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HAUPTKATEGORIE: KOMPOST UND GÄRREST (UND BIOMASSE)
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Kompost

Kompost ist ein humusartiges Material, das aus der Kompostierung organischer Abfälle infolge der Einwirkung von aeroben Bakterien, Pilzen und anderen Organismen gewonnen wird. Abhängig von der Kompostierungsmethode, der Größe, der Intensität des Vorgangs und dem Eingangsmaterial kann ein großer Bereich von Qualitäten erzeugt werden. Qualitätsaspekte von Kompost sind von größter Bedeutung, um eine ordnungsgemäße Verwendung in der Landwirtschaft zu gewährleisten. Die Bereitschaft der Landwirte, Kompost zu verwenden, hängt eng mit verschiedenen Qualitätsaspekten des Komposts zusammen. Die Kompostqualität bezieht sich auf den Gesamtzustand des Komposts hinsichtlich der physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften. Diese Parameter sind Indikatoren für die endgültigen Auswirkungen des Komposts auf die Umwelt. Die wichtigsten Parameter im Hinblick auf Umweltschutzstandards, öffentliche Gesundheit und den Boden sind insbesondere diejenigen, die sich auf Krankheitserreger, anorganische und organische potenziell toxische Verbindungen und Stabilität beziehen. Die spezifischen Anwendungen für die Kompostverwendung sind Bodenverbesserer, Wachstumsmedien, Unterdrückung von Pflanzenkrankheiten und auch andere Anwendungen.

Kompost wird üblicherweise zur Bodenverbesserung verwendet, um den Gehalt an organischer Substanz und die Fruchtbarkeit zu erhöhen sowie durch die Verbesserung der physikalischen, chemischen und biologischen Bodeneigenschaften. Der Nährwert von Kompost und sein Potenzial zur Verbesserung der Bodenqualität machen ihn optimal für die Landwirtschaft, aber es kann jedoch der Gehalt an toxischen Elementen im Boden unnötig erhöht werden, wenn er in hohen Dosierungen angewendet werden. Komposte haben den Vorteil, dass sie den Gehalt an organischer Substanz im Boden (SOM) signifikant erhöhen können, ein wichtiger Indikator für die Bodenqualität, der in vielen Regionen der Welt im Gegensatz abnimmt. Es gibt viele Verbindungen im Kompost, die den biologischen Prozess im Boden beeinflussen und die physikalischen und chemischen Eigenschaften verbessern. Humate verbessern die Bodenstruktur, wodurch Pflanzenwurzeln leichter eindringen können. Durch die Verbesserung des Wurzelwachstums wird die Stabilität von Bäume erhöht und der Staunässe verringert. Zusätzliche Vorteile der Kompostzugabe zum Boden sind die Förderung der biologischen Aktivität des Bodens, die Verringerung von Erosionsverlusten, die Verringerung der Lagerungsdichte, die Verbesserung der strukturellen Stabilität, der Nährstoffverfügbarkeit und der Pflanzenaufnahme sowie die Erhöhung der Wasserhaltekapazität.

Die Verwendung von Kompost ist auch als Torfersatz interessant, insbesondere nach der jüngst zunehmenden Bedenken über die Torfgewinnung und die Schädigung der natürlichen Lebensräume von Torfland durch die Gartenbauindustrie, die zur Einführung alternativer Substrate führen. Komposte können jedoch kaum allein als Wachstumsmedium verwendet werden. Es ist notwendig, einen Keimtest oder eine Kompostanalyse durchzuführen, um die Eignung zu bestimmen, da Pflanzen aufgrund des übermäßigen Salzgehalts häufig abgetötet oder beschädigt werden.

Gärrest

Gärrest ist eine feuchte Mischung, die aus einem anaeroben Aufschlussprozess gewonnen wird, bei dem Mikroorganismen organische Materialien in Abwesenheit von Sauerstoff abbauen.

