Ultimate aims to establish and foster water smart industrial symbiosis by implementing circular economy solutions for water, material and energy recovery. The circular economy solutions shall create a win-win situation for both the water sector and the industry. In nine case studies the water sector forms those symbiosis with companies from the agro-food, beverage, petrochemical, chemical and biotech industry.
Gülle und Gärreste werden häufig als Wirtschaftsdünger in der Landwirtschaft eingesetzt. Sie liefern sowohl organisches Material für den Boden als auch Stickstoff, der ein wichtiger Nährstoff für Pflanzen ist. Oft stimmt jedoch die gesetzlich vorgeschriebene, saisonale Ausbringung der Gülle nicht mit dem Zeitpunkt des tatsächlichen Stickstoffbedarfs der Pflanzen überein. Dies führt zu einem unerwünschten Verlust des Stickstoffs für die Pflanzen durch Emissionen ins Grundwasser (Nitrat) oder in die Atmosphäre (Ammoniak und/oder Lachgas). Besonders in Regionen mit einem hohen Gülleaufkommen und einer hohen Ausbringungsrate der Gülle kann es zu starken Umweltbelastungen kommen. Um die Zufuhr des organischen Materials für den Boden von der Stickstoffzufuhr aus der Gülle für die Pflanzen zu entkoppeln, wurde in dem EU geförderten Projekt Circular Agronomics (www.circularagronomics.eu) eine Pilotanlage entwickelt und konstruiert. Die Pilotanlage soll eine „stickstoffabgereicherte Gülle“ produzieren, die als Bodenverbesserer eingesetzt werden kann. Cirular Agronomics zielt darauf ab, zwischen 80 % und 90 % des Stickstoffs, der ursprünglich als Ammonium vorlag, aus der Gülle bzw. dem Gärrest zurückzugewinnen. In einem anschließenden Gaswäscher reagiert das Ammoniakgas mit Schwefelsäure zu einer Ammoniumsulfatlösung, welche ein typischer mineralischer Stickstoffdünger ist. Dieser kann dann ausgebracht werden, wenn die Pflanze den Stickstoff benötigt und umsetzen kann. Um den Prozess der Vakuumentgasung besser zu verstehen und die optimalen Prozessbedingungen zu untersuchen, wurden im Vorfeld Laborexperimente durchgeführt. In den Versuchen wurden der pH-Wert, die Druckbedingungen und die Prozesstemperatur variiert. Die Experimente zeigten, dass bei einem pH-Wert von 9.0, einer Temperatur von 60 °C und einem absoluten Druck von 190 mbar bis zu 88 % des Ammoniums aus dem Gärrest in Form von Ammoniak abgereichert wurden. Eine CO2-Strippung vor Anhebung des pH-Wertes auf pH 9.0, verringerte zudem die notwendige Natronlaugenzufuhr zur pH-Wert-Anhebung um 30 %. Basierend auf den Ergebnissen der Experimente wurden Schlussfolgerungen für ein optimales Design der Pilotanlage abgeleitet. Derzeit wird die Pilotanlage in Betrieb genommen und erste Versuche durchgeführt, deren Ergebnisse ebenfalls im Vortrag präsentiert werden.
As part of their communication activities, multi-actor approach projects are required to produce short “practice abstracts” (PAs) which outline their plans and main findings. The information should be easy understandable and provided throughout the project’s life-cycle. This information must therefore be shared in a specific format (the “EIP Common format”) which is specially made so that project info and results can be shared with those who can apply the findings. The format includes: a short and understandable title, a succinct summary of the issue tackled and the main outcomes and recommendations produced, and contact details to find further information. The content of the submitted practice abstracts can be updated at any moment according to new findings.
Circular Agronomics, aims to foster the transition from a linear economy to a circular economy. Therefore, this deliverable focuses on circular solutions for waste and wastewaters originating from the food industry. In 2019, the “Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Food, Drink and Milk Industries” (BREF-document) was published by the European Commission. Based on that, the deliverable summarizes the state of the art of the technologies already in use and concludes their suitability for circular economy solutions. In Circular Agronomics, new technologies for the recovery of carbon, nitrogen, phosphorus and potassium are developed and investigated. So far, those technologies are not included in the BREF-document yet. Therefore, the concepts of the technologies are introduced in the deliverable. For a potential integration of those technologies in the BREF-document, the technologies are described in detail in the annex according to the required structure in the BREF-document. However, since the technologies are still under development, those descriptions are considered as a first draft. The authors suggest to update those descriptions at a later stage of the project prior to their potential integration in the BREF-document. Referring to the goal to recover carbon and nutrients, the deliverable presents a detailed characterization of the waste and wastewaters originating from the food industries. Based on that, the five most promising waste and wastewater streams regarding carbon recovery, nitrogen recovery, phosphorus recovery and potassium recovery were selected. For those streams and the corresponding recovery technologies four new concepts are suggested in the deliverable. In order to show the technology providers an overview of potential clients for their technologies and for those concepts, for each selected industry, the European country with the highest production rate was chosen. For this country, the regional distribution of the certain industry was determined.
