Tierhaltung

Während die weltweite Tierzuchtbranche von einer unaufhaltsamen Welle großflächiger, industrialisierter Entwicklung erfasst wird, stellt die Schweinezucht eine Schlüsselindustrie dar, die für die Ernährungssicherheit und den Lebensunterhalt der Menschen von entscheidender Bedeutung ist. Dennoch sieht sich dieser zentrale Sektor nach wie vor mit den gewaltigen, gegensätzlichen Herausforderungen der »schnellen Kapazitätserweiterung« auf der einen Seite und der »strengen Schadstoffkontrolle« auf der anderen Seite konfrontiert. Dieses Paradoxon liegt im Zentrum einer nachhaltigen landwirtschaftlichen Entwicklung: Wie kann die steigende Nachfrage nach tierischem Eiweiß gedeckt werden, während gleichzeitig die Umweltbelastung – insbesondere durch Abfallprodukte – minimiert wird?

Der Fall moderner Schweinemastbetriebe in Südkorea dient als eindrückliches Beispiel für dieses globale Dilemma. Diese Unternehmen, von denen viele über Jahrzehnte hinweg tief verwurzelte Erfahrung und Expertise in der Züchtungsbranche gesammelt haben, haben eine kontinuierliche Größenausweitung eingeleitet, um Skaleneffekte zu erzielen und die Wettbewerbsfähigkeit auf dem Markt zu steigern. Diese Expansion hat zwar wirtschaftliche Vorteile, führte jedoch gleichzeitig zu einem drastischen Anstieg der Menge an entstehendem Gülle- und Abwasser. Folglich sehen sich diese Unternehmen mit schwerwiegenden und komplexen Wasserproblemen konfrontiert, die lokale Ökosysteme gefährden und die Einhaltung immer strengerer Umweltauflagen erschweren.

Das Abwasser, das von diesen intensiven Schweinefarmen stammt, ist nicht einfach verdünnter Abwasserabfluss; es handelt sich um einen hochkonzentrierten, mehrfach belasteten Schadstoffcocktail, der eine erhebliche Herausforderung für die Behandlung darstellt. Wichtige Wasserqualitätsparameter erreichen oft alarmierende Werte. Der chemische Sauerstoffbedarf (CSB), ein Maß für die organische Schadstoffbelastung, kann bis zu 6000 mg/L ansteigen, was auf eine enorme Menge an oxidierbarem organischem Material hinweist. Gleichzeitig übersteigt die Konzentration von Ammonium-Stickstoff (NH3-N) häufig 1200 mg/L. Hohe Konzentrationen von Ammonium-Stickstoff sind besonders problematisch, da sie für aquatische Organismen toxisch sind und in empfangenden Gewässern zu Eutrophierung führen können. Neben diesen chemischen Parametern zeichnet sich das Abwasser durch einen hohen Gehalt an suspendierten Feststoffen aus, die hauptsächlich aus unverdauten Futtermittelpartikeln und Schweinemist-Rückständen bestehen. Dieser feste Anteil trägt nicht nur zum hohen CSB bei, sondern erschwert auch die Behandlungsprozesse. Darüber hinaus enthält der Abwasserstrom eine vielfältige und potenziell gefährliche Bandbreite pathogener Mikroorganismen, einschließlich Bakterien, Viren und Parasiten, die aus den Verdauungstrakten der Tiere stammen. Diese Krankheitserreger stellen eine ernsthafte Gefahr für die öffentliche Gesundheit und die Tiergesundheit dar, wenn sie nicht ausreichend inaktiviert werden, und können Wasserquellen kontaminieren sowie Krankheiten verbreiten.

Herkömmliche Methoden der Abwasserbehandlung stoßen bei einem so stark belasteten und komplexen Abwasser oft an ihre Grenzen. Konventionelle Belebtschlammverfahren können durch die hohen organischen und stickstoffhaltigen Belastungen überlastet werden, was zu Systemausfällen und unbeständiger Ablaufqualität führt. Teichsysteme benötigen, obwohl sie verbreitet sind, große Flächen und sind anfällig für Lecks, Geruchsbelästigungen sowie saisonale Schwankungen in der Leistung. Die Einschränkungen dieser konventionellen Verfahren bedeuteten oft, dass landwirtschaftliche Betriebe die Einleitungsstandards nicht einhalten konnten und somit mit Geldstrafen, betrieblichen Einschränkungen und Widerstand aus der Bevölkerung rechnen mussten. Die Herausforderung bestand nicht nur darin, die Abfälle zu behandeln, sondern dies innerhalb der Rahmenbedingungen eines landwirtschaftlichen Betriebs zuverlässig, effizient und kostengünstig zu tun.

