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Die Bluetector-Technologie

Die Anlagen von Bluetector kombinieren anaerobe und aerobe Methoden aus der traditionellen Abwasserbehandlung mit Bioaugmentation und gezielten Anammoxprozessen und erreichen dadurch eine fast vollständige Nitrifikation und Denitrifikation in der Behandlung von Gülle und Gärresten, ohne dass eine Zugabe von Chemikalien oder Kohlenstoffquellen zur Aufrechterhaltung der biologischen Prozesse notwendig ist.

Durch die rein biologische Funktionsweise sind die operativen Kosten unserer Anlagen gering.


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Vereinfachte Darstellung der Funktionsweise der Güllebehandlung von bluetector © 2020 Bluetector AG

In der Nitrifikation wird Ammoniak zu Nitrit oxidiert, das im zweiten Teilprozess zu Nitrat oxidiert wird. Der im Nitrat gebundene Stickstoff wird durch Denitrifikation zu molekularem Stickstoff (N2) umgesetzt, also in eine Form überführt, die weitgehend inert ist und von den meisten Lebewesen nicht als Nährstoff genutzt werden kann. In Gewässern und Böden ist der Stickstoff damit nicht mehr im Sinne eines Düngemittels verfügbar und nicht mehr umweltrelevant. Der entstandene molekulare Stickstoff (N2) entweicht größtenteils in die Atmosphäre, in der er ohnehin Hauptbestandteil ist.

Dank unserem eigens entwickelten biologischen Verfahren ist es Bluetector weltweit erstmalig gelungen, bei der Behandlung von Gülle und Gärresten eine beinahe vollständige Denitrifikation zu erreichen, und zwar ohne Zugabe von kostspieligen Chemikalien oder teuren Kohlenstoffquellen. Dadurch erzielt Bluetector bisher unerreichte Abbauraten im Stickstoffgehalt von durchschnittlich ca. 98%.

Die ökologischen Vorbehalte gegenüber Gülle ergeben sich aus der Tatsache, dass Nitrifikation auch in landwirtschaftlichen Kreisläufen natürlich vorkommt, in denen Gülle und Gärreste aus Biogasanlagen auf den Boden ausgebracht werden. Das Hauptprodukt der Nitrifikation, das Nitrat, sickert ins Grundwasser und erzeugt eine akute Toxizität bei zahlreichen Wildtierarten und trägt zur Eutrophierung von Gewässern bei, denen der Sauerstoff entzogen wird. Größere Lebensformen, wie Fische, ersticken zu Tode. Solche Gewässer können kein Leben mehr erhalten.

Bisherige biologische Verfahren konnten bei der Güllebehandlung keine vollständige Denitrifikation erreichen und und produzieren daher ohne Zugabe von Chemikalien oder Kohlenstoffquellen bloß Abbauraten im Stickstoffgehalt von ca. 80%, so dass noch viel Stickstoff im Abwasser vorhanden ist, ein Großteil davon in Form von problematischen Nitraten.

 

Bei herkömmlichen biologischen Verfahren mit Abbauraten im Stickstoffgehalt von nur 80% dürfen lediglich ca. 100 Kubikmeter Ablaufflüssigkeit pro Hektar ausgebracht werden.

Mit dem Verfahren von Bluetector kann die wesentlich höhere Menge von ca. 1'300 Kubikmeter Ablaufwasser pro Hektar verteilt werden.

 

Das Verfahren ist von Bluetector entwickelt worden. Mit allen bisherigen Projekt- und Vertriebspartnern bestehen schriftliche Verträge und teilweise sogar gesetzliche Bestimmungen, welche festhalten, dass sämtliche Rechte an unserem Verfahren ausschließlich bei Bluetector liegen. Zusätzlich hat  Bluetector im Januar 2020 eine Patentanmeldung auf das Verfahren eingereicht.

