Neue Technologie zur Behandlung von landwirtschaftlicher Gülle und zur Herstellung von Düngemitteln getestet

Die britische Wasseraufbereitungsindustrie hat ein wachsames Auge auf eine kommende Technologie geworfen, die verspricht, die Art und Weise, wie wir Abwasser behandeln, zu revolutionieren, und das alles ohne den Einsatz aggressiver Chemikalien.

Jetzt soll dieselbe Technologie im Agrarsektor erprobt werden, um die Ammoniakkonzentration in Gülle mithilfe eines unwahrscheinlichen Kandidaten zu senken: Mikroalgen.

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Der von Wissenschaftlern des in Bristol ansässigen Unternehmens I-Phyc entwickelte Algenbioreaktor ist für die Abwasseraufbereitung konzipiert und hat das Potenzial, CO2-neutral, wenn nicht sogar negativ zu sein oder zumindest eine erhebliche CO2-Reduzierung zu bieten.

Es wurde bereits in kommerziellem Maßstab von Anlagen wie Southern Water und Severn Trent installiert, und mit Anglian Water laufen derzeit Verhandlungen.

„Alle Wasserunternehmen haben auf irgendeiner Ebene Interesse bekundet“, sagt Matt Baldry, kaufmännischer Leiter bei I-Phyc.

„Die Wasserindustrie ist sehr konservativ und es gibt fast einen Wettlauf um den zweiten Platz, wenn es um neue Technologien geht.

Aber weil wir so viele Umweltkriterien erfüllen, wenn es um Kohlenstoff und den völligen Verzicht auf Chemikalien geht, wissen wir, dass sie uns sehr genau im Auge behalten.“

Das System nutzt Algen, um sich von Nährstoffen im Abwasser wie Phosphor, Ammoniak und Nitraten zu ernähren, die als Nahrungsquelle zum Überleben, Wachstum und zur Vermehrung genutzt werden.

Bei ausreichender Verweilzeit verdauen die Algen unerwünschte Elemente und entfernen sie aus der Wasserquelle.

Seine Fähigkeit, dies im Abwasser zu tun, hat zu Plänen geführt, den Reaktor bei der Behandlung von Gülle zu testen.

Algen benötigen zum Überleben und Wachstum meist eine offene Fläche – etwa einen See oder Teich.

Denn für die Photosynthese benötigt es Sonnenlicht, das nur die ersten paar Zentimeter des Wassers durchdringt, sodass Algen nur an der Oberfläche wachsen können.

Um die Produktivität der Algen zu maximieren, umfasst das I-Phyc-System eine Reihe von Tanks, in denen LED-Leuchten mit bestimmten Wellenlängen aufgehängt sind, die stattdessen das Wachstum der Algen in der gesamten Tiefe ermöglichen.

Wenn Abwasser und Abwasser in die Aufbereitungstanks gelangen, werden ihnen konditionierte Mikroalgen zugesetzt und Licht und Luft ausgesetzt, um die Photosynthese zu fördern und dadurch die Aufnahme von Phosphor und Ammoniak zu fördern.

Am Ende des Prozesses bleiben als einziges Nebenprodukt überschüssige Algen zurück, die vom sauberen Wasser abgetrennt werden und wiederverwendet oder geerntet werden können.

Demnächst sollen große landwirtschaftlich orientierte Gewächshausversuche mit dem Bioreaktor beginnen, mit dem Ziel, Schweinegülle zu behandeln und die überschüssigen Algen als Düngemittelzusatz zu verwenden.

„Wenn wir das richtig hinbekommen, könnte es von Milch- oder Viehzüchtern genutzt werden, die große Gülleabfälle haben“, sagte Herr Baldry.

„Es ist eine Lösung für viele Probleme, und wenn wir die Ammoniak- und Phosphorbelastung der Gülle reduzieren können, ermöglichen wir den Landwirten eine bessere und nachhaltigere Anwendung.“

Um den Bioreaktor für die Schlammbehandlung anzupassen, müssen kleine technische Anpassungen am System vorgenommen werden, das derzeit auf die Wasseraufbereitung ausgerichtet ist.

„Für das Abwasser haben wir die Anlage so konzipiert, dass sie möglichst wenig überschüssige Algen produziert.

„Dabei konzentrieren wir uns auf die Entfernung von Phosphor und Ammoniak – daher behandeln wir die Algen etwas anders, damit sie die Nährstoffe sehr schnell aufnehmen, sich aber nicht spalten und wachsen“, sagt Herr Baldry.

Für die Landwirtschaft können überschüssige Algen jedoch als Dünger verwendet werden, da sie reich an Phosphor sind. Ziel ist es daher, den Reaktor so zu optimieren, dass eine stärkere Teilung und ein stärkeres Wachstum gefördert werden.

„Wir werden es nie in ausreichenden Mengen anbauen, um chemischen Dünger ersetzen zu können, aber es hat Potenzial als Ergänzung und bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich.

„Es ist eine Biomasse und gleichzeitig eine Kohlenstoffsenke – für jedes Kilogramm Algen, das wir anbauen, binden wir 1,83 kg Kohlenstoff.“

In bisherigen Versuchen wurden die besten Ergebnisse erzielt, wenn die Güllekonzentration leicht verdünnt wurde, um sicherzustellen, dass die Algen nicht abgetötet werden.

Das hierfür verwendete Wasser wird am Ende des Aufbereitungsprozesses zurückgewonnen.

Neben der Aufbereitungsanlage selbst ist derzeit der Energieaufwand, der für den Betrieb der intensiven LED-Beleuchtung erforderlich ist, der größte Inputkostenfaktor.

Die Reduzierung dieser Kosten ist in Arbeit, und I-Phyc hofft, den Bioreaktor innerhalb der nächsten 12 bis 18 Monate in großem Maßstab kommerzialisieren zu können.

„Wir wissen, dass die Technologie funktioniert, weil wir sie bereits in kommerziellen Anlagen einsetzen – es geht lediglich darum, die technischen Anpassungen zu optimieren, die für eine landwirtschaftliche Gemeinschaft erforderlich sind“, sagte Herr Baldry.

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