Die vier Grundpfeiler unserer Produktion

Unser Projekt basiert auf vier Elementen, die die Produktion von Pflanzen, Fischen, fruchtbarer Erde und Energie miteinander in einen Kreislauf setzen.  Dabei ist es wichtig, dass die einzelnen Elemente aufeinander abgestimmt sind und miteinander harmonieren. Die wichtigsten Prozesse des Food & Energy Campus stellen wir Ihnen mit ihrer jeweiligen Funktionsweise vor:

Biogasanlage

Das zentrale Element des Food & Energy Campus ist die Biogasanlage der Stadtwerke Groß-Gerau, die von der Firma Ingenia betrieben wird. Die Anlage wird mit nachwachsenden Rohstoffen und landwirtschaftlichen Reststoffen zur Stromerzeugung gemäß dem Erneuerbare-Energie-Gesetz gefüttert.

Das entstandene Biogas wird in einem Blockheizkraftwerk zu jährlich circa neun Millionen Kilowattstunden Strom und nochmal genauso viel Abwärme umgewandelt. Als Reststoff der Biogasproduktion entstehen etwa 20.000 Kubikmeter flüssige Gärreste, welche bisher bei geeigneten Witterungsbedingungen in einem Radius von bis zu 15 Kilometer als Dünger auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht wurden. Das damit verbundene Transportaufkommen von über 1.000 Lasttransporten pro Jahr führt in den Ortschaften der Umgebung zu Lärm- und Verkehrsbelastungen. Generell ist die Ausbringung von Gärresten auf Felder nicht unproblematisch: Denn der enthaltene Stickstoff kann dabei in Form von Lachgas (einem Treibhausgas) in die Atmosphäre entweichen oder im Boden vor allem als Nitrat ausgewaschen werden und so das Grundwasser belasten. Ein weiterer Nachteil der direkten Ausbringung von Gärresten besteht darin, dass im Gärrest nur maximal zehn Prozent Feststoff enthalten ist – also werden bei der Ausbringung auf die Felder über 90 Prozent Wasser transportiert.

Künftig werden wir die Gärreste mit modernern Filtermethoden so behandeln, dass das Wasser aus den Gärresten separiert werden kann und als Gießwasser oder in der Aquakultur zur Fischzucht genutzt werden kann. Die verbleibenden Feststoffe werden durch die Einführung eines Pyrolyse-Verfahrens auf dem Campus direkt vor Ort zu Pflanzenkohle veredelt.

Auf dem Food & Energy Campus lösen wir zukünftig gleichzeitig mehrere Probleme der Gärrest-Verwertung: Das Verkehrsaufkommen wird reduziert, die Lachgasemission in die Atmosphäre und die Nitratauswaschung in das Grundwasser werden vermieden, das bislang ineffizient genutzte Wasser aus den Gärresten bleibt im Kreislauf erhalten.

Zusätzlich werden wir auf dem Campus die Gärreste zu hochwertigen Pflanzsubstraten – also Palaterra – veredeln und gleichzeitig die noch ungenutze Abwärme aus dem Blockheitzkraftwerk zur Beheizung von Gewächshäusern nutzen. Dadurch werden die Reststoffe der Biogasanlage für uns zu einer neuen Grundlage für die Produktion von hochwertigem Obst und Gemüse.

Pyrolyse & Palaterra

Pyrolyse ist ein Verkohlungsprozess bei dem durch Hitze unter weitestgehendem Sauerstoffausschluss eine Verkohlung von organischen Stoffen erfolgt. Wir wollen die Gärreste der Biogasanlage in Wallerstädten durch ein ähnliches Verkohlungsverfahren von der Firma  PYREG® zu Kohle verwandeln. Diese Kohle ist Ausgangsstoff für eine fruchtbare Erde, der Palaterra®.

Für die Verkohlung der Gärreste wird das PYREG-System zum Einsatz kommen, ein zweistufiges Verfahren bei dem die Biomasse zunächst im einem Reaktor auf bis zu 600 Grad Celsius erhitzt wird. Die Biomasse wird dabei nicht verbrannt, sondern verschwelt und wird so zu Pflanzenkohle. In einer zweiten Stufe werden die im Reaktor entstehenden Schwelgase in der Brennkammer bei circa 1.250 Grad Celsius vollständig verbrannt. Im PYREG-Verfahren entstehen also keine Problemstoffe wie Kondensate oder Teere. Wir wollen die entstandene Pflanzenkohle als Bodenhilfsstoff in die Herstellung von Palaterra einfließen lassen, hierbei erfolgt sogar eine sogenannte Kohlenstoffsequestrierung, das heißt der Kohlenstoff den Pflanzen einst als CO2 aus der Atmosphäre aufgenommen haben, landet in den Gärresten der Biogasanlage und von dort nach der Verkohlung im Boden, wo der Kohlenstoff für Jahrhunderte gespeichert wird.

Die ertragreichsten Böden, die die Natur bietet, sind sogenannte Schwarzerden. Doch leider sind nur wenige Nutzflächen der Erde mit dieser hochwertigen Schwarzerde verwöhnt. Die Indios des Amazonas hatten eine Methode, solche „schwarze Erde“ künstlich herzustellen: Diese ist heute unter dem Namen Terra Preta do Indio bekannt. Lange Zeit war ungewiss, wie das Verfahren zur Herstellung solch eines Substrats funktioniert. Inzwischen ist es jedoch gelungen, die Herstellungsmethoden der Terra Preta do Indio zu identifizieren. An der Entschlüsselung des Verfahrens war ein Partner des Food & Energy Netzwerkes, die Firma Palaterra, wesentlich beteiligt. Sie produziert heute  Terra Preta-ähnliche Substrate unter dem Namen Palaterra. Die Qualitätsmerkmale von Palaterra entsprechen weitestgehend den physkalischen, chemischen, mikrobiellen und biologischen Bodeneigenschaften der Terra Preta do Indio.  Mit der Lizenz unseres Partners wollen wir auf dem Food & Energy Campus die Gärreste als biologischen Ausgangsstoff zur Herstellung von Palaterra nutzen.

