Behandlungsmöglichkeiten von Schweineurin aus einem Primärtrennsystem

Einleitung 

Die Massentierhaltung wird mit steigender Zahl der Tiere profitabler, weil dann z.B. Futter­mittel in großen Mengen zu günstigen Preisen beschafft werden kann. Daher streben viele Landwirte an, die Zahl der Mastplätze zu erhöhen. Dies ist aber nur möglich, wenn eine ent­sprechende Fläche für die Ausbringung von Flüssigmist vorgehalten wird.

Veranlassung zu dieser Studie ist, das Aufkommen des Flüssigmistes zur Ausbringung auf Acker- und Grünlandflächen sowie die Geruchs- und Schadstoffemissionen zu reduzieren, um eine größere Zahl an Mastplätzen genehmigt zu bekommen.

Ziel ist es, den separierten Flüssigmist (Kot und Urin) in verwertbare Form umzuwandeln.

Projektbeschreibung

Das Gesamtprojekt der vollständigen und rückstandslosen Verwertung von Urin und Kot zur Energiegewinnung ist vor dem Hintergrund der steigenden Energiepreise eine innovative Idee. Allerdings steht hier nicht die Energiegewinnung im Vordergrund, sondern die Erhö­hung der Transportwürdigkeit von Wirtschaftsdünger. Das bei diesem Prozess Energie in Form von Wärme und Strom erzeugt wird, ist ein willkommener Nebeneffekt.

Die Erzeugung von transportwürdigem Wirtschaftsdünger, der auf den hofnahen Ackerflä­chen eine unzulässige Überdüngung hervorrufen würde, bei gleichzeitiger Erhöhung des Viehbestandes ist das Ziel dieses Projektes.

In dieser Studie, die ein Teil des Gesamtprojektes ist, wurde die Verwertung des Urins näher betrachtet und entsprechende Versuche durchgeführt.

Ergebnisse

Die vielversprechenste Form der Urinaufbereitung stellt nach unseren Untersuchungen die Volumenreduzierung und Konzentration des Urins mit anschließender Verwendung als Flüs­sigdünger dar. Die einzelnen Verarbeitungsschritte werden nachfolgend beschrieben.

Es wird empfohlen, den Urin direkt nach der Ausscheidung unter dem Spaltenboden auf einen pH-Wert von 5,0 anzusäuern. Dabei wird das Ammoniak-Ammonium-Gleichgewicht zu Ammonium verschoben und die Ammoniakemissionen erheblich reduziert. Die Ansäuerung sollte mit Schwefelsäure durchgeführt werden, da hierfür die Kosten pro Mastplatz und Jahr derzeit am preisgünstigsten sind. Da das Band für den Kottransport auf der Kotseite möglichst trocken sein sollte, um Säureeinträge in den Kot zu vermeiden, aber gleichzeitig die Flüssig­keit notwendig ist, um die Reibung zwischen Betonboden und Kotband gering zu halten, wird hier eine gleichmäßige Flüssigkeitszugabe zwischen den Bändern mittels Zackenrinne oder Sprühlanze vorgeschlagen. In diese Zackenrinne wird ständig schon aufgefangener und ange­säuerter Urin eingefüllt und kontinuierlich auf das untere Band abgegeben. Die Vorteile lie­gen bei der direkten Ansäuerung des Urins nach dem Ausscheiden und an der kontinuier­lichen "Schmierung" des Bandes. Beachtet werden sollte allerdings, dass hier säureresistente Materialien verwendet werden müssen.

Der nächste Schritt wäre das Abtrennen von Grobstoffen mit Hilfe von Sieben aus dem Urin, der aufgrund der Berührung mit Kot verunreinigt ist. Diese Grobstoffe würden sonst im wei­teren Verarbeitungsprozess die Leitungen und Düsen verstopfen. Die herausgefilterten Stoffe können im Kottrockner getrocknet und anschließend der Kotvergasung zugegeben werden bzw. entsorgt werden.

Der gesiebte Urin wird während der verdunstungsschwachen Zeiten im Jahr in einem Behälter bis zur weiteren Verarbeitung gelagert. Hierbei sollte beachtet werden, dass es bei einer län­geren Lagerdauer der pH-Wert wieder ansteigen kann und daher Säure nachdosiert werden müsste. Die kontinuierliche pH-Wertüberwachung sollte in die Gesamtsteuerung der Anlage übernommen werden. Dies gewährleistet, dass Abweichungen vom Sollbereich automatisch ausgeglichen werden. Somit werden Ammoniakemissionen in die Luft möglichst gering gehalten.

Aus dem Lagerbehälter wird der Urin in verdunstungsstarken Zeiten entnommen und der Urinverdunstungsanlage zugeführt. Dort werden das Volumen und das Gewicht reduziert sowie die enthaltenen Nährstoffe konzentriert. Der Urin wird in der Urinverdunstungsanlage auf  ca. 65 °C erhitzt. Sobald der Dampfdruck an der Flüssigkeitsoberfläche größer ist als der Wasserdampfdruck in der Umgebungsluft, setzt die Verdunstung ein. Zu beachten ist hierbei, dass mit zunehmendem Temperaturniveau die Geruchsentwicklung und die benötigte Wär­memenge zunehmen. Nach der Verdunstung, bei der auch Ammoniak entsteht, wird die feuchte Abluft über einen Biofilter geleitet, um den entstandenen Ammoniak zu reduzieren.  

Um eine noch pumpfähige Flüssigkeit zu erhalten, sollte bei der Urinverdunstung ein Trocken­substanzgehalt (TS) von ca. 16 % angestrebt werden. Eine vollkommene Trocknung zu einem Festdüngemittel ist nicht möglich, da die zur Verfügung stehende Wärmemenge aus dem Vergasungs- und Verbrennungsprozess nicht ausreicht. Bei einem TS von 16 % wird das ursprüngliche Volumen um ca. 80 % reduziert und damit die Transportfähigkeit des Urins erheblich erhöht. Diese konzentrierte Flüssigkeit mit hohem Anteil an Stickstoff, Kalium und Phosphor könnte auf unterversorgten Böden als Dünger, sowohl als Konzentrat oder verdünnt wieder ausgebracht werden.

Da dieses Konzentrat die Kriterien für die Zulassung als Düngemittel erfüllt, kann es als Düngemittel in Verkehr gebracht und verkauft werden. In der Düngemittelverordnung, die das Inverkehrbringen und die Bestandteile von Düngemitteln regelt, ist im Anhang eine Tabelle mit tierischen, pflanzlichen und organischen Düngemitteln aufgeführt. Da nach Rück­sprache mit dem Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz konzentrierter Urin als Jauche angesehen werden kann, diese in der Düngemittelverordnung 2003 Anlage 1 Anschnitt 1 als Düngemittel ausgewiesen ist, ist ein Inverkehrbringen des kon­zentrierten Urins ohne weiteres möglich.