Nitrifikation und Denitrifikation sind wesentliche Bestandteile im natürlichen Stickstoffkreislauf von Ökosystemen, wie die folgende Graphik zeigt.

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Übersicht Stickstoffkreislauf, aus: Didaktik der Chemie, Universität Bayreuth

Wo starke lokale Gülleüberhänge bestehen, können Anlagen von Bluetector zur Gülle- und Gärrestbehandlung den natürlichen Stickstoffkreislauf unterstützen und überschüssigen flüssigen Stickstoff in Luftstickstoff umwandeln. Damit werden Böden und Grundwasser geschützt, und teure und umweltschädliche Gülletransporte vermieden.

 

Bluetector Vorteile.

Die Verwendung der Bluetector-Technologie löst die gravierendsten Umweltprobleme der Landwirtschaft und ermöglicht Landwirten, die Kosten ihrer Güllebewirtschaftung stark zu reduzieren.

Abhängig von der Menge an Gülle und Gärresten amortisiert sich eine Anlage von Bluetector meist innerhalb von 1-3 Jahren. Je mehr Gülle, desto schneller ist eine Anlage von Bluetector amortisiert.

Sauberes Grundwasser

Zuviel Gülle führt aufgrund der Nitrate zu verunreinigtem Grundwasser - und damit zu gefährlicher Trinkwasserqualität. Nitrat kann im menschlichen Körper in Nitrosamine umgewandelt werden. Nitrosamine haben eine stark krebserzeugende Wirkung.

Gesunde Gewässer

Zuviel Gülle verursacht übermäßiges Algenwachstum, welches aufgrund von Sauerstoffzehrung zu Totzonen in Gewässern führt, wo keine Fische nicht mehr leben können.

Reduktion von Klimagasen

Emissionen aus Gülle entstehen in Form von Methan und N2O. Gülle ist der am meisten unterschätzte Verursacher von Treibhausgasen. Die Bluetector-Technologie reduziert Emissionen aus der Güllebewirtschaftung nachhaltig.

Mehr Bewässerungswasser

Die Bluetector-Technologie verwandelt problematische Gülle in wertvolles Bewässerungswasser, welches immer knapper und teurer wird.

Hohe Kosteneinsparungen

Mehrausbringung des Ablaufwassers pro Hektar von 30x (Gülle) bis 60x (Gärreste) im Vergleich zu unbehandelter Gülle.

Keine Chemikalien notwendig

Dank unserer zum Patent angemeldeten Bioaugmentation benötigt Bluetector selbst bei Gärresten keine Zugabe von Chemikalien oder Kohlenstoffquellen für deren biologische Behandlung.

Fernüberwachung der Anlagen

Alle unsere Anlagen werden durch Spezialisten von Bluetector kontinuierlich fernüberwacht. Unsere Kunden müssen sich nicht um die Steuerung ihrer Anlage kümmern.

Integration in bestehende Infrastruktur

Die Anlagen von Bluetector können leicht in die bestehende Infrastruktur des Kunden integriert werden. Es müssen nicht unbedingt neue Becken gebaut werden.

Geringe Investitionskosten

Eine schlüsselfertige Anlage zur Behandlung von 60 Tonnen pro Tag bieten wir bereits ab ca. EUR 470'000.- an.

Tiefe Betriebskosten

Abhängig von der Stickstoffbelastung benötigen unsere Anlagen nur ca. 15 kWh Elektrizität pro Tonne Gülle oder ca. 20 kWh pro Tonne Gärrest.

R&I-Fließschema

Die untenstehende Abbildung zeigt das R&I-Fließschema der Bluetector-Anlage. Es handelt sich hier um ein aerobes biologisches Verfahren zur Gülle‐ und Gärrestbehandlung. Primäres Ziel der Anlage ist der Abbau der Stickstoffverbindungen zu Luftstickstoff mittels einer möglichst vollständigen Nitrifikation und Denitrifikation sowie gezielter Anammox-Prozesse. Als Inputstrom dient die flüssige Phase separierter Gülle und/oder Gärreste. Neben dem Ablauf der Anlage fallen als weiterer Stoffstrom Feststoffe aus der Separation an.