"Sun Light Greenhouse" Gewächshäuser

Das Sun Light Greenhouse der ebf GmbH ist ein besonders energieeffizientes Gewächshaus, in dem durch seinen speziellen Aufbau sowohl Lebensmitteln als auch Energie erzeugt werden kann.

Für die West-, Ost- und Nordwand des Sun Light Greenhouse werden massive Baustoffe als Dämmmaterial verwendet. Diese Konstruktion hilft, Temperaturschwankungen im Inneren des Gewächshauses zu puffern und den Heizbedarf zu reduzieren. Ein ausgeklügeltes Belüftungssystem reduziert – unter Verwendung eines Erdwärmetauschers – den Bedarf an Energie für ein Beheizen oder Kühlen des Gewächshauses weiter.

Anders als im herkömmlichen Gewächsanbau wird im Sun Light Greenhouse die ETFE-Folie eingesetzt. Sie ist ein besonders robustes,  haltbares und hochtransparentes Eindeckungsmaterial. Die ETFE-Folie lässt – anders als herkömmliche Folien – das gesamte Tageslichtspektrum zu den Pflanzen durch. Diese Eigenschaft erlaubt es, eine Photovoltaikanlage geschützt im Inneren des Gewächshauses zu platzieren. Die Haltbarkeit und Effizienz der innenliegenden Photovoltaikelemente ist besser, da sie keinen direkten Umwelteinflüssen wie Verdreckung oder Hagelschauern ausgesetzt sind. Zudem sind die Elemente beweglich und können sowohl zur Beschattung der Pflanzen als auch zur Stromproduktion multifunktional und effektiv ausgerichtet werden. Der  hier produzierte Strom wird entweder auf dem Food & Energy Campus eingesetzt oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist.

Aquakultur

Auf dem Campus soll in geschlossenen Kreislaufanlagen Fisch in regionaler Aquakultur gezüchtet werden. Das bedeutet, dass der Fisch in Becken innerhalb der Gewächshäuser oder auch in seperaten Gebäuden gehalten wird. Er bleibt damit vor den starken Temperaturschwankungen der natürlichen Jahreszeiten geschützt. So können wir auf dem Food & Energy Campus eine ganzjährig gleichmäßige Produktion gewährleisten und den Markt zuverlässig beliefern.

Das Wasser der Becken wird in einem Kreislauf über Filtervorrichtungen gereinigt und bleibt stets sauber für die Fische. Durch den Einsatz besonderer Filtertechnologien wollen wir alle ausgefilterten Nährstoffe aus den Fischabwässern sammeln und der Pflanzenproduktion zuführen. Das spart nicht nur den Einsatz mineralischer Dünger, sondern verhindert auch das Entstehen von Abwässern, die mit Nitrit und Nitrat bereichert, eine Belastung für die Umwelt sein können.

Das Hauptprodukt der Aquakultur wird der Zander sein, denn für den Zander ist die Verfügbarkeit von Jungfischen durch die Firma Fischmaster in Trebur gesichert. Die Kooperation zwischen der Zanderreproduktion des nur wenige Kilometer entfernten Fischmasters und der Mastbecken des Food & Energy Campus ermöglicht eine vollständig regionale Produktion.

Uns ist besonders wichtig, dass auf unserem Campus die nährstoffhaltigen Abwässer aus der Fischzucht aufbereitet und für den Pflanzenbau genutzt werden. Eine Option hierfür ist die Anwendung eines aquaponischen Systems. Aquaponik bezeichnet ein Verfahren, bei dem die Aufzucht von aquatischen Lebewesen- wie Fische oder Krebse – mit der Produktion von Nutzpflanzen so verknüpft wird, dass beide Nutzungssysteme sich synergetisch ergänzen. Die durch das verdaute Fischfutter mit verschiedenen Nährstoffen angereicherten Abwässer aus der Aquakultur werden Pflanzen in einer Hydrokultur (Flüssigkultur) zugeführt. Die Pflanzen nehmen Nährstoffe aus den Abwässern auf und reinigen das Wasser so, dass es in einem Kreislauf zurück zur Aquakultur geleitet werden kann. So vermeiden wir den Verlust von Nährstoffen und Wasser, die Erzeugung von belasteten Abwässern und sparen gleichzeitig Dünger.

Auf dem Food & Energy Campus sollen die Pflanzen aber nicht nur in Aquaponik wachsen, sondern auch auf Palaterra®-Erde, die mit den Fischabwässern angereichert wird. Dafür werden die Nährstoffe mit Hilfe von Kohle aus den Abwässern rausgefiltert und dann zu Palaterra verarbeitet.

In der Aquaponik ist der gleichbleibende Nähstoffgehalt für die Pflanzen ein Problem, wenn beispielsweise die zu den Pflanzen gehörigen  Fische in den Verkauf gehen und keine Nährstoffe mehr liefern. In unserem System bauen wir parallel auch Pflanzen auf Palaterra an, und können so eine durchgängige Produktion von Kräutern und Gemüse gewährleisten. Damit bleiben die nützlichen Effekte der Aquaponik erhalten, doch ein schwankendes Nährstoffangebot  für die Pflanzen kann mit dem Substrat perfekt ausgeglichen werden. Durch die Aufbereitung der Fischabwässer auf dem Campus können wir gewährleisten, dass kein Wasser und keine Nährstoffe ungenutzt bleiben und die Umwelt nicht mit Abwässern belastet wird.