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Ganze Rüben müssen in Fahrsilos eingelagert werden und sind nach drei bis vier Wochen durchsiliert. Die aerobe Stabilität ist hoch. Hier der frische Anschnitt eines Rübensilos. Foto: Dr. Thaysen

Ende des Jahres fand mit rund 30 Teilnehmerinnen und Teilnehmern aus der Beratung, Zucht und Zuckerverarbeitung und von Behörden ein Workshop der Landwirtschaftskammer zur Biogaserzeugung aus Rüben statt. Das Programm umfasste diverse Themen von der Verfahrenstechnik der Aufbereitung und Lagerung für die Biogaserzeugung, über betriebswirtschaftliche Aspekte bis hin zu neuen Forschungsansätzen in der Wissenschaft bezüglich der Gasausbeute und Konservierung der Rüben. Der Workshop wurde von Dr. Johannes Thaysen von der Landwirtschaftskammer initiiert, organisiert und moderiert. Der Abteilungsleiter Pflanzenbau, Pflanzenschutz, Umwelt Dr. Conrad Wiermann eröffnete die Veranstaltung.

Besonders freute sich der Leiter der Pflanzenbauabteilung über die Präsenz der Teilnehmer aus England und auch aus Niedersachsen sowie Nordrhein-Westfalen. Dies zeige die Bedeutung der Themen. Für Schleswig-Holstein skizzierte er kurz, dass sich der Rübenanbau durch die Änderungen der Zuckermarktordnung immer weiter reduziert habe, was deutliche Effekte auf die Fruchtfolge gehabt habe. Der Weizenanteil sei mitunter erhöht worden. Zudem habe sich durch das EEG die Maisanbaufläche seit 2000 bis heute in Schleswig-Holstein etwa verdoppelt. Der Mais sei in den Fokus der Öffentlichkeit gerückt und damit habe auch die Suche nach passenden Alternativen zur Biogaserzeugung begonnen. Neuerdings sei die Rübe gerade in ertragsstarken Jahren für die Biogaserzeuger interessant geworden. Allerdings zeige sich, dass die Rübe bisher allenfalls eine wertvolle Ergänzung sein könne, aber keinesfalls ein Ersatz für Mais, machte Dr. Wiermann deutlich. Er betonte wie wichtig es sei, im Rahmen dieses Workshops mit Experten aus Beratung, Züchtung und Industrie sowie Forschung hinter den Kulissen über Zukunftsansätze zu diskutieren mit dem Ziel, neue Erkenntnisse dann auch an die Praxis weiter geben zu können.

Reinigen, entsteinen, zerkleinern

 

Claus Pommerehne, Nordzucker AG, sprach über verschiedene Verfahrenstechniken zur Aufbereitung und Lagerung (siehe Übersicht 1). Er berichtete, dass für zirka 170.000 t Zuckerrüben aus der Ernte 2014 in Schleswig-Holstein eine Verwendung im Biogasbereich geplant sei. Die Aufbereitung der Rüben erfolgt mittels der Entsteinung, Reinigung und Zerkleinerung. Für alle Bereiche stellte er verschiedene Spezialmaschinen vor. Rüben werden in der Regel bei der Ernte und bei der Wiederaufnahme aus der Feldrandmiete bereits vorgereinigt. Bei der Frischrübenvorlage kommen „Schnippelschaufeln“ im Frontlader mit Steinfangmulden zum Einsatz. Die Verfahren zur Entsteinung und Reinigung mit Wasser habe relativ hohe Durchsätze bis zu 150 t/h, aber auch die Entsorgungsnotwendigkeit des Wassers. Neu sei der Waschroder von Ropa, der das Roden, Waschen und Bunkern in einem Arbeitsgang erledigt. Die Waschkosten sollen bei zirka 3,5 €/t liegen. Zur Ganzrübensilierung kann die „Kistenmaus“ als Stapelmaschine umfunktioniert werden. Das scheine insbesondere mit Rüben aus der Marsch, wo die Steinbelastung der Rüben eher gering sei, gut zu funktionieren. Bei der Trockenentsteinung und -reinigung gebe es mittlerweile eine Fülle von Lohnunternehmer- beziehungsweise Landwirtslösungen sowie Spezialmaschinen. Insgesamt sei festzustellen, dass es für alle Arbeitsschritte technische Lösungen gebe. Das Entwicklungstempo von Weiterentwicklung sei in den vergangenen Jahren so rasant, dass auch immer mit guten Fortschritten zu rechnen sei, so der Referent.