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R&I-Schema der Bluetector-Anlagen © 2018 Bluetector AG

Ein Teil der Feststoffe der Gülle und/oder Gärreste wird zunächst mit Hilfe einer Separation abgetrennt. Das Filtrat aus diesem Separationsschritt wird der Biologie, bestehend aus einem anaeroben, anoxischen und aeroben Bereich, sowie dem abschließenden Membranbioreaktor (MBR), zugeführt. Der im Membranbioreaktor zurückgehaltene Schlamm wird als Rücklaufschlamm im Kreislauf gefahren.

Die Verweilzeit der Anlage beträgt üblicherweise etwa 5-10 Tage.

Nitrifikation und Denitrifikation arbeiten in der Regel störungsfrei, was die Nitrit‐ und Nitratwerte im Ablauf, die oft unterhalb der Nachweisgrenze der Laboranalytik liegen, bestätigen.

Ein Vorteil der Behandlung ist, dass sich die Ausbringmenge der behandelten Gülle und Gärreste bezogen auf die Fläche deutlich erhöhen läßt, wodurch sich unter anderem auch die Transportkosten entsprechend reduzieren.

Biologiebecken

Das von Bluetector entwickelte Biologiebecken vereinigt die drei benötigten Tanks für die verschiedenen biologischen Prozesse in einem einzigen Behälter. Diese Bauweise hat mehrere Vorteile für den Dauerbetrieb der Güllebehandlung und beinhaltet auch bauliche Maßnahmen für die Prozesssicherheit.


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Biologiebecken von Bluetector zur Güllebehandlung © 2019 Bluetector AG

Aufgrund der Verweilzeit der Gülle im Biologietank von 5-10 Tagen muss das Gesamtvolumen des Beckens 5-10 mal größer sein als die täglich zu behandelnde Güllemenge.

Bei einer Schweinezucht mit einem täglichen Anfall von 100 Tonnen Gülle muss das Volumen des Biologiebeckens 500 - 1'000 Kubikmeter betragen.

Das Becken sollte einen Durchmesser von ca. 15 Meter haben.  


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Biologiebecken von Bluetector zur Güllebehandlung © 2019 Bluetector AG

Das untenstehende Foto zeigt den Bau eines Biologiebeckens nach dem Verfahren von Bluetector in Deutschland.

 

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Bau eines Biologiebeckens von Bluetector zur Behandlung von Schweinegülle in Deutschland

Integration einer Anlage von Bluetector in die bestehende Infrastruktur

Nicht immer muss extra ein neues Biologiebecken gebaut werden. Oft können bereits existierende Becken für eine Bluetector-Anlage zur Güllebehandlung verwendet werden. In solchen Fällen kann meist auf den Bau eines neuen Beckens verzichtet werden, so dass die Anlage von Bluetector schneller und kostengünstiger installiert werden kann.

Das untenstehende Foto zeigt, wie Bluetector 2019 eine Pilotanlage zur Behandlung von Gärresten aus einer Biogasanlage in der Nähe von Münster, Deutschland, in ein bereits bestehendes Becken auf dem Hof integriert hat.

 

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Beispiel der Integration einer Anlage von Bluetector in die bestehende Infrastruktur auf einem Hof in Deutschland

Die Anlagen von Bluetector zur Güllebehandlung sind derart konzipiert, dass sie einfach in die bestehende Infrastruktur auf einem Bauernhof oder einer Biogasanlage integriert werden können, ohne dass dazu unbedingt neue Becken für den Bioreaktor erstellt werden müssen. Bestehende Becken sollten mindestens eine Höhe von 6 Metern und einen Durchmesser von 15 Metern aufweisen, damit die BlueBox Ultra von Bluetector optimal integriert werden kann.

