In Dänemark hat sich die Ansäuerung von Gülle im Stall, im Lager und bei der Ausbringung bereits ebenso etabliert wie die Ansäuerung von Biogasgärresten. Das Ziel ist die Reduktion von Ammoniak-Emissionen.

Aufgrund gesetzlicher Vorgaben zur Begrenzung von Luftschadstoffen besteht diesbezüglich auch in Deutschland Handlungsbedarf, stellen die Universität Kiel und die Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern (LFA) fest.

Gleichzeitig spielen Wirtschaftsdünger im Biogassektor hierzulande eine wichtige Rolle als Substrat und sollen dort nach dem Willen der Politik noch stärker zum Einsatz kommen. Zudem sind sie wichtige Dünger. Vor diesem Hintergrund haben die Forscher gemeinsam das Projekt AcidDigSoil durchgeführt.

Für die Biogasanlage unwirtschaftlich

Für Betreiber von Biogasanlagen ist das Ergebnis ernüchternd: Der Einsatz angesäuerter Gülle ist technisch möglich, jedoch unwirtschaftlich, so die Uni Kiel und die LFA weiter. Denn die zur Ansäuerung eingesetzte Schwefelsäure mindert nicht nur den Methanertrag; in den Versuchen im Projekt sank er bei Schweinegülle im Mittel um 20 %, bei Rindergülle um 27 %.

Außerdem stiegen die Schwefelwasserstoffkonzentrationen im Biogas stark an, womit überproportional hohe Mengen an Eisenpräparaten zur Entschwefelung nötig wurden. Gleichzeitig fiel die Schwefelkonzentration im Gärrest gegenüber Gärresten aus nicht-angesäuerter Gülle um das 4- bis 5-fache höher aus.

Schwefel reißt die Düngeempfehlung

„Die erhöhten Schwefelfrachten müssen in der Düngebilanz berücksichtigt werden, sie können schnell zu einem Überschreiten der Düngeempfehlungen führen. In unseren Versuchen wurden diese bis zu 7-fach überschritten. Dieser Überschuss ist eine der wesentlichen Herausforderungen dieses Verfahrens,“ erklärt Professor Eberhard Hartung von der Universität Kiel.

Zwar lässt sich prinzipiell auch Essigsäure zur Ansäuerung einsetzen, die die Methanerträge sogar um rund ein Fünftel erhöhte. Allerdings liegt der Preis für Essigsäure beim etwa Achtfachen von Schwefelsäure, diese Mehrkosten lassen sich nur teilweise durch die höheren Methanausbeuten wieder hereinholen. Tierhaltende Betriebe, die keine eigene Biogasanlage betreiben, werden aus Kostengründen mit großer Wahrscheinlichkeit Schwefelsäure einsetzen.

Gut für Boden und Nährstoffeffizienz

Positiver fielen die Ergebnisse zu Boden und Nährstoffeffizienz aus: Es wurden keine nachteiligen Auswirkungen auf das Bodenmikrobiom festgestellt, auch zu einer Bodenversauerung oder einer Änderung des Phosphathaushaltes kam es nur minimal.

Zudem ging weniger Ammonium durch die Ausgasung von Ammoniak verloren und die Umsetzung des Ammoniums zu Nitrat verlief langsamer, ein entsprechender Trend war bis fünf Monate nach der Ausbringung nachweisbar. Dadurch lassen sich potenziell Mineraldünger einsparen.

Praxisversuche

Die Gärreste aus angesäuerter Gülle haben die gleichen pH-Werte wie die aus nicht-angesäuerter Gülle. Um Emissionen zu mindern, ist es deshalb erforderlich, die Gärreste zur Ausbringung erneut anzusäuern. Dies testete die LFA mit Schleppschlauchtechnik in Weizen, Raps und Mais. Im Weizen reduzierte die Absenkung des pH-Wertes auf pH 5,5 die Ammoniakemissionen um über 80 %. In allen Versuchsjahren stieg zudem der Rohproteingehalt der Weizenkörner, während eine Steigerung des Kornertrages nur in zwei von drei Jahren und nur in geringerem Maße belegbar war.

Unter Witterungsbedingungen, die hohe Emissionen fördern, lag die maximale Absenkung der NH3-Emissionen in Mais und Raps durch Ansäuerung bei ca. 70 %. Beim Mais stiegen zudem die Erträge und Stärkegehalte, während sich im Raps bei der Ausbringung vor der Aussaat keine positiven Ertragseffekte feststellen ließen. In beiden Kulturen konnte die Einarbeitung der Gärreste mit einem Güllegrubber die Emissionen allerdings noch stärker reduzieren. Beim Mais war der Grubber zugleich auch die ertragsstärkste Variante.

Noch nicht rentabel

Die LFA resümiert, dass Pflanzenbauer die Mehrkosten der Ansäuerung nach aktuellem Stand noch nicht durch die Einsparung bei Mineraldüngern und eventuelle Mehrerträge oder Qualitätssteigerungen der Ernteprodukte kompensieren können.

Insgesamt führt das Verfahren damit aufgrund der Kosten für Säure und Eisenpräparate, sinkender Methanerträge und hoher Schwefelfrachten im Gärrest bei zu geringen Vorteilen durch die höhere Stickstoffeffizienz zu Verlusten im Bereich der Biogasproduktion. Da es für den Emissions-, Umwelt- und Klimaschutz jedoch seine hohe Wirksamkeit belegt hat, wären Fördermaßnahmen für eine emissionsgeminderte Ausbringung eine Möglichkeit, eine stärkere Etablierung in der Praxis zu erreichen.