NextGen aims to boost sustainability and bring new market dynamics throughout the water cycle at the 10 demo cases and beyond. Main objective of WP1 of the project is to provide evidence to demonstrate the feasibility of innovative technological solutions supporting a circular economy transition in the water sector. Through activities to close the water, energy and materials cycles in 10 demo cases, Work package 1 (WP1) will provide the necessary data to assess the benefits and drawbacks of the technologies (WP2), but also to provide evidence to convince stakeholders on their implementation (WP3), while overcoming the social and governance barriers and creating new business models to promote the implementation of those solutions (WP5 & WP6). This report describes the baseline conditions of each of the sites involved in the project considering water, energy and material cycles. The baseline of the 10 sites (Altenrhein, Athens, Braunschweig, Bucharest, Costa Brava, Filton Airfield, Gotland, La Trappe, Spernal and Westland region) will be used at the end of the project so to define the improvement and/or drawbacks and benefits associated to the implementation of the NextGen solutions. This report corresponds to the first deliverable of the WP1, envisaged for June 2019, and complements the information collected for milestone MS3 on Methodology and specific objectives defined for each case study. All the information of this report has been collected by the Cross-cutting Technology Group (CTG) Leaders since July 2018 through regular discussions with the different case study representatives and through different templates that have been prepared and compiled. Baseline of each case study has been defined for each of the nexus of NextGen project using key performance indicators (KPIs) linked to water, energy and materials. Potential interlinkages between case studies are also described in this document, aiming at increasing the uptake and impact of the NextGen solutions.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens „Phorwärts“ wurde auf Basis aktuell erhobener Daten die konventionelle Phosphatdüngemittelherstellung (vom Abbau des Phosphaterzes in der Mine bis zur Anwendung auf dem Feld) mit ausgewählten Verfahren der P-Rückgewinnung aus dem Abwasserpfad ökobilanziell verglichen. Die verschiedenen Düngemittel wurden hinsichtlich ihrer Kontaminationen wie den Schwermetallen, den organischen Schadstoffen und den Pharmaka-Rückständen zusätzlich in einer vergleichenden Risikobewertung der Düngemittelanwendung für die Wirkungspfade Bodenorganismen, Grundwasser und im Hinblick auf die menschliche Gesundheit untersucht. Eine Kostenschätzung der verschiedenen Produktionswege komplettiert den Vergleich der konventionellen Phosphatdüngemittelproduktion mit der Produktion von Recyclingdüngern aus der Kläranlage. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass eine technische Phosphatrückgewinnung aus dem Abwasserpfad unter bestimmten Bedingungen ökologisch und wirtschaftlich sinnvoll ist. Neben dem eigentlichen Phosphatrückgewinnungsverfahren sind in hohem Maße die lokalen Randbedingungen bezüglich der Ergebnisse der vergleichenden Bewertung entscheidend. Unter Berücksichtigung der kommenden gesetzlichen Randbedingungen der Dünge- und der Klärschlammverordnung wird in Zukunft voraussichtlich die Monoverbrennung als primäre Option für die Klärschlammentsorgung dienen und die Phosphatrückgewinnung vorwiegend aus der Klärschlammasche erfolgen. Da bei der Rückgewinnung aus der Klärschlammasche hohe Rückgewinnungsraten, die den Vorgaben der Klärschlammverordnung genügen, erzielt werden können, ist ab dem Kalenderjahr 2029 mit etwa 30.000 bis 40.000 Tonnen Phosphor pro Jahr in Form von Phosphatrezyklaten zu rechnen. Inwieweit und zu welchen Preisen diese Rezyklate durch den Markt angenommen werden, kann aus heutiger Sicht noch nicht abgeschätzt werden.