Gruen2NRG

Entwicklung und Upscaling von Prozessketten der Verwertung von Grünschnittholz zu Biogas und Faserstoff

01.01.2026

31.12.2028

FKZ-Nr.:

03EI5491

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und das Upscaling einer innovativen Prozesskette zur kombinierten energetischen und stofflichen Nutzung von holzigem Grünschnitt. Dabei soll einerseits Biogas und andererseits Faserstoff für Kultursubstratmischungen (Hobby- und Profisubstrate im Gartenbau) bzw. als Bodenverbesserer in der (ökologischen) Landwirtschaft gewonnen werden. Perspektivisch könnten durch die Substitution von Erdgas durch Biogas und die von Torf durch Faserstoff Emissionen in Höhe von 4,4 bis 8,9 Millionen t CO2 Äq./a (77 bis 156 PJ/a, - 57.000 t CO2/PJ Primärenergie) vermieden werden. Durch die kombinierte stoffliche und energetische Verwertung von holzigem Grünschnitt über die Biogaserzeugung kann die starke Konkurrenz zwischen Energiesektor (direkte Holzverbrennung) und Kultursubstratsektor (Faser-/Kompostbedarf) deutlich verringert werden. Im Sinne der bioökonomischen Wertschöpfung werden durch die Kaskadennutzung biogener Rest- und Abfallstoffe regionale Kreisläufe geschlossen sowie die Ernährungssicherheit durch Humusaufbau und Kohlenstoffspeicherung in der Landwirtschaft gestärkt. Durch die gezielte Steuerung von Prozessparametern sollen Emissionen vermieden werden, die je nach Betriebsführung bei konventionellen Verwertungswegen z. T. in erheblichen Maß (Kompostierung bis 574 kg CO2-Äq. je t Input Material) entstehen.

Aktuell werden von maximal 13,1 Mio. t TM/a (156 PJ/a) technischem Potenzial an Grüngut (Garten- und Parkabfälle, Kategorie: Siedlungsabfall) in Deutschland rund 8,8 Mio. t TM/a genutzt, davon 5,8 Mio. t TM/a stofflich, 2,1 Mio. t TM/a (25 PJ/a) energetisch und der Rest ist nicht genau zuordenbar. Somit werden derzeit nur 16% des technischen Potenzials von Grüngut energetisch genutzt. Außerdem erfolgt für knapp ein Drittel des technischen Potenzials (4,3 Mio. t TM) weder eine professionelle energetische noch eine stoffliche Verwertung. Perspektivisch könnten über den Biomethanpfad allein aus Garten- und Parkabfällen bis zu 6 % des Energiebedarfs des gesamten Verkehrssektors bzw. bis zu 22,9 % des Güterverkehrs auf der Straße gedeckt werden. Der genutzte Holzanteil im Grünschnitt wird je nach aktueller Marktlage separiert und in die Verbrennung gegeben oder der Kompostierung zugeführt, d.h. der Holzgrünschnitt wird entweder energetisch oder stofflich verwertet. Eine kombinierte stofflich-energetische Nutzung des Holzgrünschnitts erfolgt bisher nicht. Die von der Bundesregierung angestrebte Torfminderung bis 2030 zwingt alle Hersteller von Pflanzerden binnen relativ kurzer Zeit, Torf möglichst vollständig zu ersetzen. Die Konkurrenz innerhalb der Erdenbranche um alternative Materialien wie Holzfasern (hier zusätzlich in Konkurrenz zur Energiebranche), Kokos (Importabhängigkeit) und Kompostprodukte (Herausforderung: räumliche Verfügbarkeit hoher Qualität) nimmt weiter zu. Die gezielte Auffaserung von Holzgrünschnitt kann das spezifische Biogaspotenzial erhöhen und die anaerobe Umsetzung beschleunigen. Die separierten und nachbehandelten Gärprodukte können wertsteigernd als Mischkomponente für Hobby- und Profisubstrate im Gartenbau bzw. in der Landwirtschaft eingesetzt werden.