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L E S E R M E I N U N G

Ein Leserbrief dazu von Manfred Vox von der Firma nature.liquid:

"Ein sehr interessanter Artikel, der aber auch zeigt, wie unterschiedlich Studien sein können, je nachdem, durch welche Brille man schaut. Auch sind die Pressemitteilungen der Institute nicht immer zielführend und dürften auch untereinander angeglichen und gegengecheckt werden. Einen wirklichen Sinn machen die Aussagen erst, wenn man über eine Meta-Studie viele verschiedene Studien durchleuchtet, vergleicht und die übereinstimmenden Punkte dann noch einmal überprüft.

Erst einmal bezieht sich das Ansäuern auf eine Technik, die auschließlich auf dem Acker direkt beim Einbringen über den Schlepper erfolgt. Eine relativ teuere Technik, die zudem auch im Umgang nicht ganz ungefährlich ist. Im Gegensatz zu Dänemark ist das Ansäuern mit Schwefelsäure im Güllekeller oder im Endlager nicht erlaubt, was mit der stark ansteigenden Betondekarbonisierung zu tun hat. Verdünnte Schwefelsäure frist sehr schnell und effektiv tiefe Löcher in den Beton. Den Test mit 10%iger Schwefelsäure oder 10%iger Ameisensäure habe ich häufig durchgeführt und dabei hat die Geschwindigkeit der Zerstörung immer überrascht.

Überraschend ist auch die Einschätzung der Forschenden, dass ein Einsatz angesäuerter Gülle nicht effektiv für den Einsatz in Biogasanlagen sein soll und der Methanertrag reduziert wird. Wäre nur zu erklären, dass erst direkt vor Nutzung als Biogasfutter die Ansäuerung stattgefunden hat und eine biochemische Reaktion aus zeitgründen nicht stattfinden konnte. Forschungen und Testreihen von verschiedenen Instituten mit angesäuerter Gülle (pH 5,5-6) zeigten eine deutlich höhere Gasausbeute von ca. 45% bei Rindergülle und 37% bei Schweinegülle. Wäre für mich auch logisch, denn ansonsten würde die Gasausbeute bei der Verwendung von sauren Silagen auch nicht funktionieren. Mit der Steigerung der Gasausbeute (45/37%) würde sich der Einsatz von angesäuerter Gülle, am Besten früh im gesamten System, auch wirtschaftlich auszahlen.

Diese Werte wie auch andere überraschende Werte sind sowohl bei der frühen Ansäuerung mit Schwefelsäure wie auch mit biologischer Ansäuerung bestätigt worden. Bei der biologischen Ansäuerung war zudem das Auflösen von Phosphor in bioverfügbare Bestandteile mit der Erhöung der Phosphorwerte von 19% auf 61% zu sehen.  Insgesamt hatte sich gezeigt, dass die frühe Ansäuerung im Keller ca. 50% Ammoniak und 80% Methan minimiert. Damit dürften sich die Emissionen im Stall ebenfalls deutlich minimieren, was den Tieren, dem Klima und den Betreiber sehr freuen dürfte und für einige Betriebe die Vorgaben der TA-Luft in machbare Nähe rückt.

Der Hinweis, dass auch Essigsäure zur Ansäuerung eingesetzt werden kann, ist unvollständig, vor allem dann, wenn die Gülle früh angesäuert werden würde, was in meinen Augen viele Vorteile in der gesamten Wertschöpfungskelle hätte. Ich selber habe Testreihen zur biologischen Ansäuerung laufen, wo vorhandene und zugegebene Bakterien zur Vermehrung stimuliert werden und die die Gülle nicht nur ansäuern, sondern auch den Zersetzungvorgang vor allem auch von schwer abbaubaren Stoffen wie Zellulose oder Lignin einleiten und Zellen vor allem für die Gaserzeugung aufschließen. Die frühe Ansäuerung im Keller hat massive Auswirkungen auf die Emissionen im Stall und wäre eventuell eine Alternative zum Abluftwäscher, denn hier sind sich viele Forscher einig, dass 50% Ammoniak und 80% Methan minimiert werden kann.

Interessant die Ergebnisse zu Boden und Nährstoffeffizienz. Wie oben erläutert, hatte sich der Phosphathaushalt wesentlich verändert, was weiter untersucht werden muss. In den anderen Punkten zum Boden und zur Nährstoffeffizienz bestehen ähnliche Ergebnisse. Wie neue Studien zum Einsatz von Kompost oder Gärrest zeigen, sind ohnehin große Unterschiede zwischen den Substraten zu erkennen. Kompost liefert langanhaltend und gleichmäßig die Nährstoffe, ohne jedoch große Auswirkungen auf das Mikrobiom zu haben. Anders beim Einbau von Gärrest. Hier zeigte sich eine hohe mikrobielle Aktivität. Bei dieser Studie wurden die beiden Substrate auf den Einbau des wichtigen Kohlenstoffs im Boden gemessen. Wer Fruchtbarkeit generieren will, baut Kompost ein, wer Kohlenstoff einbauen möchte, verwendet Gärrest.

Das Thema ist sehr interessant und wird uns die nächsten Jahre beschäftigen. Ich werde weiter an der biologischen Ansäuerung arbeiten, die relativ preisgünstig ist, keine teuere Technik oder Sicherheitsschulungen benötigt und weitere Vorteile besitzt. Sollten sich die Zahlen zu der Gasausbeute bestätigen ist es auf jeden Fall eine Möglichkeit, die Gülle zur Energiegewinnung einzusetzten."