Biogas aus Rübenbrei

 

Ralf Otten von der Biogas GmbH & Co. KG aus Dalum, Emsland stellte sein Verfahren der Biogasproduktion aus Rübenbrei, gelagert in einer offenen Lagune vor. Seit 2011 werden Zuckerrüben für zwei Biogasanlagen à 500 kW angebaut, 2014 wurde der Anbau auf 105 ha ausgedehnt. Aus Fruchtfolgegründen sollte der Zuckerrübenanbau nach Silomais erfolgen. Der durchschnittliche FM-Ertrag aus vier Jahren betrage 93 t/ha. Seine Böden seien nahezu steinfrei. Die Lagune mit einem Gesamtfassungsvermögen von 8.600 cm3 ohne Abdeckung erfasse eine Nettomenge von 6.000 t. Sie habe inklusive der Pumpentechnik und Leckageerkennung 23 €/m3 gekostet. Die Rüben werden nur noch direkt vom Roder (ohne Zwischenlagerung) an die Lagune angefahren, dort geschreddert und eingelagert. Der Schredder habe eine Leistung von rund 213 t/h. Bei einer Stapelhöhe von 6 m bezifferte der Praktiker die Verluste sehr gering in einer Höhe von unter 5 % (bezogen auf die Einlagerungsmenge). Interessant war die Beobachtung, dass die ,Mietenrüben’ im Erdbecken wesentlich aggressiver als die frisch gerodeten Rüben reagierten. Zwischengelagerte Rüben neigten zu Schaumbildung und Blähungen in der Lagune. Die Gesamtkosten der Rübenaufbereitung und -lagerung beträgen zwischen 5 und 9 €/t. Weitere positive Effekte lägen in den geringeren Stromkosten durch den Einsatz des Rübenbreis im Substratmix. Die Pumpzeiten hätten sich reduziert. Bei der Entstehung von Entmischungen sei gelegentlich ein Wasserzusatz erforderlich, welcher mit 60 cbm bezogen auf die 6.000 t sehr gering sei. Insgesamt bezeichnete der Referent das Verfahren als ausgereift und arbeitswirtschaftlich unschlagbar. 

Ganze Rüben silieren

 

Stefanie Eggers, KWS Saat AG sprach über die Silierung von ganzen Rüben in der Praxis. Als die ersten Rüben in den Jahren 2006/2007 in die Anlagen kamen, gab es noch viele Fragezeichen bei den Betreibern. Heute kann festgestellt werden, dass die Rübe stetig an Bedeutung gewonnen habe. Anfänglich nur als frische Rübe in den kühlen Herbst- und Wintermonaten, doch schon bald auch siliert für eine längere Einspeisungsperiode. War man sich über die Lagerung und Zerkleinerung der frischen Rübe relativ schnell einig, so stellte die Silierung zunächst eine gewisse Herausforderung dar. Wirtschaftliche Aspekte und der Wunsch nach größeren Mengen für die Ganzjahresversorgung führten schließlich zu den Lagerformen, wie sie jetzt am häufigsten zu finden sind (Lagunen, Hochbehälter und die Ganzrübensilierung im Fahrsilo). Mit neuer Technik sowie mit zum Teil speziell dafür entwickelten Fahrsilos sei es möglich geworden, heute auch Mengen von 10.000 t und mehr unzerkleinerte Rüben im Fahrsilo einzulagern und die Stückkosten des Rübeneinsatzes in der Biogasanlage zu senken. Die Fahrsilos mit schrägen Seitenwänden und einem Walzasphaltboden müssten mit einer Sickersaftrinne ausgestattet sein. Das Quer- und Längsgefälle der Siloanlage sollte vorhanden sein, damit der bis zu 35 % der eingelagerten Rübenmenge als Sickersaft anfallende Ertrag aufgefangen und in die Anlage eingespeist werden könne. Eine mögliche Ergänzung zum Sickersaftauffangen sei die Unterlage von kurzgehäckseltem Stroh. Voraussetzung für eine verlustarme Ganzrübensilierung sei dabei eine hohe Luftabschlussgüte durch ein perfektes Abdecksystem. Hierbei habe es sich bewährt, direkt auf die Rüben ein Vogelschutznetz zu legen, damit die Begehbarkeit der Rübenmiete gewahrt bleibe.

