Gärrest in Japan: Gülle aus Biogasanlagen auf Hokkaido als Flüssigdünger

Hokkaido ist die größte Milchviehregion Japans – laut der von Agriland zitierten Regierung leben dort mehr als 800.000 Milchkühe, und die Insel steht für 50 % der landesweiten Milchproduktion. Der Ausbau der Biogasanlagen in dieser Region führt dazu, dass neben Energie ein großer Gärreststrom entsteht, der verwertet werden muss.

Größenordnung: Mist und Biogas

Laut Associate Professorin Shiho Ishikawa von der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Universität Hokkaido erzeugt eine Milchkuh rund 65 kg Mist pro Tag, und aus einer Tonne Mist werden rund 30–35 m³ Biogas gewonnen, von dem rund 55 % Methan sind. Nach einer Schätzung derselben Quelle (ohne genannte Annahmen) liefern rund 800.000 Kühe rund 1,2 Mio. kWh Strom pro Tag, was dem Bedarf von rund 130.000 Haushalten entspricht (2,5 Mio. Haushalte zählte Hokkaido im Jahr 2020). Die ersten Forschungs-Biogasanlagen auf Hokkaido entstanden an der Rakuno-Gakuen-Universität und anschließend an der Universität Hokkaido; derzeit sind laut derselben Autorin rund 140 Biogasanlagen in Betrieb – von kleinen Anlagen einzelner Landwirte bis zu großen, die von Kommunen betrieben werden, wie die in Shikaoi.

Herausforderung: große Mengen flüssigen Gärrests

In der japanischen Studie, die 2025 im „Japanese Journal of Farm Management“ veröffentlicht wurde (Ashida und Mitautoren, NARO), wurde betont, dass die Verwertung großer Gärrestmengen aus Biogasanlagen eine ernste Herausforderung darstellt. Eine der Antworten ist die Förderung seiner Verwendung als Flüssigdünger auf nahe gelegenen Ackerflächen. Die Autoren analysieren die Einträge von Kompost, Gülle, Gärrest und Mineraldüngern in Pflanzenbaubetrieben in der Region Tokachi (die Gemeinde ist in der Veröffentlichung mit „A“ bezeichnet), wo Milchviehhalter den Landwirten seit Langem Kompost und Gülle liefern. Die Bewertung des Gärrests als Ersatz für Mineraldünger erfordert die Berücksichtigung dieser traditionellen organischen Dünger, und die bisherige Düngung wurde auf die Stickstoffkomponente beschränkt.

Gärrest als Dünger

Agriland beschreibt, dass die Anlage in Shikaoi Mist zu geruchlosem Flüssigdünger (Gärrest) und Biogas verarbeitet. Laut Prof. Ishikawa liegt die Grundlage in der „Kreislaufwirtschaft in der Landwirtschaft“ (circulation farming): gesunder Boden, gutes Futter für die Kühe und Rückführung der Abfälle auf die Felder, und die Verarbeitung des Mists verringert den Arbeitsaufwand und die Kosten seiner Verwertung. Agriland fügt hinzu, dass die Energie aus Biogas die täglichen Arbeiten auf den Höfen antreibt – Füttern, Tränken, Melken, Milchkühlung und Reinigung – was die Stromrechnungen senkt.

Mist als Rohstoff für Wasserstoff

Agriland erinnert daran, dass das japanische Umweltministerium 2015 die bestehenden Biogasanlagen in Shikaoi erweiterte und den Bau der Shikaoi Hydrogen Farm in Auftrag gab, in der aus Methan aus Mist Wasserstoff entsteht. Der Wasserstoff gelangt in Flaschen, die an Höfe geliefert oder an Energieunternehmen verkauft werden. Der Projektvertreter Tomohiro Inoue spricht vom Ziel, eine „Stadt zu schaffen, die Wasserstoff ohne CO₂-Ausstoß erzeugt und verbraucht“. Ein gesonderter Beitrag beschreibt dieses Zentrum ausführlich.

Herausforderungen der Biogaserzeuger und Forschungsrichtungen

Ishikawa weist darauf hin, dass ein Kraftwerk jederzeit so viel Energie liefern muss, wie verbraucht wird, sodass ein wachsender Anteil erneuerbarer Energien Steuerbarkeit erfordert. Mit Biogas betriebene Motoren erreichen ihre Nennleistung relativ langsam, deshalb hat ihr Team untersucht, wie schnell Generatoren verschiedener Hersteller, die mit Biogas unterschiedlicher Zusammensetzung betrieben werden, nach dem Befehl die vorgegebene Leistung erreichen, und die Ergebnisse veröffentlicht. Gemeinsam mit Forschern aus Deutschland analysiert das Team auch eine effizientere Nutzung von Biogas – neben Strom und Wärme auch die Erzeugung von Wasserstoff aus Biogas, der gespeichert und als Energieträger aus Biomasse transportiert werden kann. Ein zweiter Forschungsstrang betrifft die Messung von Methan im Atem von Rindern: Statt kostspieliger und stressiger Atemkammern werden Laser-Methandetektoren eingesetzt, die zwar nicht die Höhe der Emissionen messen, aber eine einfache Verfolgung der Methankonzentration bei den Tieren und die Suche nach einem Zusammenhang mit ihrem Verhalten ermöglichen. Der dritte Strang sind intelligente Systeme für Milchviehbetriebe auf Basis günstiger Sensoren und Kameras, die den Komfort der Tiere und der Landwirte bewerten und z. B. übermäßig laufende Ventilatoren automatisch abschalten sollen.

Schlussfolgerungen für Polen

Die Erfahrungen von Hokkaido zeigen, dass in Regionen mit hoher Konzentration der Tierhaltung die Biogasproduktion allein nicht ausreicht: Ebenso wichtig sind die Planung der Gärrestverwertung und seiner Logistik, und hilfreich sind Forschungsergebnisse, die Gärrest auf konkreten Kulturen mit den bisherigen organischen und mineralischen Düngern vergleichen. In Polen kommt es ebenso darauf an, die Gaben an den Pflanzenbedarf und die Stickstoffgrenzen anzupassen.