Effizienz durch präzise Aufbereitung in der Bioabfallverwertung

In der modernen Bioabfallverwertung ist das Zusammenspiel aller Prozessschritte entscheidend. Je besser das angelieferte Material vorbereitet, getrennt und weiterverarbeitet wird, desto höher ist die Energieausbeute und desto besser lassen sich gesetzliche Vorgaben zur Qualität der Gärprodukte einhalten. Ein Beispiel für eine besonders durchdachte Umsetzung ist die Anlage der SwissFarmerPower Inwil AG im Kanton Luzern. Dort werden zwei Vergärungsverfahren, die Trocken- und die Nassvergärung, in einer neuen Anlage kombiniert.

Trocken- und Nassvergärung kombiniert

In der Trockenvergärung werden feste, organische Abfälle, etwa Grüngut oder Speisereste, unter Ausschluss von Sauerstoff durch Mikroorganismen abgebaut. In Inwil wird dazu das Pfropfenstromverfahren eingesetzt. Dabei durchläuft das Substrat einen liegenden, gasdichten Fermenter bei über 55 °C. Die Verweilzeit von etwa 20 Tagen ermöglicht eine thermophile Hygienisierung – pathogene Keime, Viren und Unkrautsamen werden zuverlässig abgetötet. Der kontinuierliche Eintrag sorgt für einen unterbrechungsfreien Betrieb. Zusätzlich betreibt der Standort eine Nassvergärung. Flüssige biogene Abfälle aus Landwirtschaft und Industrie werden per LKW oder Pipeline angeliefert, in Vorlagetanks gesammelt und dann in beheizte, vollständig durchmischte, Fermenter eingebracht. Diese mesophile Vergärung erfolgt bei etwa 42 °C. Das entstehende Rohbiogas aus beiden Anlagen wird im Gasspeicher zwischengelagert.

Durchdachte Annahme und Aufbereitung

Feststoffe, wie zum Beispiel Grüngut, werden in der Annahmehalle abgeladen, per Sichtkontrolle auf Fremdstoffe, wie Plastiksäcke, Blumentöpfe et cetera, geprüft und anschliessend mit einem langsam laufenden ZweiwellenSchredder zerkleinert. Der Schredder bereitet das Material so auf, dass es für die anschliessende Siebung geeignet ist. Das Material wird hierbei zwar vollständig zerkleinert, aber so, dass die Fremdstoffe eine gewisse Grösse behalten. Dadurch lassen sie sich später besser aussortieren. Damit die nachgelagerte Siebtechnik optimal arbeitet, wird das Material über einen Dosierbunker gleichmässig auf die gesamte Breite des Siebdecks verteilt. Der Aufbau der Siebanlage ist dabei speziell: Anstelle eines langen Siebdecks wurden zwei kürzere Siebeinheiten mit einer Fallstufe dazwischen installiert. Beim Fall auf die zweite Stufe brechen Klumpen auf, was die Siebqualität erheblich verbessert.

Siebung und Materialströme

Die beiden Siebe trennen das Material in zwei Fraktionen auf: Alles über 90 mm wird als Überkorn separiert, in eine Kehrichtverbrennungsanlage transportiert und dort thermisch verwertet. Besonders bemerkenswert: Am Überkorn haftet kaum Biomasse. Das restliche Material wird in Boxen unter dem Sieb gesammelt und dem Fermenter zugeführt. Nach dem Gärprozess erfolgt über Schneckenpressen eine Trennung der Gärreste in flüssige und feste Anteile. Die flüssige Fraktion wird über Ultrafiltration und Umkehrosmose weiterbehandelt und schliesslich zu einem nährstoffreichen Flüssigdünger aufkonzentriert. Das dabei abgetrennte Wasser gelangt bei laufender Qualitätskontrolle an die benachbarte Abwasserreinigungsanlage.