Wann rechnet sich der Rübeneinsatz?

 

Carsten Hövermann, Treurat & Partner bewertete den Rübeneinsatz und die Lagerungsformen betriebswirtschaftlich. Folgende Thesen fasste er zusammen: Der durchschnittliche Einsatz von Zuckerrüben bezogen auf NaWaRo ist auf 4,3 % gestiegen. Zuckerrüben werden vermehrt in Regionen mit Substratknappheit beziehungsweise hohen Substratpreisen (siehe Übersicht 2) eingesetzt. Zuckerrüben sind im Substratmix mit stickstoffhaltigen Substraten (Mist, GPS et cetera) sehr gut kombinierbar. Die Frischrübenfütterung im Herbst und Winter ist auf vielen Standorten bereits jetzt konkurrenzfähig zu Mais. Bei einer Ganzjahreslagerung schneidet der Einsatz von Zuckerrüben meistens unwirtschaftlicher ab, als der von Mais. Bei Flächen- und Substratknappheit oder „Greeningproblemen“ ist auf betriebseigenen Flächen ein Anbau von Zuckerrüben sinnvoll, da pro Hektar die meiste Energie geerntet wird und bei einer Fütterung während des Winters vergleichbare Kosten zum Mais bestehen. Auf ertragsschwachen Maisstandorten ist der Anbau und Einsatz von Zuckerrüben (zumindest im Herbst und Winter) wirtschaftlich oft interessant. Die Lagerung von Zuckerrüben in extra hergerichteten Siloanlagen (Gussasphalt) ist nach gegenwärtigem Stand die wirtschaftlichste Variante der Ganzjahresrübenlagerung.

Worauf kommt es bei der Rübenzucht an?

 

Nach der Mittagspause sprach Dr. Hubert Uphoff, Syngenta Seeds, über die Herausforderungen für die Züchtung bei Biogasrüben. Ein hoher Trockenmasseertrag pro Hektar und eine hohe Fermentationsrate der organischen Substanz seien die Voraussetzung für eine wirtschaftliche Substratproduktion, beides bringt die Rübe mit. Trockenmasse- und Zuckerertrag seien hoch korreliert. So wiesen die Rübensorten mit den höchsten Zuckererträgen die höchsten Trockenmasseerträge auf.Die Zuckerrübe sei eine hochproduktive Kulturart mit hohen Trockenmasseerträgen in kurzer Zeit. Trotz der relativ zeitintensiven Zuchtmethodik konnte im Mittel der vergangenen 30 Jahre der Zuckerertrag um mehr als 1 % pro Jahr gesteigert werden. Das Ertragspotenzial und die zu erwartenden Steigerungen machten die Zuckerrübe für den Einsatz als Substrat in Biogasanlagen interessant. Daher stelle sich die Frage, ob hierfür die gleichen Anforderungen an eine optimale Sorte gestellt werden sollten wie für die Verwendung in der Zuckerproduktion.Grundlegende Zuchtziele seien für beide Nutzungsrichtungen gleich, zum Beispiel ein hoher Feldaufgang, schnelle Jugendentwicklung und hohe Schossfestigkeit. Auch die geforderten Resistenzen und Toleranzen gegenüber biotische und abiotische Schadfaktoren stimmten weitgehend überein. Jedoch könnten die Schwerpunkte je nach Einsatz- und Anbauverfahren variieren. Beispielsweise gewännen tolerante Sorten in einer Mais-Rüben-Fruchtfolge wegen der Gefahr der späten Rübenfäule Rhizoctonia solanii an Bedeutung. Für die Sortenwahl sei die Ertragsleistung entscheidend, für die Zuckerproduktion der bereinigte Zuckerertrag und für die Biogasnutzung der Trockenmasseertrag. Die Parameter zeigten eine hohe Korrelation, da sie vor allem durch den Rübenertrag und den Zuckergehalt bestimmt werden. In der Zuckerproduktion gelte für die Höhe des Zuckergehaltes ein relativ enges Optimum und ein geringer Gehalt an Melassebildnern sei von entscheidender Bedeutung. Beides stelle jedoch kein Kriterium für die Auswahl einer Biogasrübe dar. Hier spielten andere Faktoren wie Erdanhang, Rodbarkeit und Eignung zur technischen Aufbereitung eine wichtige Rolle, kaum jedoch für die Zuckerproduktion.Zuckerrüben seien insgesamt sehr gut für die Biogasproduktion geeignet und es gebe für diesen Verwendungszweck ein erhebliches Wachstumspotenzial im Anbau. Aufgrund der Unterschiede bei wichtigen Merkmalen zwischen der optimalen Zucker- und Biogasrübe sei zu erwarten, dass mit zunehmender Marktbedeutung die Zahl der spezifischen Biogassorten steigen werde, so Dr. Hubert Uphoff. 