Gärrest ist ein Dünger, der alle Nährstoffe und Mikronährstoffe einschließlich Stickstoff, Phosphor und Kalium enthält.
Da bei der anaeroben Verdauung keine Nährstoffe verloren gehen, kann der Landwirt den Nährstoffkreislauf schließen und die Mineralien wiederverwenden. Darüber hinaus kann die organische Substanz im Gärrest den Humusgehalt im Boden aufbauen, was besonders für aride und semi-aride Gebiete mit niedrigem Kohlenstoffgehalt von entscheidender Bedeutung ist. Der Prozentsatz an leicht verfügbarem Stickstoff ist im Gärrest höher als im vergleichbaren organischen Material in seiner Rohform, wodurch sein Düngewert erhöht wird. [1]

[1] Digestate Factsheet - European Biogas Association

Alternative Biomasse

Algen sind eine vielfältige Gruppe von Wasserorganismen, die Photosynthese betreiben können. Entengrütze (die Lemnaceae) ist eine Familie von Wasserpflanzen, die reich an Eiweiß sind. Über die  Algenkultivierung können Nährstoffe in Lösungen zur Erzeugung von Biomasse verwenden werden, die als Tierfutter oder Pflanzendünger genutzt werden können.

HAUPTKATEGORIE: ASCHEN
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Aschen

Asche ist das ausgebrannte feste pulverförmige Rückstandsprodukt nach oxidativer thermochemischer Verarbeitung: oxidative Verbrennung oder halboxidative Vergasungsprozesse.
Asche wird als Flugasche oder Rostasche oder eine Kombination davon charakterisiert, die durch Verbrennung von biobasierten Materialien durch Oxidation gebildet wird. Durch Verbrennung gewonnene Asche kann mit dem Ziel nachbearbeitet werden, Metalle und Metalloide teilweise zu entfernen und die Verfügbarkeit von Pflanzennährstoffen in den Aschekomplexen zu erhöhen. Asche kann aus Verbrennungsanlagen gewonnen werden, die speziell für die Herstellung von Materialien auf Aschebasis zur weiteren Verwendung von Düngemitteln entwickelt wurden, oder sie können Produktionsrückstände sein, die aus einem Prozess resultieren, der darauf abzielt, Abfall zu entsorgen oder ein anderes Primärprodukt (z. B. Energie) zu erzeugen. Erhebliche Mengen Asche werden über Mitverbrennungsanlagen erzeugt, die die Zwecke der Energieerzeugung mit der Abfallentsorgung verbinden, insbesondere für Abfallstoffe mit niedrigem Heizwert oder hohem Feuchtigkeitsgehalt. Die Mitverbrennung ist ein wirtschaftlicher und weit verbreiteter Abfallentsorgungsweg für viele nährstoffreiche Abfälle. [1]

[1] https://susproc.jrc.ec.europa.eu/activities/waste/documents/JRC_Interim_Report_STRUBIAS_recovery_rules.pdf

HAUPTKATEGORIE: STRUVIT UND ANDERE P-PRODUKTE
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Struvit

Struvit (Magnesiumammoniumphosphat) ist ein anorganisches Phosphatmineral mit der Formel: NH4MgPO4 • 6H2O und ca. 22% P2O5-Gehalt aus Fällungsprozessen.

Struvit kristallisiert im orthorhombischen System als weiße bis gelbliche oder bräunlich-weiße Pyramidenkristalle oder in plattenförmigen glimmerartigen Formen.

Magnesiumammoniumphosphat, üblicherweise Struvit genannt, ist das häufigste Salz, das die Rückgewinnung von Phosphor und Stickstoff aus Abwässern ermöglicht. Struvit ist eine weiße kristalline Substanz, die als langsam freisetzender und wertvoller Dünger (5-28-0-10 mg) gilt, da sie unter neutralen und alkalischen Bedingungen schwer löslich, aber in Zitronensäure leicht löslich ist. Struvitfällung wird unter alkalischen Bedingungen erzeugt, wenn die Konzentration von Mg2+, NH4+ und PO43- das Löslichkeitsprodukt überschreitet. [1]

Eine Kombination physikalischer und chemischer Parameter steuert den komplexen Mechanismus der Struvitfällung. Einer der Hauptfaktoren ist der pH-Wert, da er die Konzentration der für die Reaktion verfügbaren freien Ionen ändert. Wenn der pH-Wert steigt, nehmen die Mg2+ - und NH4+ -Konzentrationen ab, da Erstes mit Hydroxiden komplexiert und Zweites seine Flüchtigkeit in Form von Ammoniak (NH3) erhöht. Andererseits steigen die PO43-Konzentrationen mit steigendem pH-Wert. Der pH-Wert ist auch an der Kontrolle der Struvitlöslichkeit beteiligt, welche bei pH-Werten zwischen 9 und 10,7 minimal ist. [2]

Vorteile: relativ hoher Magnesiumammoniumphosphatgehalt von 22%.

