Bioabfall-Ist- und Potentialkarten f√ľr das Land Mecklenburg-Vorpommern
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Die im Auftrag des Ministeriums f√ľr Wirtschaft, Bau und Tourismus Mecklenburg-Vorpommern durchgef√ľhrte Studie ‚ÄěBioabfallbewirtschaftung in Mecklenburg-Vorpommern‚Äú stellt den Stand der Bioabfallbewirtschaftung in Mecklenburg- Vorpommern im Jahr 2010 zusammen. Dargestellt werden Bioabfallarten wie Garten- und Parkabf√§lle, Landschaftspflegeabf√§lle, Nahrungs- und K√ľchenabf√§lle aus Haushaltungen und aus dem Gastst√§tten- und Cateringgewerbe sowie dar√ľber hinausgehend organischer Abfall im Gewerbe. Die Ergebnisse der Studie sind Mengenangaben f√ľr das gesamte Bundesland Mecklenburg-Vorpommern bzw. in einzelnen Teilen auch Bioabfallmassen auf die alten Landkreise bezogen. Die Ergebnisse der Studie wurden f√ľr alle Landkreise mit Geo-Informationssystemen (GIS) aufbereitet, ausgewertet und visualisiert.

Stickstoffausnutzung von Mais und Sorghum im Mischfruchtanbau mit Leguminosen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Der Verlust von gro√üen N√§hrstoffmengen aus landwirtschaftlichen Systemen hat erh√∂hte N- und P-Eintr√§ge in Gew√§sser zur Folge. Besonders Reihenkulturen wie Mais beg√ľnstigen N√§hrstoffverluste durch Auswaschung und Erosion. Eine Alternative stellt der Mischfruchtanbau dar. Die Kombination verschiedener Kulturpflanzen mit unterschiedlicher Anpassungsf√§higkeit an suboptimale Wachstumsbedingungen kann zur effizienten komplement√§ren Nutzung von Wachstumsfaktoren und somit zur Steigerung von N√§hrstoff- (Gosh et al. 2006) und Wassernutzungseffizienz (Woldeamlak et al. 2006) beitragen. Wegen der zus√§tzlichen N-Fixierung aus der Luft ist der Mischfruchtanbau mit Leguminosen besonders interessant.

Optimierter G√§rresteinsatz in Energiepflanzenfruchtfolgen ‚Äď Ergebnisse aus dem Verbundvorhaben EVA
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Im Rahmen des vom BMEL √ľber die FNR gef√∂rderten Verbundvorhabens EVA wird der Einsatz von Biogasg√§rresten in zwei Versuchen untersucht. Diese Versuche werden bundesweit an sechs Standorten in Niedersachsen, Mecklenburg-Vorpommern, Sachsen (nur Kleiner G√§rrest), Th√ľringen, Baden- W√ľrttemberg und Bayern durchgef√ľhrt. Im Kleinen G√§rrest werden drei Varianten (mineralische D√ľngung, reine G√§rrestd√ľngung und gemischte 50/50-D√ľngung) verglichen. Die Varianten werden √ľber eine insgesamt vierj√§hrige Energiepflanzen- Fruchtfolge (Mais ‚Äď Winterroggen ‚Äď Sorghum ‚Äď Wintertriticale ‚Äď einj√§hriges Weidelgras) ausgewertet. Im Abschlussjahr wird Winterweizen als Marktfrucht angebaut. Im Gro√üen G√§rrest ist die Bestimmung des optimalen D√ľngezeitpunktes einer Hauptfrucht (Mais, Sorghum und Triticale) das Ziel. Neben der Ertragsauswertung wird die angestrebte Risikominimierung von Nitratauswaschung √ľber den Winter anhand einer Winterzwischenfrucht untersucht. Die Versuche zeigten, dass alle angebauten Pflanzen G√§rreste gut verwerten k√∂nnen. Auch die gemischte D√ľngung wurde gut verwertet und wies Einsparpotenziale in der Energiebilanz aus. Das angesetzte Minerald√ľnger√§quivalent von 70 % des Gesamtstickstoffs ohne Anrechnung von Verlusten erwies sich f√ľr die D√ľngung einer Fruchtfolge als gut geeignet. Allerdings zeigte sich die G√§rrestd√ľngung st√§rker witterungsabh√§ngig als mineralische D√ľngung, bei widrigen Witterungsbedingungen besteht eine gr√∂√üere Wahrscheinlichkeit von Emissionen und Auswaschungen.