Welche Qualität will die Praxis

 

Stefan Büsching, Zuckerrübenanbauerverband Schleswig-Holstein und Rübenanbauer- und Aktionärsverband Nord, ging auf die Qualitätsanforderungen im Rübenanbau für ein optimales Substrat für die Biogasanlage ein. Die Kunden wollen ein sicheres Produkt, das bei guten Logistikleistungen vom Feld bis zum Fermenter eine hohe Qualität (hoher Trockenmasseanteil, geringer Erdanhang, geringer Wasseranteil) bei verlässlichen Lieferbeziehungen zu akzeptablen Preisen erhältlich ist. Der Rübenanbauerverband verstehe sich als Dienstleister zwischen den Anbauern und den Abnehmern und habe ein Verfahren der Qualitätsfeststellung der Lagerfähigkeit, Erdanhang und der Inhaltsstoffe zur Abrechnung entwickelt und in die Praxis umgesetzt, das für alle Kunden die Basis der Abrechnung darstelle. Als eine der einfachsten Definitionen für Qualität gelte die Regel: Qualität ist die Übereinstimmung von Ist und Soll, also die Erfüllung von Spezifikationen oder Vorgaben! Der Biogasertrag für ein Substrat ergebe sich aus dem Trockenmasseertrag pro Hektar und dem spezifischen Biogasertrag pro kg TM. Da es keinen Unterschied in der Zusammensetzung der Trockenmasse zwischen verschiedenen Zuckerrübensorten gibt, hat der Trockenmassegehalt/Trockenmasseertrag die entscheidende Bedeutung.Weiterhin bestehe eine enge Beziehung zwischen Trockenmasseertrag und Zuckerertrag sowie eine lineare Beziehung zwischen Trockenmasseertrag und Biogasertrag. Das Institut für Zuckerrübenforschung in Göttingen habe Schätzformeln entwickelt, die unter anderem eine Vorhersage des Trockenmasseertrages auf Basis des TS-Gehaltes und des Zuckergehaltes ermöglichten:Zur Frage, ob für die Verwendung von Rüben im Biogasprozess eine andere pflanzenbauliche Produktionstechnik erforderlich sei, stellt der Referent fest, dass die Gesamt-N-Düngung um 10 bis 20 kg N/ha zur Erzielung eines maximalen Zuckerertrages erhöht werden kann. Zur Erhöhung des TM-Ertrages seien alle Verfahren wie Entblätterung oder Minimalköpfung gegenüber der herkömmlichen Köpfung zu empfehlen. Sollten Rüben neben der Frischeinspeisung in Mieten bis zur wärmeren Jahreszeit gelagert werden, so ist eine Vliesabdeckung zur Verringerung der Atmungsverluste und als Frostschutz notwendig. Abschließend machte eine Nennung vieler offener Fragen deutlich, dass weitere Untersuchungen notwendig sind.

Wie die Gasausbeute messen?