Herausforderungen: geringe Wasserlöslichkeit, potenzielle pharmazeutische Rückstände und andere Kontaminationen. [3]

[1] https://ec.europa.eu/eip/agriculture/sites/agri-eip/files/fg19_minipaper_1_state_of_the_art_en.pdf

[2] https://ec.europa.eu/eip/agriculture/sites/agri-eip/files/fg19_minipaper_1_state_of_the_art_en.pdf

[3] Marissa A. de Boer, Uptake of pharmaceuticals by sorbent-amended struvite fertilisers recovered from human urine and their bioaccumulations in tomato fruit (Water Research, volume 133, 15 April 2018, Pages 18-26)

Ausgefälltes Calcium-Phosphat

Ausgefallenes Calciumphosphat bezieht sich auf P-Salze, die Ca2+ enthält, z.B. Ca3(PO4)2, CaNH4PO4 usw., hergestellt durch die Calciumphosphat-Fällungstechnologie.

Die Calciumphosphatfällung ist sehr komplex und beinhaltet verschiedene Parameter. Dies hängt von der Calcium- und Phosphationenkonzentration, der Ionenstärke, der Temperatur, den Ionentypen und dem pH-Wert, aber auch von der Zeit ab.
Wenn der flüssigen Fraktion Calciumhydroxid (Ca(OH)2) zugesetzt wird und der pH-Wert über 10 und die Temperatur (70° C) steigt, fällt Phosphor als Hydroxylapatit (Ca5(PO4)3OH) oder Brushit (CaHPO4 2H2O) aus. Je nach Dosierung können drei verschiedene Ca-Phosphate erhalten werden: das hoch wasserlösliche Monocalciumphosphat (MCP), das in Zitronensäure lösliche Di-Calciumphoshat (DCP) und das kaum lösliche Tricalciumphosphat (TCP). Für die Düngemittelanwendung werden MCP und DCP bevorzugt. [1]

[1] https://ec.europa.eu/eip/agriculture/sites/agri-eip/files/fg19_minipaper_1_state_of_the_art_en.pdf

Phosphorsäure

Phosphorsäure bezieht sich auf Phosphorige Säure, Phosphorsäure, und organische P-Säure, die aus Abfallströmen gewonnen werden.

Ausgefälltes Phosphat

Andere P-Produkte aus mehreren Substraten oder komplizierten Zusammensetzungen, z. P-Adsorbenten.

HAUPTKATEGORIE: BIOKOHLE UND BIO-PHOSPHAT
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Biokohle

Biokohle ist ein bei 450 ° C mit niedriger Temperatur reduzierendes thermisch verarbeitetes kohlenstoffhaltiges Material mit hohem Kohlenstoffgehalt, das aus pflanzlichen oder biobasierten Nebenprodukten auf Zellulosebasis hergestellt wird und ausdrücklich für bodenfunktionale Anwendungen hergestellt wird, die selbst keinen wirtschaftlich bedeutenden Nährstoffgehalt aufweisen aber als Bodenverbesserer wirken.

Das Wort "Biokohle" ist eine Kombination aus "Bio-" wie in "Biomasse" und "Holzkohle" wie in "Holzkohle". Es wird durch Verkohlen/Pyrolysieren von Pflanzen oder biologischen Nebenprodukten durch Erhitzen in Abwesenheit von Sauerstoff erhalten. Verschiedene Arten von Pyrolyseverfahren zur Herstellung von Biokohle, einschließlich langsamer Pyrolyse, schneller Pyrolyse und Flash-Pyrolyse. Derzeit gibt es Verfahren auf dem Markt, die eine energieneutrale Verarbeitung von Schweinegülle oder anderem Dünger zu Biokohle ermöglichen. Dies ist ein stabiles recyceltes Karbonmaterial, das für den Boden vorteilhaft ist und d stabilen Kohlenstoff enthält, der auf den Boden aufgebracht wird. [1]

Der Kohlenstoffgehalt von pyrolysierten Kohle schwankt je nach Ausgangsmaterial und verwendeter Prozesstemperatur zwischen 25% und 95% der Trockenmasse. Zum Beispiel liegt der C-Gehalt von pyrolysiertem Buchenholz bei etwa 85%, während der von Geflügelmist bei etwa 25% liegt. [2]

Es gibt zwei Hauptelemente, die die Qualität der Biokohle beeinflussen: In erster Linie die Qualität der Karbonisierungsprozesstechnik, um das Material effizient thermisch zu verarbeiten und die zugeführte Ausgangsmaterial-Eigenschaften. Biokohle wird zur Bodenverbesserung verwendet, normalerweise zwischen 5 Tonnen/ha und 20 Tonnen/ha, um Bodenverbesserungseffekte zu erzielen.