Anbaueignung von Riesenstaudenkn√∂terich als alternatives Substrat f√ľr Biogasanlagen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Energiepflanzen bieten die Chance die Vielfalt von Agrarlandschaften und somit die Biodiversit√§t zu erh√∂hen, indem nicht zur Nahrung und F√ľtterung verwertbare Kulturen neu in das Anbauportfolio aufgenommen werden. Dabei haben Dauerkulturen das Potential die Forderungen nach √∂kologisch vorteilhaften und √∂konomisch lohnenswerten alternativen Substraten miteinander zu kombinieren. Der Riesenstaudenkn√∂terich ist in der Nutzungsphase sowohl arbeitsextensiv als auch frei vom Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und passt somit prinzipiell in das Konzept der neuen Energiepflanzen. In zwei Schnitten werden in Abh√§ngigkeit von der D√ľngung nach √ľbereinstimmenden Berichten bis zu 17 t TM/ha geerntet. Trotz guter Siliereigenschaften rangieren die spezifischen Methanausbeuten zwischen 135-180 l Methan/kg oTS. Der resultierende Methanhektarertrag beeinflusst die Wettbewerbsf√§higkeit der Kultur und somit die Akzeptanz im praktischen Anbau negativ. Ohne Optimierung der spezifischen Gasausbeute ist in den kommenden Jahren von keiner nennenswerten Anbauausweitung des Riesenstaudenkn√∂terichs auszugehen.

Klimaschutz und Energiepflanzenanbau ‚Äď Potenziale zur Treibhausgasemissionsminderung durch Fruchtfolge- und Anbauplanung
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Das EVA-Projekt vergleicht bundesweit Energiepflanzenfruchtfolgen und Bewirtschaftungsregime auf standortbezogene Produktivit√§t. Neben pflanzenbaulicher Anbaueignung werden √∂konomische und √∂kologische Leistungen und Folgen analysiert und bewertet. Als Teil der Nachhaltigkeitsbewertung der gepr√ľften Anbauoptionen werden √Ėkobilanzen aufgestellt. Das im Projekt entwickelte Modell MiLA verwendet empirische Versuchsdaten und Standortparameter zur Erstellung der Sachbilanzen. An ausgew√§hlten Standorten werden vergleichend verschiedene Anbauregime, sowie D√ľngungsregime gepr√ľft.

Wintertriticale-GPS ‚Äď eine sinnvolle Erg√§nzung in Energiepflanzenfruchtfolgen
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Anhand mehrj√§hriger Feldversuche an der LFA MV konnte f√ľr Wintertriticale zur Ganzpflanzenernte (GPS) bei einer N-D√ľngung nach der Stickstoffd√ľngerbedarfsanalyse (SBA) ein hohes Ertragsniveau bei gleichzeitig hoher Ertragsstabilit√§t nachgewiesen werden. Auswertungen von Produktionsfunktionen basierend auf Daten aus N-Steigerungsversuchen ergaben, dass das hohe Ertragspotential bei einer D√ľngung nach SBA jedoch noch nicht ausgesch√∂pft ist und h√∂here Erl√∂se auch noch bei h√∂heren N-Gaben m√∂glich sind. Negative Auswirkungen auf die Umwelt sind hierbei kaum zu erwarten, da sich WT-GPS durch niedrige Nmin-Werte nach der Ernte auszeichnet. WT-GPS kann mit geringem Pflanzenschutzaufwand gef√ľhrt werden. Agrarv√∂gel werden durch die im Vergleich zur M√§hdruschfrucht fr√ľhere Ernte bei GPS-Nutzung nicht negativ beeinflusst. Ein weiterer positiver Beitrag zur Biodiversit√§t ist die Fruchtfolgegestaltung, die die Integration von WT-GPS erm√∂glicht. So k√∂nnen nach der Ernte sowohl Zwischenfr√ľchten angebaut als auch Winterraps p√ľnktlich ausges√§t werden. WT-GPS stellt somit eine sinnvolle M√∂glichkeit dar, um Energiepflanzenfruchtfolgen aufzulockern.

Erweitertes Auswerteverfahren f√ľr Biogas-Batch- Versuche zur quantifizierbaren Darstellung zeitlicher Verl√§ufe
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Derzeit ist eine erhebliche Ausweitung des Spektrums an Einsatzstoffen f√ľr Biogasanlagen zu verzeichnen. F√ľr viele dieser Substrate ist der spezifische Biogasertrag als alleiniges Bewertungskriterium ohne quantitative Aussagen zum zeitlichen Verlauf der Biogas- und Methanbildung ungeeignet. Messmethoden, bei denen auch kinetische Parameter der Biogasbildung erfasst werden k√∂nnen, stehen bisher nur in kleinem Versuchsma√üstab zur Verf√ľgung. Der experimentelle Ansatz f√ľr Batch-Versuche mit gro√üen G√§rgef√§√üen und Folienbeuteln hat den Vorteil gro√üer Probeneinwaagen bei nur minimaler Probenaufbereitung, erlaubt jedoch durch vergleichsweise lange Messintervalle in der Regel keine Aussagen zum zeitlichen Verlauf. Durch das vorgestellte Versuchsdesign sowie die verbesserte Auswertungsmethode wird die Aussagef√§higkeit dieser Versuche wesentlich erweitert. Das Verfahren wird am Beispiel zweier Partien Weizenstroh erl√§utert. Es konnten erhebliche Unterschiede sowohl im Biogasertrag als auch hinsichtlich der Abbaukinetik zwischen den beiden Strohpartien nachgewiesen werden.

