christoph scheffknecht

Christoph ScheffknechtChristoph Scheffknecht

Arbeitskreis Biogas 10.12.2007

Biogasgülle

Nähr- und Schadstoffgehalte in Gärrückständen

Christoph ScheffknechtChristoph Scheffknecht

Übersicht

Einleitung und Motivation für Projekt

Auswahl und Kurzcharakterisierung der Schadstoffe

Auswahl der Anlagen

Vorstellung und Diskussion der Ergebnisse

Zusammenfassung und Ausblick

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Einleitung

Mittlerweile rund 30 Biogasanlagen

Verfahrenstechnik teilweise gut untersucht

Nährstoffe in Gärrückständen bekannt

Gülle und Cofermente können Schadstoffe enthalten -> aber nur wenig Info

Schadstoffbelastung des Bodens und des Grundwassers durch landwirtschaftliche Verwertung der Gärrückstände ?

Einfluss der Schadstoffe auf Gärprozess ?

=> Projekt der Abfallwirtschaft und dem Umweltinstitut

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Auswahl der Parameter

Wichtigste Düngeparameter sind bekannt

Kriterien für Schadstoffauswahl:

Toxizität für Mensch und Umwelt ?

Anreicherung im Boden oder Grundwasser ?

Eintrag über Gülle oder Cofermente plausibel ?

Literaturdaten vorhanden ?

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Schadstoffe

Schwermetalle (Cu, Ni, Zn, Cr, Pb, Cd, Hg):

Anreicherung, Toxizität, Spurenelement

Mineralöl (Kohlenwasserstoffe):

Schwer abbaubar, Toxizität, Grundwasserkontamination

Antibiotika :

Anreicherung, Resistenz

Tenside (Nonylphenol und –ethoxylate, BPA, QAV):

Hormonähnliche Wirkung, bakterizid, schwer abbaubar

OH

CH3

CH3

OH

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Schadstoffe II

Polychlorierte Biphenyle (PCB):

Anreicherung, chronische Toxizität, krebserregend

Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK):

Anreicherung, krebserregend, entstehen bei unvollständiger Verbrennung

Cl

Cl

Cl

ClCl

Cl

Cl

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Auswahl der Anlagen

Aufwand für Untersuchung sehr hoch -> Beschränkung auf 6 Anlagen

3 Gruppen von Biogasanlagen:

Gr 1: Nur landwirtschaftliche Urproduktion

Gr 2: Zusätzlich Rückstände landwirtschaftlicher Produkte

Gr 3: Zusätzlich andere biogene Reststoffe

Auswahl nach ansteigendem Potential an Schadstoffen

1 Anlage Gruppe 1

2 Anlagen Gruppe 2

3 Anlagen Gruppe 3

Auswahl innerhalb der Gruppen nach Inputmengen und Cofermenten

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Ergebnisse

Nährstoffgehalte im typischen Bereich, Landwirtschaftl. Verwertung durch Stickstoff begrenzt

Schwermetallgehalte im typischen Bereich; Richt- und Grenzwerte für Klärschlamm eingehalten

PCB sind nicht nachweisbar

PAK Gehalte in einer Anlagen mit hohem Cofermentanteil hoch; Vergleichbare Richt- und Grenzwerte unterschritten

Kohlenwasserstoffgehalte sind erstaunlich hoch; unabhängig von Cofermenten; Handlungsbedarf !

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Ergebnisse II

Antibiotika: Vor allem Tetracycline in vergleichsweise hohen Mengen -> Hemmung der Biogasproduktion möglich ? -> weiterführendes Projekt des Umweltbundesamts bereits gestartet

Hygiene: Die Grenzwerte werden insbesondere bei den Enterococcacae bei Anlagen mit hohem Cofermentanteil überschritten. Hygieneanforderungen bei 3 von 6 Anlagen nicht erfüllt.

Nonylphenole und Nonylphenolethoxylate sowie BPA nur in Spuren im Gärrückstand

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Ergebnisse III

Quartäre Ammoniumverbindungen:

Unerwartet hohe Gehalte an Benzalkoniumchloriden (BAC)

Problem bei Anlagen mit hohem Cofermentanteil

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

A1 A2 A3 A4 A5 A6[m

g/k

g]

BAC-C12

BAC-C14

Andere QAV

Hemmung der Vergärung sehr wahrscheinlich

Werte deutlich über den Gehalten im Klärschlamm

Ökotoxische Effekte auf Boden können nicht ausgeschlossen werden

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Zusammenfassung

Problemstoffe:

Tierarzneimittel: UBA Projekt

Kohlenwasserstoffe

Quartäre Ammoniumverbindungen

Hygiene

Mögliche Auswirkungen:

Reduktion der Biogasausbeute

Kontamination des Bodens

Kontamination des Grundwassers

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Zusammenfassung II

Quellen der Schadstoffe:

Tierarzneimittel: Gülle

Hygiene: mesophile Prozessführung

Kohlenwasserstoffe: vermutlich Gülle

QAV: vermutlich spezielle Cofermente

Cofermente spielen wichtige Rolle beim Schadstoffgehalt

Weitere Untersuchungen notwendig !

Bitte um Mithilfe beim Folgeprojekt !

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Projektbeteiligte

Werner Bader

Rainer Florineth

Walter Hämmerle

Norbert Lerchster

Monika Schmieder

Christoph Schedler

Peter Singer

Christoph Scheffknecht

Oliver Gans

Sigrid Scharf

Abfallwirtschaft

Wolfgang Eberhard

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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit !

www.vorarlberg.at/umweltinstitut

christoph.scheffknecht@vorarlberg.at