Biogas, Konditionierung Biomasse, Rest- und Abfallstoffe

Eine umfassende Analyse der verfügbaren und mobilisierbaren Potenziale an Grünschnitt, die für das zu entwickelnde Verfahren erschlossen werden können, ist eine notwendige Voraussetzung um mögliche Substitutionsmengen und damit Treibhausgas (THG)-Einsparpotenziale berechnen zu können. Gleichzeitig bilden diese Daten die Basis für die Entwicklung von Erzeugungs- und Vermarktungsszenarien, um die ökonomische Realisierbarkeit des Verfahrens zu bewerten. Das DBFZ wird im Rahmen des Vorhabens diese beiden Aspekte bearbeiten. Mit Projektbeginn wird die Potenzialanalyse unter Nutzung vorhandener Datenbanken und ergänzt durch weitere Recherchen erfolgen. Nachdem die Energie- und Ressourcenverbräuche aus Versuchen im Praxismaßstab ermittelt worden sind, wird in der zweiten Projekthälfte eine ökonomische Analyse der Prozesskette erfolgen und mögliche THG-Minderungspotenziale werden berechnet. Die Vergärungsversuche im Praxismaßstab werden durch das DBFZ sowohl analytisch durch regelmäßige Bestimmung wichtiger Prozessparameter begleitet, als auch durch Versuche im Labormaßstab unterstützt und ergänzt. Die Laborversuche ermöglichen eine wesentlich exaktere Messung einiger Prozessparameter und ergänzen damit die Datenlage für die Gesamtbilanzierung. Übergreifend wird das DBFZ als Projektkoordinator fungieren und die Arbeiten der Projektpartner untereinander koordinieren. Des Weiteren wird die terminliche Organisation der Projekttreffen sowie die Erstellung von Berichten und Publikationen federführend durch das DBFZ erfolgen.

Die LAV befasst sich im Vorhaben primär mit der Aufbereitung des Input-Materials für eine optimale Energiegewinnung mit anschließender Prüfung der Verwertungsmöglichkeiten als organischer Faserersatz in Pflanzenerden. Zusammen mit GICON® werden holzige Grünschnittchargen aus Abfällen der Landschaftspflege ausgewählt und charakterisiert. Die LAV bereitet dieses Material für die Vergärung auf und erprobt dabei den Einfluss verschiedener Auffaserungsmethoden unter Berücksichtigung des Energieaufwands. Eine Begleitung des Perkolationsverfahrens und Analyse der veränderten Fasereigenschaften im Bodenlabor dienen der Qualitätsbewertung. Zusammen mit Keim- und Wachstumsversuchen zur Pflanzenverträglichkeit und deren Eignung in verschiedenen Kultursubstraten können entsprechende Anwendungsbereiche definiert werden.

Das Hauptziel von GICON® ist es, im technischen Maßstab (TRL 6) zu untersuchen, inwieweit bislang im Vergärungsprozess nicht behandelbare Abfallströme einer energetischen Nutzung zugeführt werden können. Der Fokus liegt dabei auf der Vergärung von Grüngutfraktionen, welche einer optimierten Vorbehandlung (Teilprojekt LAV) unterzogen werden. Neben der energetischen Verwertung steht die anschließende stoffliche Verwertung der Grünschnittfraktionen als organischer Faserersatz in Pflanzenerden. Über die in den Versuchen ermittelten Versuchsergebnisse wird zum einen geprüft, inwieweit die im Labor erzielten Ergebnisse bestätigt werden können und welche Skalierungseffekte aufgetreten sind, um daraus Rückschlüsse auf eine weitere Skalierung bzw. großtechnische Anwendung ziehen zu können. Um das Ziel zu erreichen, wird GICON® im ersten Schritt zusammen mit anderen Partnern an der Bewertung und Auswahl geeigneter Grünschnittchargen sowie an deren Aufbereitung (Zerkleinerung) für die weitere Versuchsdurchführung beteiligt sein. Nachfolgend werden Technikumsversuche zur Vergärung und anschließender Kompostierung der aufbereiteten Grüngutfraktionen in der betriebseigenen Technikumsversuchsanlage am GICON®-Standort in Cottbus durchgeführt. Bei der Technikumsversuchsanlage handelt es sich um eine zweistufige/ zweiphasige Trocken-Nassvergärung (GICON®-Biogasverfahren) bestehend aus zwei Perkolationsreaktoren und einem Fermenter. Für die geplanten Versuche mit Grünschnitt erfolgt zunächst eine Anpassung der Anlagentechnik an das Substrat. Dies betrifft insbesondere das System der Prozesswasser- (Perkolat) Kreislaufführung und Verteilung. Für die nach der Vergärung geplante aerobe Behandlung des Grüngut-Gärrestes wird ein vorhandener Container so umgebaut und geräte- und messtechnisch ausgerüstet, dass er als Rottebox genutzt werden kann. Die in den zwei Prozessschritten (anaerob und aerob) behandelten Holzfasern werden für die darauffolgende Versuchsdurchführung zur stofflichen Verwertung durch GICON® an den Partner LAV übergeben. Prozessbegleitend werden Daten für die anschließende ökonomische und ökologische Bewertung der neuen Prozesskette gesammelt (u. a. Ermittlung praxisrelevanter Biogas-/ Biomethanpotenziale).