Die technische und Kosteneffizienz für die Verwendung von pflanzlicher Biokohle zur Bodenverbesserung (vor allem für die Wasser- und Nährstoffretention) hängt stark von der Qualität der Biokohle und den Anwendungsbedingungen ab. Pflanzenbasierte Biokohle hat keinen Düngemittelgehalt von wirtschaftlicher Bedeutung. Pflanzenbasierte Biokohle eignet sich hervorragend zur Bodenverbesserung, was hauptsächlich auf dem hochdosierten Effekt des hohen Wasser- und Nährstoffrückhaltevermögen beruhen. Die Kombination von Biokohle mit Kompost oder einem anderen organischen Dünger ist für die agronomische Leistung am ermutigendsten.

Vorteile: Bio-Nebenprodukte recyceln, Bodenverbesserer - Behandlung - Konditionierungsmittel, Verringerung der Lagerungsdichte des Bodens, Verbesserung der Belüftung und der Wassers - Nährstoffhaltekapazität der Böden bei gleichzeitiger Verringerung der Nährstoffauswaschungsverluste. Die Biokohle ist potenziell „kohlenstoffnegativ“, entzieht der Atmosphäre mehr Kohlenstoff als sie zurückgibt, und mildert den Klimawandel, indem pflanzlicher Kohlenstoff in einer sehr stabilen Form im Boden gespeichert wird, die einer langfristigen Zersetzung widersteht.
Herausforderungen: Da die Einarbeitung von Biokohle in den Boden unwiderruflich ist, müssen nur qualitativ hochwertige, ordnungsgemäß hergestellte und formulierte Materialien angewendet werden.

In einigen Fällen von Biokohle aus Gülle ist eine Überdosierung der Cu/Zn-Konzentration eine Herausforderung. Ab einer hohen Dosis können die Nutzerkosten auch hoch sein, was eine Herausforderung darstellt. Das Risiko des Abfließens, der Winderosion und des Auswaschens von Regen aufgrund des geringen Volumengewicht und der häufig staubiger Pflanzenbiokohle muss bei der Verwendung auf freiem Feld besonders berücksichtigt werden. In Bezug auf die Ausbringmethode ist es wichtig, beim Umgang mit trockener Biokohle vorsichtig zu sein, da diese sehr staubig ist und nicht bei Wind verteilt werden sollte.

[1] https://ec.europa.eu/eip/agriculture/sites/agri-eip/files/eip-agri_fg_nutrients_recycling_final_report_2017_en.pdf

[2] https://susproc.jrc.ec.europa.eu/activities/waste/documents/JRC_Interim_Report_STRUBIAS_recovery_rules.pdf

Bio-Phosphat

Biophosphat ist ein bei 850 ° C mit hoher Materialkerntemperatur reduzierend-thermisch verarbeiteter anorganischer Apatit-Mineral-Kalziumphosphat Dünger biologischen Ursprungs, der aus Tierknochenschrot Mono-Futter in Lebensmittelqualität hergestellt wird.

Biophosphat ist makroporös strukturiert und enthält ca. 92% Mineralien und 8% Kohlenstoff mit über > 30% bis 35% P2O5 eine wirtschaftlich hoch konzentrierte Nährstoffdichte in einer Formulierungen mit kontrollierter Freisetzung. Übliche Anwendungsdosis: 200 kg/ha - 1.500 kg/ha.

Vorteile: wirtschaftlich hohe Nährstoffdichte und niedrige Dosisanwendungsrate, die Makroporöse Struktur, die das mirobiologische Leben des Bodens verbessert, anorganischer Dünger mit kontrollierter Nährstofffreisetzungsleistung, Produkt auf Mono-Futterbasis.
Herausforderungen: Neues Produkt auf dem Markt, das eine höhere Marktanerkennung benötigt.

