Biogas aus Pferdemist: Nassvergärung

Immer mehr Biogasanlagenbetreiber wollen auch das große Potenzial von Pferdemist heben. Dafür gibt es zwei Möglichkeiten: Nass- oder Trockenvergärung. Wir berichten zuerst von der Nassvariante.

Von Christian Dany

Wir haben mit einer Abnahmegebühr von fünf bis zehn Euro pro Tonne kalkuliert“, erzählt Adrian Bartels. Doch weil die Nachfrage nach Pferdemist ständig steigt, werde es immer schwieriger, dieses Entgelt bei Neuverhandlungen zu erzielen. Bartels betreibt nahe Hannover eine auf Pferdemist spezialisierte Biogasanlage. Ähnliches berichtet Herbert Königs aus Neuss am Rhein: „Kleine Reiterhöfe mit weniger als 20 Pferden sind oft bereit, für die Abnahme des Mistes angemessen zu bezahlen. Bei großen Pferdehöfen haben wir starke Konkurrenz aus der Pilzproduktion.“

Champignonsubstrat etwa bestehe zum Hauptteil aus Pferdemist und bei den hohen Düngerpreisen würden sich jetzt auch immer mehr Ackerbaubetriebe für den Mist interessieren. Eine große Rolle spielt auch die Nachfrage aus der Gegenrichtung: Laut der neuen Düngeverordnung müssen Pferdehöfe den Mist zwei Monate auf einer Dungplatte lagern können – oder sie treffen eine Vereinbarung mit einem Abnehmer. Alle befragten Pferdemist-Biogaserzeuger betreiben für ihre Reiterhöfe einen Containerservice. „Das ist ein schwieriges Geschäft“, sagt Königs.

Es brauche große Container. 50 m3 Lagerraum haben sie bei seiner Firma Königs Pflanzenenergie GmbH & Co. KG. Wegen des niedrigen Schüttgewichtes seien aber nur 8–20 t drin. Abhängig von der Entfernung müsse immer das Kosten-Nutzen-Verhältnis berechnet werden. Deshalb haben die befragten Pferdemistvergärer auch einen Teil Selbstanlieferer. Eines zeigt unsere Befragung jedoch deutlich: Pferdemist – gern als „schlafender Riese unter den energetisch verwertbaren Reststoffen“ bezeichnet – ist ein Riese, der sich langsam bewegt!

Biogas aus Pferdemist: Gutes Management gefragt

Geschätzte 1,2 Millionen Pferde werden in Deutschland gehalten. Jedes von ihnen hinterlässt 17–21 t Mist im Jahr. Die Universität Hohenheim hat ermittelt, dass – wenn nur die Hälfte dieses Potenzials von rund 20 Mio. t vergärt wird – 7,8 Mio. t Maissilage eingespart werden könnten, was einer Anbaufläche von 156.000 ha entspricht.

So verlockend das klingt, so schwierig ist der Pferdemist jedoch als Biogassubstrat: Langhalmiges Stroh als Einstreumaterial sorgt für Trockensubstanzgehalte beim Mist von bis zu 50 %. Zudem ist er dann von den Mikroorganismen schlecht aufschließbar, kann Pumpen verstopfen und im Fermenter zu Schwimmschichten führen. Sägespäne als Einstreu sind für die Vergärung des Mistes sogar völlig ungeeignet.

Fremdstoffe, wie Hufeisen, Halfter oder Ballenstricke stellen eine Gefahr für die Anlagentechnik dar. „Man muss die Verantwortlichen auf den Pferdehöfen erziehen“, war mehrfach zu hören. Das reiche von Aufklärung über Verwarnungen bis zum Beenden des Lieferverhältnisses, wenn der Mist nicht störstofffrei sei. Generell erfordert der dezentrale Anfall meist geringer Mengen eine ausgefeilte Sammellogistik, wobei längeres Zwischenlagern vermieden werden sollten, weil sich das Material aerob abbaut. Die rechtliche Situation ist seit dem EEG 2012 gut, für ältere Anlagen aber unpraktisch bis schlecht.

Das EEG und der Pferdemist

Laut EU-Recht ist Pferdemist keine Gülle. Sein Einsatz in Biogasanlagen ist deshalb nur mit Genehmigungsbescheid zulässig. Die Vergütung von Biogasstrom aus Pferdemist hat sich im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) über die Jahre beträchtlich geändert und auch bei Substratumstellungen auf Pferdemist kommt es darauf an, unter welchem EEG die Anlage gefördert wird:

Aufbereitung von Pferdemist

Soll Pferdemist in Biogasanlagen mit Nassvergärungsverfahren eingesetzt werden, sind die Substrataufbereitung und gegebenenfalls ein Fremdkörperabscheider unabdingbar. Dr. Benedikt Hülsemann von der Uni Hohenheim favorisiert, das Substrat auf der Biogasanlage aufzubereiten und sofort einzusetzen. In der Hohenheimer Forschungsanlage seien Versuche mit einem Querstromzerspaner gemacht worden. Das Gerät des Herstellers MeWa wurde ursprünglich für die Werkstoffzerkleinerung konzipiert. Es verfügt über Ketten als Schlagwerkzeuge und ist so relativ störstoffunempfindlich. Die Zerkleinerung bewirkt eine vergrößerte Oberfläche und eine verbesserte Fließfähigkeit des Substrates.

