Umwelteffekte durch Vergärung von Wirtschaftsdünger

Die Vergärung von Wirtschaftsdüngern stellte den Beginn der klassischen Biogastechnik dar. Am weitesten verbreitet ist der Einsatz von Rinder- und Schweinegülle in Biogasanlagen. Durch die Behandlung von Gülle, Exkrementen und Reststoffen aus der Tierhaltung werden Emissionen vermieden, welche beim Lagern und dem Ausbringen von Wirtschaftsdüngern entstehen würden.

Rund ein Viertel der eingesetzten Substratmasse in österreichischen Biogasanlagen wird der Kategorie Wirtschaftsdünger zugeschrieben. Darunter fallen vor allem Rinder- und Schweinegülle und -festmist aber auch Geflügelmist und Pferdemist. Durch die Vergärung von Wirtschaftsdünger wird nicht nur ein energiereiches Gas gewonnen, es werden außerdem ungewollte Treibhausgasemissionen vermieden, welche ansonsten, beim Lagern und Ausbringen von unbehandelten Wirtschaftsdüngern, entstehen würden.

Emissionen der Wirtschaftsdüngerlagerung

Je nach Tierart, der anfallenden organischen Trockensubstanz (oTS) und weiteren Einflussfaktoren, wie dem Wirtschaftsdüngermanagement und dem vorherrschenden Temperaturniveau, haben diese Substrate ein unterschiedliches Methanbildungsvermögen. Neben Methanemissionen treten natürlicherweise auch Lachgasemissionen auf. Diese fallen zwar wesentlich geringer aus, sind aber vor allem sehr treibhausgaswirksam. Methan und insbesondere Lachgas stellen hochschädliche Treibhausgase dar. Besitzt bereits Methan eine um das 25-fache höhere Treibhausgaswirksamkeit als Kohlenstoffdioxid, so hat Lachgas gar eine um das 298-fache stärkere Treibhausgaswirksamkeit gegenüber Kohlenstoffdioxid. Die Abbildung rechts zeigt die daraus resultierenden durchschnittlichen äquivalenten Kohlenstoffdioxidemissionen der Wirtschaftsdüngerlagerung (kg CO2-eq. pro Tier und pro Jahr).

Energieertrag durch Vergärung

Der organische Trockensubstanzgehalt ist das wesentliche Kriterium für das mögliche Methanbildungspotenzial und bestimmt daher nicht nur das Ausmaß der möglichen Emissionen, sondern auch den möglichen Energieertrag, welcher durch Vergärung von Wirtschaftsdüngern in einer Biogasanlage erzielt werden kann. Die Abbildung links stellt diesen durchschnittlich möglichen Energieertrag je Tier und Jahr (kWh je Tier und pro Jahr) dar.

Vermeidbare Verbrennungsemissionen

Durch Nutzung des erzeugten Biogases können andere fossile Energieträger ersetzt werden und dadurch auch deren Emissionen eingespart werden. Die Abbildung rechts zeigt die vermeidbaren Verbrennungsemissionen durch Vergärung von Wirtschaftsdüngern im Vergleich zu Heizöl extra leicht (HEL) (kg CO2eq je Tier und pro Jahr).

Vermeidbare Emissionen

Insgesamt ergeben sich durch die Vergärung von Wirtschaftsdüngern somit erhebliche Treibhausgaseinsparungsmöglichkeiten in Form von vermiedenen Emissionen der üblichen Wirtschaftsdüngerlagerung als auch durch Ersatz von fossiler Energie und deren Emissionen. Die Abbildung links zeigt eine Zusammenfassung der vermeidbaren Emissionen aus der Vergärung von Wirtschaftsdüngern und der vermeidbaren Emissionen von HEL durch Ersatz von Biogas (kg CO2eq je Tier und pro Jahr).

Lebenszyklusanalyse der Vergärung von Wirtschaftsdüngern

Nicht vergessen werden darf, dass aber auch die Biogasanlage selbst für ihren Betrieb Energie benötigt und auch zu Emissionen führen kann. Um derartiges zu veranschaulichen, wird am besten eine Lebenszyklusanalyse erstellt. Wobei hier wiederum die durchschnittlichen Emissionen der Wirtschaftsdüngerlagerung als durch die Vergärung vermeidbar betrachtet werden (g CO2eq je MJ). In Summe ergibt sich ein beachtliches Treibhausgaseinsparungspotenzial bei der Vergärung von Wirtschaftsdüngern in Biogasanlagen.

Das durch den anaeroben Fermentationsprozess entstehende Biogas kann außerdem als wertvoller erneuerbarer Energieträger in den Bereichen Strom, Wärme und Verkehr eingesetzt werden. Die dabei erzielten CO2-Substitutionsleistungen können direkt dem Energie- oder Verkehrssektor angerechnet werden.  Zudem entsteht mit Biogasgülle ein hochwertiges Düngemittel, das im landwirtschaftlichen Betrieb Anwendung findet. Die entstehenden Gärprodukte wirken sich durch die komplexen, schwer abbaubaren Kohlenstoffverbindungen positiv auf den Humusaufbau aus und verfügen über eine gute Nähstoffverfügbarkeit. Während die Nährstoffzusammensetzung aus Phosphor, Kalium, Calcium und Magnesium im Vergleich zu unvergorener Gülle unverändert bleibt, zeichnet sich Biogasgülle durch ihre höheren Gehalte an unmittelbar verfügbarem Ammoniumstickstoff aus. Durch Letzteres kann der Mineraldüngereinsatz deutlich reduziert werden, wodurch wiederum Kosten und Emissionen, die beim Herstellungsprozess chemisch-synthetischer Düngemittel anfallen, eingespart werden.

Veröffentlicht am 27.03.2022