Gerade vor diesem anspruchsvollen Hintergrund hat sich die praktische Anwendung und Integration fortschrittlicher Abwassertechnologien, wie beispielsweise des QDEVU-Abwasserbehandlungssystems, als transformative Maßnahme erwiesen. Die Einführung solcher gezielter technologischer Lösungen hat es zukunftsorientierten Unternehmen ermöglicht, ihre defensive Haltung der bloßen "Schadstoffemission" oder einer rein konformitätsbasierten Behandlung zu verlassen und stattdessen zu einem ehrgeizigen, strategischen Paradigma der "umfassenden Ressourcennutzung von Gülle und Abwasser" überzugehen.

Wie zeigt sich dieser bahnbrechende Fortschritt in der Praxis? Die Reise beginnt mit einer robusteren und effizienteren ersten Trennung von festem Gülleanteil und Flüssigfraktion. Fortschrittliche Fest-Flüssig-Trenner, wie Schneckenpressen oder Zentrifugen, werden eingesetzt, um einen erheblichen Teil des festen Güllerückstands zu extrahieren. Diese getrennte feste Fraktion wird nicht mehr als bloßer Abfall betrachtet, sondern als wertvolle Ressource. Sie kann unter kontrollierter Belüftung und Temperatur effizient kompostiert werden, um hochwertigen, stabilen und nährstoffreichen organischen Dünger herzustellen. Dieser Kompost kann abgepackt und verkauft werden, wodurch eine neue Einnahmequelle entsteht und der Bedarf an chemischen Düngemitteln auf umliegenden landwirtschaftlichen Flächen reduziert wird. In einigen fortschrittlichen Systemen werden diese festen Abfälle zudem in anaerobe Vergärungsanlagen geleitet.

Die flüssige Fraktion, die immer noch hohe Konzentrationen gelöster Schadstoffe aufweist, wird anschließend in Systemen wie QDEVU einem mehrstufigen Behandlungsprozess unterzogen. Dieser umfasst typischerweise eine vorbereitende anaerobe Vergärungsstufe. In sauerstofffreien Behältern zersetzen Mikrobenkonsortien die komplexen organischen Moleküle und reduzieren dadurch den CSB- und BSB-Wert (chemischer bzw. biochemischer Sauerstoffbedarf) erheblich. Ein entscheidender Vorteil dieses anaeroben Prozesses ist die Gewinnung von Biogas – einer Mischung hauptsächlich aus Methan (CH4) und Kohlendioxid (CO2). Dieses Biogas ist eine leistungsstarke erneuerbare Energiequelle. Es kann in Generatoren verbrannt werden, um Strom und Wärme für die Betriebsanlagen zu erzeugen, wodurch sich die Energiekosten senken und die betriebliche Unabhängigkeit erhöht. Nach einer Aufbereitung kann es sogar in das Erdgasnetz eingespeist oder als Kraftstoff für Fahrzeuge genutzt werden.

Nach der anaeroben Behandlung durchläuft das Wasser eine Reihe aeroben Prozesse. Hier führen spezialisierte Bakterien in Gegenwart von Sauerstoff die entscheidende Aufgabe der Nitrifikation durch, bei der das giftige Ammonium-Stickstoff zuerst in Nitrit und anschließend in Nitrat umgewandelt wird. Danach folgen anoxische Stufen, die die Denitrifikation ermöglichen, bei der andere Bakterien das Nitrat in harmloses Stickstoffgas umwandeln, das in die Atmosphäre freigesetzt wird. Dieser biologische Stickstoffabbau ist entscheidend dafür, dass das Abwasser sicher entlassen oder wiederverwendet werden kann. Fortschrittliche Membrantechnologien wie Ultrafiltration (UF) oder Umkehrosmose (RO) können als letzter Polierschritt eingesetzt werden, um verbleibende Schwebstoffe, Krankheitserreger und Salze zu entfernen. Das Ergebnis ist Wasser von so hoher Qualität, dass es bedenkenlos in die Umwelt eingeleitet, zur Bewässerung genutzt oder sogar innerhalb des Betriebs für nicht-trinkbare Zwecke – beispielsweise zur Stallreinigung – recycelt werden kann, wodurch frische Wasserressourcen geschont werden.

Daher verändert die Implementierung integrierter Systeme das gesamte Abfallmanagementsystem grundlegend. Der problematische "Abfall" wird systematisch aufgebrochen und in drei wesentliche Ressourcen umgewandelt: nährstoffreicher organischer Dünger aus den Feststoffen, erneuerbare Biogasenergie aus dem anaeroben Prozess und hochwertiges, wiederverwendbares Wasser. Dieser geschlossene, zirkuläre Ansatz löst nicht nur akute Umweltverschmutzungsprobleme – er reduziert chemischen Sauerstoffbedarf (CSB), Ammoniumstickstoff und Keimzahlen deutlich auf konforme Werte –, sondern erhöht auch die Nachhaltigkeit, ökonomische Widerstandsfähigkeit und soziale Betriebslizenz des Betriebs. Er markiert einen grundlegenden Fortschritt, der die Behandlung von Verschmutzung vom Kostenfaktor hin zur Ressourcenverwaltung als Ertragsquelle transformiert und damit einen neuen Standard für die Zukunft der intensiven Tierzucht weltweit setzt.