Vergleich der Umweltbelastung mit Hilfe eines Life-Cycle-Assessments LCA von Güllebehandlung mit dem PuraSystem-Verfahren mit einer konventionellen Güllebehandlung

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 716.04.23

Schlüsselwörter (Deutsch)

Ammoniak, Gülle, Verdampfungsverfahren, N-Dünger, Dünger, Güllebehandlung, LCA-Methode,

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Firma PuraSystem ist an der Entwicklung einer mobilen Anlage, in der Ammoniak dezentral aus der Gülle entfernt werden kann. Dafür wird die Gülle mit einem Verdampfungsverfahren gestrippt und ein Teil des Stickstoffs als Ammoniak herausgelöst. Die entstehende Abluft wird anschliessend in einem Scrubber (Gaswäscher) behandelt und das Ammonium als Ammoniumsulfatlösung (ASL) abgeschieden. ASL kann für die Herstellung eines mineralischen N-Düngers verwendet oder direkt ausgebracht werden. Dafür werden aber teure und schwere Maschinen benötigt. Der Prototyp für die mobile Anlage wird bis Ende 2024 in einem Innosuisse-Projekt getestet. Im Herbst 2022 beantragte PuraSystem vor der Koko UT die Unterstützung eines ergänzenden Projektes durch die UTF: Ziel des UTF-Projektes wäre der Bau einer Pilotanlage in der Grösse eines Seefrachtcontainers, auf der das Verfahren unter realen Bedingungen validiert und die einzelnen Komponenten optimiert werden könnten. Von den Experten wurde für eine solide Beurteilung des Gesuches eine Ökobilanzierung gewünscht, die das Verfahren und den daraus entstehenden Dünger mit einem handelsüblichen N-Dünger vergleicht. Da dem Projekt an der Koko UT unter gewissen Bedingungen ein Umweltnutzen zugesprochen wurde, wird die Erstellung der Ökobilanz mitfinanziert.

Das Gesuch für die Erstellung einer Ökobilanz wurde in Anlehnung an das Gesuch vom 01.11.2022 und aufgrund der Offerte vom 09.03.2023 genehmigt.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Deutsch)

1. Die Zahlen für die Erstellung der Sachbilanzen sind für beide Systeme bereitgestellt. Sie umfassen:
   
   für das PuraSystem-Verfahren die Zahlen zu
   • Lagerung, Behandlung, Ausbringung und N-Effizienz der Gülle
   • Ausbringung und N-Effizienz des im Verfahren entstandenen N-Düngers
   • Entstehende Emissionen bei der Lagerung und Ausbringung der Gülle

   für das Referenzsystem einer konventionellen Gülle-Behandlung und -Ausbringung die Zahlen zu

   • Lagerung, Ausbringung und N-Effizienz der unbehandelten Gülle
   • Entstehende Emissionen bei der Lagerung und Ausbringung der unbehandelten Gülle
   • Analoge N-Mengen an chemisch hergestelltem Ammoniumsulfat als Vergleichsgrösse gegenüber dem PuraSystem
2. Auf der bereit gestellten Datenbasis ist eine Ökobilanz erstellt und im Vergleich der beiden Systeme interpretiert.
3. Ein Schlussbericht in Form eines Foliensets mit Darstellung der Ergebnisse aus 3.1 bis 3.2 und dem weiteren Vorgehen ist redigiert und dem BAFU abgegeben. Als ergänzende Dokumente enthält der Bericht eine Excel-Tabelle mit den erstellten SimaPro-Inventaren und den Ökobilanzergebnissen der SimaPro-Berechnungen sowie die Sachbilanzen entweder in Form von ecoSpold v1 Dateien oder als csv.
4. Eine Präsentation der Ergebnisse mit entsprechender Power-Point Darstellung wird am Schluss des Projektes für interessierte Personen aus dem BAFU durchgeführt.

Projektziele (Deutsch)

Die Umweltbelastung des PuraSystem-Verfahrens zur Güllebehandlung und des daraus entstehenden Düngers ist nach der LCA-Methode der ökologischen Knappheit dokumentiert und mit dem Referenzsystem einer konventionellen Gülle-Behandlung und -Ausbringung verglichen.

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

Mit dem PuraSystem wird Gülle via Stripper und Scrubber unter Verwendung von Energie und Säure (Schwefel- oder Zitronensäure) behandelt. Als Produkte fallen N-abgereicherte Gülle und Ammonisumsulfat resp. -citrat an. Die abgereicherte Gülle wird auf Feldern ausgetragen. Dabei wird davon ausgegangen, dass der N-Gehalt dieser Gülle für die Düngung der Felder ausreicht und kein zusätzlicher N-Dünger benötigt wird,. t In der Ökobilanz wurde die Gesamtumweltbelastung von zwei PuraSystem-Varianten (Schwefelsäure und Zitronensäure)  mit einem Referenzsystem (gängiges System für Güllelagerung und - Ausbringung) verglichen.

 

Die Ergebnisse zeigen, dass die Behandlung der Gülle mit dem PuraSystem die Umwelt- und Klimabelastung des Gesamtsystems erheblich reduziert, selbst wenn Vorteile bei der Lagerung entfallen. Diese Aussage gilt, wenn für das Verfahren Schwefelsäure verwendet wird. Diese ist deutlich ökologischer als Zitronensäure. Wie gross die Vorteile respektive die Einsparungen sind, die durch die Abreicherung entstehen, hängt von verschiedenen Faktoren wie dem Stickstoffgehalt der Gülle, der Auswirkungen auf die Lagerzeit und dem für das Scrubbing und Stripping verwendeten Strom-Mix ab. Hinsichtlich Klimabelastung reichen die Einsparungen je nach Variante von 79 kg CO₂eq (3kg N_tot und Ökostrom) bis 16.2 kg CO₂eq (Variante Zitronensäure) pro m3 Gülle. Die Güllelagerzeit ist ein besonders sensitiver Faktor, welcher im Ausgangsszenario optimistisch bewertet ist. Ökostrom reduziert den Effekt auf die Umwelt- und Klimabelastung des PuraSystem-Verfahrens relevant.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Die Erkenntnisse aus der Ökobilanz werden direkt in das laufende InnoSuisse Projekt zu «PURAMMON – Eneuerbarer Stickstoff – Mineraldünger aus Gülle»einfliessen. Insbesondere werden den Resultaten im Hinblick auf den Einsatz von Zitronensäure und der Lagerung der Gülle besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Ziel ist, die Technologie im besten Fall noch umweltverträglicher zu machen, als sie heute bereits ist.

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

Nachdem heute nur ein Prototyp der Anlage in Betrieb ist, wird geplant, bis 2025 eine Pilotanlage zu bauen. Dabei werden die Erkenntnisse der Ökobilanz zur weiteren Optimierung der Technologie genutzt.