Aufbereitung des festen Gärguts

Das feste Gärgut durchläuft eine zusätzliche Nachrotte, bei der es belüftet wird. Es entsteht ein hochwertiger Recyclingdünger, durch weitere Behandlung auch Kompost. Aufgrund der begrenzten Platzverhältnisse in Inwil wurde die Feinaufbereitung besonders kompakt ausgeführt, ohne Kompromisse bei Zugänglichkeit oder Wartung einzugehen. Um den Fremdstoffanteil zu minimieren, wird das Gärgut vor der Nachrottung in einer weiteren Feinaufbereitung behandelt: Zunächst wird erneut gesiebt, diesmal in zwei Fraktionen. Alles unter 10 mm kann direkt als Dünger verwendet werden. Das Material zwischen 10 und 40 mm wird mithilfe eines Nahinfrarot-Systems analysiert. Die Kamera erkennt mit einer hohen Genauigkeit Fremdstoffe aus hellem Kunststoff und Glas. Ein zusätzliches optisches System mit Laser und Metalldetektor entdeckt Partikel aus dunklem Kunststoff und Metall. Die ausfindig gemachten Fremdpartikel werden danach über präzise Luftstösse ausgesondert. Die Besonderheit: Die Düsen sind oberhalb des Förderbandes angebracht, was bei Gärgut von Vorteil ist, da die Düsen dadurch sauberer bleiben. Der Preis dafür: Im Auswurfhaufen der Störstoffe landet auch ein gewisser Anteil an Biomasse. Philip Gassner, Geschäftsführer der SwissFarmerPower Inwil AG, sagt: «Es sieht nach mehr aus als es ist. Ich schätze, wir liegen bei 1 % Biomasseanteil im Auswurf. Das ist ein sehr guter Wert.» Die aus der Vergärung entstehenden Dünger werden in der Landwirtschaft eingesetzt oder in hochwertige Produkte für den Gartenbau weiterverarbeitet. Die in der Chemikalien-Risikoreduktions-Verordnung (ChemRRV) festgelegten Werte werden in regelmässigen Abständen analysiert und kontrolliert. Mit der neuen Anlage unterschreitet SwissFarmerPower alle Grenzwerte für Fremdstoffe, wie Kunststoff und Metall, in Recyclingdünger deutlich.

Mehr gewonnene Energie und weniger Materialdurchläufe

Das Hauptziel der Anlage von SwissFarmerPower in Inwil ist die nachhaltige Energieversorgung. Das gewonnene Biogas wird entweder in einem Blockheizkraftwerk direkt in Strom und Wärme umgewandelt oder in einer Aufbereitungsanlage zu Biogas in Erdgasqualität veredelt. Das aufgereinigte Gas, mit einem Methangehalt von über 96 %, wird unter Druck ins regionale Erdgasnetz eingespeist. Der Strom aus dem Blockheizkraftwerk dient auch als Notstromversorgung für den gesamten Standort. Im Vergleich zur alten Siebanlage für Grüngut und zum früheren Siebdeck für festes Gärgut konnte die Effizienz deutlich gesteigert werden. Philip Gassner sagt dazu: «Wir haben nun ein deutlich besseres Siebergebnis im Grüngut und weniger Biomasse im Überkorn. Viel besser ist auch, dass wir beträchtlich weniger zweite Materialdurchläufe haben als früher. Die Anlage verarbeitet den allergrössten Teil des angelieferten Materials in einem Aufwasch.»

Technische Umsetzung und Zusammenarbeit

Die Umsetzung des Projekts erfolgte in enger Zusammenarbeit mit dem Anlagenbaupartner Komptech sowie dem Betreiber vor Ort. GETAG war für die Grob- und Feinaufbereitung verantwortlich und lieferte unter anderem zwei Sternsiebdecks pro Aufbereitungslinie, einen Dosierbunker, Förderbänder, Treppen, Laufstege sowie den kompletten Stahlunterbau. Die Zusammenarbeit zwischen allen Beteiligten war geprägt durch eine klare Zielsetzung: Eine Anlage zu realisieren, welche die gesetzlichen Grenzwerte für den Fremdstoffanteil im Gärprodukt sicher einhält, gleichzeitig effizient arbeitet und auch langfristig eine nachhaltige Bioabfallverwertung ermöglicht. Hinzu kamen zwei Bedingungen: Erstens mussten die neuen Komponenten in die bestehende Steuerung integriert werden können. Und zweitens musste der ganze Umbau im laufenden Betrieb realisiert werden, um die Energieproduktion nicht zu unterbrechen. Philip Gassner ergänzt: «Die Zusammenarbeit mit GETAG und den weiteren beteiligten Partnern war durchwegs positiv. Es hat alles perfekt geklappt. Wir haben das Projekt mit den richtigen Unternehmen und den richtigen Personen durchgezogen. Gerne wieder.»