Gülle als Basissubstrat: Ertrag, Pufferwirkung und Verdünnung der Substratmischung

Gülle ist ein flüssiger Wirtschaftsdünger mit niedrigem Gehalt an Trockensubstanz (TS) (meist wenige Prozent, z. B. 4–10% je nach Tierart und Verdünnung), dessen Biogasertrag pro Tonne Frischmasse gering ist, der aber eine ideale Basis für die Kofermentation bildet. Sie liefert Wasser, Alkalinität, Mikroorganismen und Spurenelemente, gleicht die Substratmischung aus und erleichtert das Pumpen, während ihre Vergärung zugleich die Methanemissionen aus der Lagerung verringert. Mit Gülle allein lässt sich jedoch nur schwer eine wirtschaftliche Energieproduktion erreichen, weshalb sie üblicherweise durch energiereichere Substrate ergänzt wird.

Zusammensetzung und Unterschiede

Die Werte in der Tabelle sind Richtwerte; sie hängen von Fütterung, Einstreu, Reinigungswasser aus den Ställen und der Art der Lagerung ab. Verwenden Sie für die Planung einer Biogasanlage Analysen aus den konkreten Betrieben.

Ertrag pro Tonne

Das Methanpotenzial von Gülle bezogen auf VS ist in der Regel mäßig (um mehrere zehn Prozent niedriger als bei Maissilage), bezogen auf eine Tonne Frischmasse aufgrund der starken Verdünnung jedoch sehr niedrig. Beispiel mit offengelegten Annahmen: Rindergülle TS 8%, VS 80% TS, BMP 200 m³ CH₄/t VS (Beispielwert, ermitteln Sie Ihren eigenen Wert durch eine Untersuchung):

• VS pro Tonne: 1.000 kg × 0,08 × 0,80 = 64 kg,
• Methan: 64 × 0,200 = 12,8 m³ CH₄/t.

Zum Vergleich liefert Maissilage (TS 33%, VS 95%, BMP 340): 313 kg VS × 0,34 = ca. 106 m³ CH₄/t. Der Unterschied beträgt pro Tonne mehr als das Achtfache. Deshalb dient Gülle als Basis und nicht als Hauptenergiequelle.

Funktionen in der Substratmischung

1. Puffer. Der Gehalt an Ammonium und Carbonaten stabilisiert den pH-Wert und erhöht den TAC-Wert.
2. Wasser und Verdünnung. Sie ermöglicht es, trotz großer Silagemengen eine pumpfähige Suspension aufrechtzuerhalten.
3. Mikroorganismen. Sie enthält eine natürliche methanogene und hydrolytische Mikroflora, die das Anfahren beschleunigt.
4. Spurenelemente. Sie liefert Co, Ni, Se und weitere Elemente und verringert dadurch Mangelerscheinungen.
5. Mistmanagement (Festmist). Sie ermöglicht dem Betrieb die Verwertung des Wirtschaftsdüngers, und der Gärrest hat bessere Düngeeigenschaften (homogen, Stickstoff in Ammoniumform).

Verdünnung und Fallstricke

Ein zu hoher Gülleanteil senkt OLR und HRT, verringert dadurch die volumetrische Leistung des Fermenters und erhöht die Menge an Gärrest, die gelagert und ausgebracht werden muss. Stark verdünnte Gülle (nach der Reinigung, mit Niederschlagswasser) über große Entfernungen zu transportieren, ist nicht sinnvoll — die Kosten übersteigen den energetischen Nutzen. In Anlagen mit hohem Stickstoffgehalt (Schweinegülle, Geflügelkot) steigt das Risiko einer Ammoniakhemmung, insbesondere unter thermophilen Bedingungen.

Klimawirkung

Die Lagerung von Gülle in offenen Behältern verursacht Methanemissionen, die mit steigender Temperatur und zunehmender Lagerdauer zunehmen. Die Vergärung in einem geschlossenen Fermenter und die gasdichte Lagerung des Gärrests mit Gasrückgewinnung verringern diese Emissionen. Das Ausmaß der Reduktion muss für das konkrete System abgeschätzt werden, da es vom Lagersystem, der Temperatur und der Dauer abhängt.

Beispiel einer Bilanz für einen landwirtschaftlichen Betrieb

Eine Herde von 300 Milchkühen produziert jährlich Gülle in einer Größenordnung von einigen Tausend bis knapp zwanzigtausend m³, abhängig vom Haltungs- und Fütterungssystem. Aus dieser Menge gewinnen Sie unter den oben genannten Annahmen mehrere zehntausend bis über hunderttausend m³ CH₄ jährlich — eine Energiemenge, die nur für den Betrieb einer kleinen Anlage ausreicht. Deshalb setzen landwirtschaftliche Betriebe häufig zusätzlich Silagen und Abfälle ein.

Praktische Hinweise

• Messen Sie TS und Stickstoff in der Gülle (die zeitlichen Schwankungen sind groß).
• Rühren Sie den Vorbehälter vor der Entnahme durch, um eine Schichtung der Sedimente zu vermeiden.
• Kontrollieren Sie den Anteil an Sand und Steinen (Sandeinstreu) — durch Absetzen und Separatoren.
• Bringen Sie Gülle mit hohen Gehalten an Antibiotika oder Desinfektionsmitteln nicht ohne vorherige Bewertung ein.
• Halten Sie den Gülleanteil in der Substratmischung konstant, um die Pufferwirkung nicht zu beeinträchtigen.
• Berücksichtigen Sie die Saisonalität: Im Sommer fällt bei Weidehaltung weniger Gülle an.

Gülle ist somit ein Grundpfeiler der Kofermentation: Sie liefert wenig Energie, dafür aber viel Stabilität und Klimavorteile.

Lagerung und Vorbereitung vor der Vergärung

Der Vorbehälter sollte abgedeckt sein und sein Inhalt durchmischt werden, um Schichtung und Emissionen zu begrenzen. Gülle in Güllekanälen unter Spaltenböden hat eine andere Zusammensetzung (mehr Harnstoff in frischer Gülle) als nach monatelanger Lagerung, wenn ein Teil der organischen Substanz bereits abgebaut und Methan in die Atmosphäre entwichen ist. Je frischer die Gülle, desto höher ist ihr Energiepotenzial, weshalb häufig empfohlen wird, die Kanäle häufig zu entleeren und die Gülle in kurzen Abständen zur Biogasanlage zu bringen.

Einfluss auf den Gärrest

Die Vergärung erhöht den Anteil des Ammoniumstickstoffs am Gesamtstickstoff sowie den pH-Wert, was die Stickstoffverfügbarkeit für Pflanzen verbessert, aber auch das Risiko von Ammoniakverlusten bei Lagerung und Ausbringung erhöht. Einzelheiten und bewährte Verfahren beschreiben wir in gesonderten Artikeln über Gärrest.