Beim gewählten Behälterdurchmesser von 900 mm liegt die Antriebsleistung bei 55 kW. Sowohl im Labor als auch im Praxismaßstab konnten die Forscher belegen, dass die mechanische Aufbereitung der Faserbestandteile aus dem Stroh zu einem beschleunigten Abbau führt und dass ein Methanmehrertrag von bis zu 26 % erzielt werden kann. Der Strombedarf des Querstromzerspaners lag zwischen 13,8 und 20,5 kWh/t Frischmasse, was 3 % der mit dem Substrat erzeugten Strommenge entsprach.

In einem aktuellen Projekt testen die Hohenheimer eine neuartige Kugelmühle der Biokraft Energietechnik GmbH: Bei der lagert eine rotierende Trommel auf einem umgedrehten Lkw-Fahrwerk. Wird diese in Rotation versetzt, werden in ihrem Inneren beigefügte Stahlkugeln noch oben befördert, sodass sie auf den Mist fallen und ihn zermahlen. Beim Test der Kugelmühle habe sich der spezifische Methanertrag um über 37 % gesteigert, berichtet Projektmitarbeiter Rene Heller.

Biogas: Mist statt Mais

Unter dem Motto „Mist statt Mais“ haben sich Systeme zur Substrataufbereitung in den letzten Jahren stark verbreitet. Weitere Verfahren mit mechanischer Zerkleinerung sind Schneidmühlen, Schredder und Extruder. Außerdem hält der Markt sonstige physikalische Verfahren, wie Thermodruckhydrolyse oder Ultraschallbehandlung, und auch biologische Verfahren bereit. Laut Herstellerangaben reduzieren sie die Viskosität – also machen das Substrat dünnflüssiger, sichern die Rührfähigkeit und verhindern Schwimmschichten.

Mit Fließversuchen weisen die Hersteller die Wirksamkeit ihrer Präparate nach. Die Berliner Biopract GmbH etwa hat hierzu einen Schrägrinnentest entwickelt. Gleich drei Maßnahmen zur Substrataufbereitung setzt Martin Oing um, der mit seiner Familie in Schöppingen im Münsterland eine Biogasanlage mit 700 kW_el Bemessungsleistung betreibt. Mit mehr als 1.000 Pferdehöfen ist das Münsterland eine der pferdereichsten Regionen Europas. Oing verwertet die Hinterlassenschaft von circa 300 Rössern. Das sind täglich 10–15 t. Ergänzt werden diese mit Maisstroh und Material aus einem Bullentretmiststall. Hierzu haben die Oings ihren Fermenter mit einem MeWa-Querstromzerspaner ausgestattet und füttern täglich 1,2 l Enzyme zu. „Die Enzymzugabe hat dazu geführt, dass wir den Mistanteil deutlich steigern und den Silomaiseinsatz zurückfahren konnten.“

Rührzeiten verringern

Aber trotz Zerkleinerung und Enzymgaben sei die Situation noch immer unbefriedigend gewesen: „Das Substrat im Fermenter war so dickflüssig, dass die Rührwerke praktisch pausenlos liefen“, so die Betreiber. Also ließen sie einen PlurryMaxx Nasszerkleinerer einbauen. Über ein Bypasssystem entnimmt dieser Fermenterinhalt und zerkleinert ihn mit einem schnell rotierenden Flügelhammer. „Das System ist so ausgelegt, dass der gesamte Input einmal durch den Nasszerkleinerer geht“ erläutert Oing, „damit konnten wir die Rührzeiten um über ein Drittel verringern.“ Der Strombedarf des Nasszerkleinerers werde durch diese Einsparung in etwa ausgeglichen.

Fermenter in Neuss: „Getunte Pferdeäpfel“

Ähnlich, aber doch etwas anders, ist das Aufbereitungssystem bei der Königs Pflanzenenergie. Auch in Neuss wurde ein Fermenter vor zwei Jahren auf Pferdemist „getunt“: mit einem Querstromzerspaner, der über bewegliche Schlägel und eine Gegenschneide verfügt. Hier ist ein Magnetabscheider vorgeschaltet, der über Bänder beschickt wird. Wie Herbert Königs erläutert, wird das aufbereitete Substrat in einer Flüssigeinbringung mit Rezirkulatan angemischt.

Außerdem werden ein Liter Enzyme pro Tag zugefüttert. Ein Unterschied zu Oing besteht noch in der Gärtemperatur: Während dieser seine Biogasanlage mesophil bei circa 40 °C betreibt, fährt Königs den Pferdemist-Fermenter mit 52 °C, um die Abbaugeschwindigkeit zu optimieren.Durch diesen Maßnahmenmix sowie mit Zuckerrübenmus und Silomais als Kosubstraten sei ein sehr hoher Pferdemistanteil im Fermenter möglich. Dr. Hans Oechsner von der Uni Hohenheim empfiehlt, in der Nassvergärung nicht mehr als 50 % Pferdemist einzusetzen: „Der Trockensubstanzgehalt sollte bei Flüssigfermentern äußerstenfalls bei 14 Prozent liegen.“