Die Fraktionierte Eindampfung ist ein Verfahren zur Aufbereitung von z.B.: Gärresten oder Wirtschaftsdünger mit gleichzeitiger Rückgewinnung von Stickstoff in Form einer Ammoniaklösung. Dabei werden über 95 % der Ammoniumstickstofffracht in verschiedenen Kondensatfraktionen zurückgewonnen, welche je nach Qualität einer bedarfsgerechten Verwertung oder Behandlung zugeführt werden können.
Die Ausbringung von Gärrest und Gülle geht infolge der Nitratbelastung von Grundwasser mit erheblichen Umweltauswirkungen einher und stellt Landwirte sowie Betreiber von Biogasanlagen vor große Herausforderungen bezüglich ihres Stoffstrommanagements. Die Fraktionierte Eindampfung bietet hierzu eine Aufbereitung der Substrate, mit welcher einerseits das Volumen reduziert wird, anderseits aber auch der Stickstoff in Form einer hochkonzentrierten Ammoniaklösung zurückgewonnen wird, welche potentiell auch außerhalb der Landwirtschaft genutzt werden kann.
Das Prinzip des Verfahrens der fraktionierten Eindampfung, welches im Projekt KompaGG-N entwickelt wurde, beruht auf der Erzeugung von Kondensatströmen mit unterschiedlichen Qualitäten in Bezug auf den Stickstoffgehalt. Infolge des im Vergleich zu Wasser niedrigeren Dampfdrucks von Ammonium resultiert je nach zu Beginn der Eindampfung je nach Ausgangsgehalt ein Kondensat mit einer Konzentration zwischen 2.000 – 5.000 mg NH4-N/L. Dabei werden > 50 % der ursprünglichen Gesamtstickstofffracht in etwa 10 Vol.-% des Kondensats überführt (bzw. 95% NH4-N). Diese 1. Fraktion kann beispielsweise für die Düngemittelherstellung genutzt oder mittels Rektifikation weiter aufkonzentriert werden.
Die 2. Fraktion ist in Bezug auf den Stickstoff bereits deutlich entfrachtet, jedoch weiterhin behandlungsbedürftig. Die Behandlung kann beispielsweise mittels Umkehrosmose oder biologischer Verfahren erfolgen.
Je nach Volumenreduzierung kann mit der 3. Fraktion ein Kondensat erzeugt werden, welches nahezu frei von Stickstoff ist und je nach örtlichen und behördlichen Anforderungen eingeleitet, vernebelt oder für Betriebszwecke genutzt werden kann.
Im Vergleich zu konventionellen Eindampfungsverfahren, bei welchen Ammonium in der Regel als Ammoniumsulfatlösung zurückgewonnen wird, können bei der fraktionierten Eindampfung erhebliche Mengen an Betriebsmitteln in Form von Schwefelsäure eingespart werden.
Wesentliche Einflussfaktoren auf die erzielbare Volumenreduzierung sind der Trockensubstanzgehalt im Input sowie die verfügbare thermische Energie, welche durch BHKW-Abwärme zur Verfügung gestellt wird. Durch die Eindampfung unter Vakuum sind auch Prozesstemperaturen < 80 °C möglich. Bei mehrstufiger Ausführung kann der Wirkungsgrad zudem durch Mehrfachnutzung der zugeführten Wärme weiter gesteigert werden. Für eine möglichst hohe Volumenreduzierung empfiehlt sich im Input ein TS-Gehalt zwischen 4 – 6 %, sodass ggf. eine vorgeschaltete mechanische Separation vorzusehen ist.