Biomass steam processing (BSP)
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Die langfristig gesetzten Ziele zur Minderung der CO2-Emission haben in den letzten Jahren dazu gef√ľhrt, dass vermehrt erneuerbare Energietr√§ger zur Deckung des Prim√§renergiebedarfs eingesetzt werden. Mit √ľber 60 % stellt Biomasse den gr√∂√üten Anteil der regenerativen Energietr√§ger dar, weswegen die effiziente und nachhaltige Nutzung vorhandener Biomassen hohe Priorit√§t hat. Vermehrt in den Fokus r√ľcken dabei auch Abfallbiomassen, wie zum Beispiel pflanzliche Haushaltsreststoffe (‚ÄěBiotonne‚Äú), R√ľckst√§nde aus Fermentationsverfahren oder Kl√§rschlamm. Das BSP-Verfahren ist f√ľr diese Stoffstr√∂me einsetzbar ebenso wie auch f√ľr klassische Biomassen (Holz, Stroh etc.). Das BSP-Verfahren kombiniert vorteilhafte Elemente der langsamen Pyrolyse und der hydrothermalen Karbonisierung (HTC) bei moderateren und verfahrenstechnisch einfach zu realisierenden Prozessparametern. Die Biomasse wird in √ľberhitzter Dampfatmosph√§re drucklos bei Temperaturen von etwa 350 ¬įC und kurzen Reaktionszeiten zwischen 30 und 150 min behandelt. Die daraus resultierenden trockenen Biokohlen haben im Vergleich zu durchschnittlichen HTC-Produkten √§hnliche elementare Zusammensetzungen und Brennwerte. In der vorliegenden Arbeit wurden Experimente in einem Technikumsreaktor mit maximalen Durchsatz von 0,5 kg/h durchgef√ľhrt und diese Erkenntnisse zur Planung und Umsetzung einer vergr√∂√üerten Pilotanlage mit bis zu 50 kg/h Durchsatz verwendet.

Wirtschaftliche Bewertung von Anlagenkonzepten zur Bioabfallvergärung
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Gegenw√§rtig spielt der Einsatz von Bio- und Gr√ľnabf√§llen aus getrennter Sammlung, gewerblichen organischen Abf√§llen (Lebensmittel; Speisereste aus Kantinen, Gro√ük√ľchen und Gastronomie) sowie Abf√§llen aus der Nahrungsmittelindustrie bei der Biogaserzeugung in Deutschland nur eine untergeordnete Rolle. Die Zahl der Abfallverg√§rungsanlagen steigt jedoch kontinuierlich. Infolge der Novellierungen des Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) 2012 und 2014 r√ľckt die Verg√§rung von Bioabf√§llen neben der Installation von landwirtschaftlichen G√ľlle- Kleinanlagen st√§rker in den Fokus. Zum Stand 31.12.2014 sind in Deutschland knapp 140 Abfallverg√§rungsanlagen in Betrieb, die ausschlie√ülich oder √ľberwiegend organische Abf√§lle verg√§ren. Dabei werden in 83 Anlagen Bio- und Gr√ľnabf√§lle aus der getrennten Sammlung (Biotonne) eingesetzt ‚Äď mit sehr unterschiedlichen Anteilen am Gesamtinput der Anlage. Insgesamt handelt es sich nach Datenlage des DBFZ bei 68 Anlagen um Bioabfallverg√§rungsanlagen, in denen ausschlie√ülich oder √ľberwiegend Bioabf√§lle gem√§√ü ¬ß 27a EEG 2012 bzw. ¬ß 45 EEG 2014 Einsatz finden. Mit der im EEG 2012 eingef√ľhrten Direktvermarktung und der Flexibilit√§tspr√§mie wurden weitere Anreize geschaffen, die auf eine st√§rker systemorientierte Stromeinspeisung von Biogasanlagen abzielen. Inwieweit diese Erwartungshaltung umgesetzt wird, entscheidet die Wirtschaftlichkeit √ľber die Gesamtbetriebslaufzeit. Eine Verdopplung der installierten elektrischen Leistung stellt f√ľr eine durchschnittliche Modellanlage gegenw√§rtig die wirtschaftlich sinnvollste Variante dar.

Optimierung von Halmgutpellets aus Paludikultur mit Beimischungen von Holz
© Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakult√§t Universit√§t Rostock (6/2015)
Paludikultur (‚Äěpalus‚Äú: lat. Sumpf) ist nasse Landwirtschaft auf Moorstandorten bei gleichzeitigem Erhalt des Torfk√∂rpers als Kohlenstoffspeicher. Die aufwachsende Biomasse kann als regenerativer Energietr√§ger genutzt werden. In der vorliegenden Studie wurde Biomasse aus Paludikultur im Technikumsma√üstab sowie im Praxisversuch pelletiert und prozessspezifische Kennwerte und Eigenschaften der Pellets analysiert. Die Bewertung erfolgt hinsichtlich der normativen Anforderungen nach DIN EN ISO 17225-6. Neben der Herstellung der Pellets war die brennstoffseitige Charakterisierung der Pellets zur bewertenden Einordnung der energetischen Verwertung Inhalt der Arbeit. Zur weiteren Optimierung wurde den einzelnen Paludikultur-Biomassen Kiefernholz zugemischt (Anteil von 50 und 80 %).

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