 

Zur Thematik ‚Gasausbeuteermittlung mittels HBT und Batch: – Was ist für Rüben aussagekräftiger?‘ sprach Dr. Susanne Ohl von der Uni Kiel. Im Biogaslabor des Instituts für landwirtschaftliche Verfahrenstechnik der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel werden diskontinuierliche Gärtests zur Bestimmung der spezifischen Methanproduktion von Biogassubstraten mit dem Hohenheimer Biogasertragstest (HBT) sowie einer Batch-Anlage durchgeführt. Hierbei werden zum Beispiel verschiedene Sorten verglichen, die Fermentationskinetik beschrieben, der Einflusses des Aufbereitungsgrades ermittelt sowie Trockenmasse- und Methanverluste während der Silierung bilanziert.Es wurden ausgewählte Ergebnisse aus Projekten vorgestellt. So wurden zum Beispiel verschiedene Zuckerrüben-Genotypen miteinander verglichen, die allerdings als Winterrüben angebaut wurden (Aussaat August, Ernte im Mai/Juni). Die verwendeten Genotypen unterschieden sich nur minimal in der spezifischen Methanproduktion, wohingegen der Erntetermin einen größeren Einfluss hatte. In einem weiteren Projekt wurden Zuckerrübe und Mais in Kofermentation untersucht. Der Verlauf der Methanbildung dieser Substrate sei sehr verschieden: Die Gasbildung bei Zuckerrübe setze sehr schnell ein und sei nach wenigen Tagen beendet, bei Mais finde sich eine später einsetzende Gasbildungskurve mit einem flacheren Verlauf. Die Auswahl des Gärverfahrens zur Untersuchung von Zuckerrüben richte sich dabei nach der Fragestellung, der Konservierung und der Probenanzahl.

Wie geht es in der Forschung weiter?

 

Vom Institut für Landtechnik der Uni Bonn stellten Stefan Dirks und Dominik Schaiper ihr Forschungsprojekt vor. Das Projektziel ist eine fundierte Entscheidungsgrundlage für die Wahl des Lagerungsverfahrens. Darüber hinaus wird die Eignung von Zuckerrübensorten bezüglich ihres Einsatzes als Substrat verglichen. Die Lagerung in gemuster Form im Erdbecken beziehungsweise im luftabgeschlossenen Hochbehälter und die Lagerung ganzer Rüben im Fahrsilo beziehungsweise Folienschlauch werden untersucht. Es sollen dabei ökonomische, ökologische und verfahrenstechnische Aspekte mittels Batchversuchen, ausgewählten Betrieben und Literaturanalysen verglichen werden, um damit Aussagen über die effektive Langzeitlagerung von Zuckerrüben zu treffen. Sowohl die Investitions- als auch Verfahrenskosten und zu kalkulierende Lagerverluste spielen hier eine entscheidende Rolle. Bei den Lagerungsverfahren werden die Verluste an organischer Substanz und die Kosten für Investition und Arbeitszeitbedarf (speziell für die Aufbereitung, Lagerung und Einbringung) beurteilt. Der Lagerungserfolg des Substrates basiert dabei auf dem Gasbildungspotenzial nach Prof. Weißbach sowie dem Masseverlust. Die Gesamtwirtschaftlichkeit des Rübeneinsatzes wird betriebsspezifisch betrachtet. Weiter werden zwölf verschiedener Rübensorten auf ihre physikalischen Eigenschaften sowie ihre Fermentationseigenschaften untersucht. Dabei werden der Energieaufwand zur Zerkleinerung, der Erdanhang in der Wurzelrinne und die Eignung der Rübentypen für die Trockenreinigung/-lagerung anhand verschiedener Verfahren überprüft. Der Silierverlauf dieser Rübensorten wird untersucht und dient neben der Erfassung der qualitativen und quantitativen Alkoholbildung, der Säuremuster und der Absenkung des pH-Wertes zur Beurteilung der Silage.

Die ersten Ergebnisse des Projektes lassen vermuten, dass es bei den Lagerungsverfahren erhebliche Unterschiede im Erhalt des Nährwertes gibt. Auftretende Verluste könnten durch zahlreiche Aspekte, wie beispielsweise geringere Investitionskosten, betriebsspezifisch wirtschaftlich kompensiert werden. Die Zuckerrübensorten zeigen kleine, aber möglicherweise entscheidende Unterschiede in den untersuchten Parametern. Hier sind weitere Untersuchungen notwendig, um entscheidende Aussagen über eine Vorzüglichkeit treffen zu können.

Dr. Johannes Thaysen 
Landwirtschaftskammer
Tel.: 0 43 31 94 53-323
jthaysen@lksh.de

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