den vorgesehenen Zweck geeignet ist.

Herausforderungen bei der Verwaltung von Gärrest

Die Erreichung des PAS 110-Standards ist jedoch nur eines der Hindernisse, die Gärrest-Produzenten überwinden müssen, wenn sie das Potenzial dieses wertvollen Nebenprodukts ausschöpfen wollen. Die anaerobe Vergärung ist ein kontinuierlicher Prozess, was bedeutet, dass auch Gärrest ständig produziert wird. Eine typische AD-Anlage mit 1,5 MW produziert jährlich bis zu 40.000 Tonnen minderwertigen flüssigen Gärrest, was für AD-Betreiber erhebliche wirtschaftliche und logistische Herausforderungen bei der Speicherung und dem Transport ihres Bio-Düngemittels mit sich bringt.

Speicherung

Die Speicherung ist ein wesentlicher Aspekt, da Gärrest nicht das ganze Jahr über auf Felder aufgebracht werden sollte. In NVZ-Gebieten (nitratschutzbedürftige Zonen) verbieten die Vorschriften tatsächlich das Ausbringen von Gärrest zu bestimmten Zeiten, aber auch in anderen Regionen ist es nicht empfehlenswert (und manchmal unmöglich), ihn das ganze Jahr über auszubringen. Um den Stickstoffgehalt von Gärrest optimal zu nutzen, sollte er zu Zeiten des maximalen Wachstums der Kulturpflanzen aufgebracht werden, wenn der Bedarf an Stickstoff und Nährstoffen am größten ist. Dies wird nicht nur die Ernte begünstigen, sondern möglicherweise auch bedeuten, dass Produzenten in diesen Zeiten höhere Preise verlangen können.

Sicherstellen, dass ausreichend Platz vorhanden ist, um große Mengen flüssigen Gärrests zu lagern, bis dieser transportiert und auf dem Land ausgebracht werden kann, kann für einen AD-Betreiber eine echte Herausforderung sein – ganz zu schweigen von den erheblichen Kosten. Aber das Trennen der flüssigen Fraktion, um nur den festen Teil zu hinterlassen – der leichter zu handhaben, zu transportieren und zu lagern ist – kann oft auch den Verlust wertvoller Nährstoffe bedeuten. Pflanzbetreiber benötigen daher eine Lösung, die das Volumen ihres Gärrests reduziert, während der Nährstoffgehalt erhalten bleibt.

Konzentration von Gärrest

Das HRS Digestate Concentration System (DCS) nutzt Verdampfung, um das Volumen des Gärrests signifikant zu reduzieren, indem bis zu 80 % des Wassers aus der flüssigen Fraktion entfernt und auf 20 % Trockenmasse konzentriert wird – gleichzeitig wird der Nährstoffgehalt erhöht. Dies macht die Handhabung, Speicherung und den Transport von Gärrest nicht nur einfacher, sondern auch kostengünstiger.

Der erste Teil des DCS-Prozesses besteht darin, den flüssigen Gärrest in Wärmetauschern zu erhitzen; es wird kein zusätzliches Wasser oder Energie benötigt, da die überschüssige Wärme aus dem BHKW der Anlage (die normalerweise bei 85˚C verfügbar ist) als Heizmedium verwendet wird. Der Gärrest wird dann in einen Zyklonabscheider gepumpt; der hochgeschwindigkeitsdrehende Luftstrom bewirkt, dass die festen Partikel (die zu schwer sind, um der engen Kurve des Luftstroms zu folgen) auf den Boden des Zyklons fallen, wo sie entfernt werden können.

Der Dampf, der aus diesem ersten Zyklus erzeugt wird (normalerweise bei 70˚C verfügbar), wird dann als Heizmedium für den zweiten Zyklus verwendet, wobei der Prozess wiederholt wird. Der nachfolgende Dampf (normalerweise bei 60˚C verfügbar) wird als Heizmedium für den dritten Zyklus genutzt – die Anzahl der Effekte wird durch den erforderlichen Trockenmasseanteil und die Menge an verfügbarer Restwärme bestimmt, bis zu maximal vier Zyklen. Nach dem letzten Zyklus wird der Dampf wieder in Wasser kondensiert und kann dann verwendet werden, um das Substrat am Eingang des Fermenters zu verdünnen; ein völlig geschlossenes System. Das DCS ist vollständig autark – keine Energie oder Wasser wird zugekauft oder verschwendet, und alles wird wiederverwendet.

Erhöhung des Nährstoffgehalts

Die hohen Temperaturen, die zur Konzentration von Gärrest erforderlich sind, können die Freisetzung von Ammoniak verursachen, das für die mit Gärrest verbundenen Gerüche verantwortlich ist. Das DCS überwindet dieses Problem jedoch, indem der Gärrest mit Schwefelsäure versetzt wird, wodurch der pH-Wert gesenkt wird. Dies verwandelt das Ammoniak in Ammoniumsulfat, das nicht nur weniger geruchsintensiv, sondern auch ein idealer Bio-Dünger ist. Daher wird der Nährstoffgehalt nach der Konzentration nicht nur eingeschlossen, sondern tatsächlich erhöht.

Mehrere Vorteile

Die Erstellung eines konzentrierteren, reicheren Düngemittels ist nicht der einzige Vorteil des HRS Digestate Concentration Systems:

  • Es reduziert Betriebskosten durch Senkung der Transport-, Wasser- und Lagerkosten – tatsächlich kann das DCS die erforderliche Lagerkapazität halbieren;

  • Im Gegensatz zu herkömmlichen Gärrest-Trocknern, die viel Energie verbrauchen, um eine kleine Menge Produkt zu erzeugen, ist das DCS äußerst energieeffizient; überschüssige Wärme aus dem BHKW wird bis zu viermal wiederverwendet, und das Abwasser wird dann wieder in den vorderen Bereich der Anlage eingespeist. Keine zusätzliche Energie oder Wasser wird benötigt, und nichts wird verschwendet.

  • Anlagenbetreiber können RHI geltend machen, indem sie ihre Wärme im DCS nutzen, was ihre Gewinnspannen weiter erhöht;

  • Als Plug-and-Play, vollständig automatisiertes System ist das DCS völlig flexibel und kann an die Bedürfnisse jeder einzelnen Anlage angepasst werden.

Für AD-Betreiber, die den Wert ihres Gärrests maximieren möchten, ist die Empfehlung klar: Verwenden Sie ein DCS, um den Gärrest zu konzentrieren, um Lager- und Transportkosten zu senken und gleichzeitig den Nährstoffgehalt zu steigern; erhöhen Sie die Effizienz der Anlage, indem Sie Wärme und Wasser aus anderen Teilen des Prozesses wiederverwenden; fordern Sie RHI dafür an; erhalten Sie die PAS 110-Zertifizierung, um die Qualität des Gärrests potenziellen Endnutzern nachzuweisen; und wenden Sie den Gärrest nur dann auf dem Land an, wenn die Pflanzen ihn am meisten benötigen. Schließlich haben in der heutigen wettbewerbsintensiven AD-Branche nur die Unternehmen, die jeden Aspekt ihres Geschäfts optimieren, die besten Erfolgschancen.