HAUPTKATEGORIE: WÄSCHEWASSER- UND MINERALISCHE STICKSTOFFKONZENTRATE
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Wäschewasser

Wäschewasser ist das Ammoniakwasser, das aus dem Abfallentfernungs-/Verdampfungsprozess gewonnen wird.

Ammoniumnitrat/-sulfat

Ammoniumnitrat/-sulfat bezieht sich auf die Ammoniumnitrat/-sulfat-Lösung, die aus dem Strippen/Verdampfen + Waschen durch Salpetersäure/Schwefelsäure als Wäscher gewonnen wurde.

Mineralkonzentrat

Mineralkonzentrat ist die konzentrierte mineralische Nährstofflösung, die aus dem Membranfiltrationsprozess von Abfallströmen oder aus einer anderen Separationstechnologie gewonnen wird, die das N im Endprodukt im Vergleich zum Input konzentriert.

Es wurde berichtet, dass Ultrafiltration + Umkehrosmose Mineralkonzentrat produzieren kann, d. H. 0,5-1 Gew .-% (95% Ammoniak), das direkt als NK-Dünger verwendet werden kann. [1]

[1] https://ec.europa.eu/eip/agriculture/sites/agri-eip/files/fg19_minipaper_1_state_of_the_art_en.pdf

Festmist

Wirtschaftsdünger tierischer Herkunft ist eine Mischung aus Kot und Urin, Einstreumaterial (z. B. Stroh, Holzspäne, Sägemehl, Torf), verschüttetem Futter und Trinkwasser sowie Wasser zum Waschen von Böden. Es ist ein wertvoller Dünger, der eine breite Palette von Nährstoffen wie Stickstoff (N), Phosphor (P) und Kalium (K) sowie organischen Kohlenstoff enthält, der von Bodenmikroorganismen genutzt werden kann. Rohgülle kann mit Separationstechnologien verarbeitet werden, die eine feste Fraktion erzeugen, in der ein Großteil des P und der Trockenmasse (TM) sowie erhebliche Mengen des N zurückgehalten werden. Für die Trennung von Flüssigkeiten und Feststoffen stehen verschiedene Technologien zur Verfügung, einschließlich der betriebsinternen Trennung, z. B. Lattenböden mit darunter liegenden Kellern oder Kanälen, natürliche Sedimentation, Trocknung, Verdampfung, Zentrifugation und Drucktrennung wie Schnecken- oder Bandpresse. Um die Trennleistung zu erhöhen, kann Gülle mit Additiven wie Braunkohle, Bentonit, Zeolith, Kristallen, Chitosan und effizienten Mikroorganismen vorbehandelt werden. Abhängig von den Vorbehandlungs- und Trenntechnologien kann der erhaltene Festmist bis zu 90 % organische Stoffe mit reduziertem Volumen enthalten, was zu geringeren Lager- und Transportkosten sowie geringeren Gerüchen und Treibhausgasemissionen führt. Feste Gülle bietet daher ein hohes Potenzial für die Verwendung als organischer Dünger oder zur Bodenverbesserung.

 

Gülle

Wirtschaftsdünger tierischer Herkunft enthält normalerweise einen hohen Prozentsatz an Wasser, das aus Urin, verschüttetem Futter und Trinkwasser sowie Wasser zum Waschen besteht. Während der physikalischen Trennung verbleibt der größte Teil des Wassers in der flüssigen Fraktion zusammen mit den löslichen Nährstoffen, einschließlich Mineral N, Orthophosphat, K usw. Dieser Gülle kann als flüssiger organischer Dünger in der Landwirtschaft verwendet werden. Durch Nachbehandlungen wie Verdampfung und Membranfiltration können die Nährstoffe in Gülle konzentriert und das Volumen reduziert werden, was die Transportkosten spart. Zusätzlich wird durch Ansäuern die THG-Emission von Gülle während der Lagerung, des Transports und der Anwendung verringert. Normalerweise wird Gülle injiziert oder sofort in den Boden eingearbeitet, um die Emissionen zu reduzieren. Aufgrund des relativ niedrigen P und des hohen N & K-Gehalts an Mineralien hat Gülle die Priorität, in Regionen mit hohem P-Gehalt verwendet zu werden oder Einschränkungen bei der P-Anwendung zu haben.

https://link.springer.com/content/pdf/10.1051/agro/2009010.pdf