Ebenfalls können bestehende Schneckenpressen oder Zentrifugen in den Behandlungsprozess einbezogen werden, so dass die Anschaffungskosten für eine Anlage zur Güllebehandlung möglichst tief gehalten werden können.

Der Technikcontainer für eine Anlage zur Behandlung von 100 Tonnen Güllen pro Tag besteht aus einem 40-Fuß-Container, welcher neben dem Biologiebecken aufgestellt wird. Darin befinden sich die Pumpen, die Gebläse, sowie die gesamte Elektronik und Steuerung.

 

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Integration eines Technikcontainers von Bluetector mit einem bereits bestehenden Betonbecken in Deutschland

Wissenschaftliche Begleitung durch die FH Münster

Die Fachhochschule Münster hat eine von Bluetector in Deutschland betriebene Pilotanlage zur Behandlung von Gärresten von August 2019 bis Januar 2020 wissenschaftlich begleitet.

Die FH Münster gehört zu den größten und erfolgreichsten Hochschulen für angewandte Wissenschaften in Deutschland. Die Hochschule hat rund 1'000 Mitarbeiter, davon mehr als 250 Professoren.

Die Pilotanlage hatte eine Kapazität zur biologischen Behandlung von Gärresten von 25 Tonnen pro Tag.

 

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Ablaufschema, aus: Ergebnisbericht; Wissenschaftliche Begleitung einer Pilotanlage zur Gärrestaufbereitung der Bluetector AG, FH Münster, Dr.-Ing. Elmar Brügging, Dr. sc.agr. Daniel Baumkötter, 25.03.2020

Aus dem Ergebnisbericht der FH Münster:

"Mit der wissenschaftlichen Begleitung wurden die Ergebnisse und somit die Leistungen der Anlage bei der Behandlung des Gärrestes ermittelt. Als Ergebnis wurden am Ende der Untersuchungsreihe eine Mengen‐, Nährstoff‐ und Energiebilanz aufgestellt sowie eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchgeführt, soweit dies die Datengrundlage erlaubte. Zusätzlich wurde eine Einschätzung zur Verwertung des Restwassers gegeben."

 

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Abbildung 23: Ausbringmenge in Abhängigkeit vom Stickstoffgehalt (Grenzwert 170 kg/ha N, DüV), aus: Ergebnisbericht; Wissenschaftliche Begleitung einer Pilotanlage zur Gärrestaufbereitung der Bluetector AG, FH Münster, Dr.-Ing. Elmar Brügging, Dr. sc.agr. Daniel Baumkötter, 25.03.2020

"Der Stickstoffgehalt im Zulauf lag zwischen 5,0 und 7,0 kg/m3 Nges sowie im Ablauf immer unter 0,3 kg/m3 Nges. Dies würde einer Reduktion des Stickstoffgehalt von über 94 % entsprechen."

"Gegenüber den Nährstoffgehalten, insbesondere Stickstoff, im Ausgangs‐Gärrest sind die Nährstoffgehalte im Ablauf deutlich reduziert. Somit besteht die Möglichkeit vor allem in Anlagennähe die Ausbringmenge des behandelten Gärrestes bezogen auf die Fläche deutlich zu erhöhen, wodurch sich u.a. auch die Transportkosten entsprechend reduzieren ließen. Abbildung 23 zeigt dazu die Abhängigkeit der Ausbringmenge vom Stickstoffgehalt bei einem Grenzwert von 170 kg/ha Stickstoff nach DüV. Zudem sind die Betriebspunkte für den Ausgangs‐Gärrest, für die Filtrate nach der jeweiligen Separationsstufe und für den Ablauf der BlueBox eingezeichnet. Eine Alternative zur Ausbringung mittels Güllefass stellt die Verteilung über Bewässerungssysteme dar. Außerhalb der Sperrfristen und bei bewachsener Fläche kann die Ausbringung so über die gesamte Vegetationsphase erfolgen."