Projekt 01766/01

Förderschwerpunkt Bioabfallverwertung: Neue Techniken zur Überprüfung der Phytohygiene bei der Bioabfallkompostierung

Projektdurchführung

PlanCoTec
Karlsbrunnenstr. 11 b
37249 Neu-Eichenberg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Erfahrungsgemäß werden über die getrennte Sammlung biogener Abfälle eine Vielzahl von pflanzlichen Schaderregern erfaßt. Damit das Produkt Kompost keinen potentiellen Vektor für die Verbreitung von Pflanzenkrankheitserregern darstellt, muß die Kompostierung eine sichere Hygienisierung gewährleisten. Ziel des Projektes war es zum einen, genaue Kenntnisse über die Abtötungsmechanismen von Pflanzenkrankheitserregern und Pflanzensamen während des Kompostierungsprozesses zu gewinnen, zum anderen wurden vorhandene Testverfahren zur Routineprüfung von Kompostierungsanlagen verbessert und neue Methoden zum Nachweis von Phytopathogenen entwickelt.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUntersuchungen zur Tenazität von ausgewählten Pflanzenkrankheitserregern und Samen gegenüber chemisch-physikalischer Umweltbedingungen (Temperatur, Feuchtegehalt) wurden unter Laborbedingungen durchgeführt. Anhand der gewonnenen Ergebnisse, wurden mit den getesteten Organismen, die sich durch eine hohe Widerstandsfähigkeit auszeichneten, Untersuchungen unter kontrollierten Kompostierungsbedingungen durchgeführt, um genaue Aussagen über die Abtötungsmechnismen unter kontrollierten Praxisbedingungen zu erhalten.
Eine Erhebung der Situation der Phytohygiene wurden an einem relevanten Quersschnitt von Kompostierungsverfahren vorgenommen. Die Prüfungen fanden unter Verwendung der Testorganismen Plasmodiophora brassicae, Tabak-Mosaik-Virus und Tomatensamen in Kompostierungsanlagen unter Praxisbedingungen statt. Die Verfahren offene Mietenkompostierung, gekapselte Mietenkompostierung mit automatischen Umsetzaggregat, Trommelkompostierung mit anschließender Mietenkompostierung, Boxenkompostierung ohne und mit Materialdurchmischung sowie anschließender Mietenkompostierung, das Brikollare-Verfahren und die sogenannte Flächenkompostierung wurden geprüft.
Darüber hinaus fand eine Weiterentwicklung von bereits bestehenden Prüfverfahren zum Status der Phytohygiene statt. Eine immunologische Methode (ELISA) zum schnellen Nachweis von Plasmodiophora brassicae wurde entwickelt.


Ergebnisse und Diskussion

Die höchste Wärmeverträglichkeit aller untersuchten Organismen wies Tabak-Mosaik-Virus auf. Allerdings besitzt dieser Organismus im Vergleich zu anderen Phytopathogenen (bodenbürtige Schadorganismen) eine geringere Widerstandsfähigkeit gegenüber mikrobiellem Abbau.
Unter Modellkompostierungsversuchen fand eine weitgehende aber keine vollständige Inaktivierung von Tabak-Mosaik-Virus unterhalb einer Prozeßtemperatur von 60 °C innerhalb von fünf Wochen statt. Für die Überlebensfähigkeit des Erregers P. brassicae konnten noch keine eindeutigen Ergebnisse erzielt werden. Unter nahezu identischen Kompostierungsbedingungen fand einerseits innerhalb einer einwöchigen Versuchsdauer eine vollständige Eliminierung statt, anderseits war P. brassicae nach einer Versuchszeit von 14 Tagen im Biotest noch nachweisbar. Eine Streuungsursache der erzielten Ergebnisse könnte die Inhomogenität des Erregermaterials sein. Der Testorganismus Tomatensamen reagierte in den Kompostierungsversuchen sehr einheitlich. Bei einer Temperatur von 50 °C und einer Verweilzeit von einer Woche verloren die Samen ihre Keimfähigkeit vollständig.
Untersuchungen in Form von Prozeßprüfungen nach LAGA M 10 unter Verwendung der Testorganismen P. brassicae, Tabak-Mosaik-Virus und Tomatensamen in Kompostierungsanlagen mit unterschiedlicher Rottetechnik zeigten, daß bei sachgerechter Rotteführung und bei eine praxisüblichen Rottezeit von 6 - 16 Wochen eine weitgehende bis vollständige Eliminierung der eingeschleusten Testorganismen stattfand. Weitergehende Untersuchungen mit wesentlich kürzeren Rottezeiträumen (1 - 6 Wochen) zeigten, daß die für eine zufriedenstellende Inaktivierung direkt wie indirekt (z. B. über die Beeinflussung der biologischen Aktivität) relevanten Faktoren, insbesondere Temperatur, Wassergehalt, Sauerstoffversorgung, C/N-Verhältnis und Rottezeit optimal einzustellen sind. Der Wechselwirkung zwischen den einzelnen Faktoren kommt ebenfalls eine bedeutende Rolle zu. Einen wesentlichen Einfluß auf die hygienisierende Wirkung übt darüber hinaus die Homogenität des Rottegutes aus und damit die Entwicklung der o. g. Inaktivierungsfaktoren in den unterschiedlichen Rottebereichen bei der Praxiskompostierung.
Die erzielten Untersuchungsergebnisse zur sogenannten Flächenkompostierung zeigten, daß diese Maßnahme der Behandlung die Anforderungen an die Phytohygiene gemäß LAGA-Merkblatt M 10 nicht erfüllen kann. Hingegen wurde bei den Untersuchungen der Hausgartenkompostierung unter günstigen jahreszeitlichen Bedingungen (bei höheren Außentemperaturen) eine weitgehende Elimierung der vorab genannten Testorganismen erreicht.
Bei der Optimierung des Biotests für P. brassicae konnte eine abgesicherte Verringerung des Standardfehlers erzielt werden, wenn die Pflanzenzahl von 4 Jungpflanzen auf 16 vorgekeimte Samen je Prüfsubstrat erhöht wurde. Eine Verkürzung der Versuchsdauer von 6 auf 4 Wochen führte ausschließlich bei einem sehr hohen Infektionspotential zu aussagefähigen Testergebnissen. Bei der Suche nach alternativen Nachweispflanzen konnte keine empfindlichere Pflanzenart als Sarepta-Senf (Sorte Vittasso) identifiziert werden.
Eine enzymimmunologische Nachweismethode (ELISA) konnte für den biotrophen Erreger P. brassicae entwickelt werden. Es gelang, ein polyklonales Antiserum gegen diesen Erreger herzustellen. Im Sensitivitätstest reagierten die gewonnen Antikörper bis zu einer Sporendichte von 102/ml positiv. In Kreuzreaktionstests erwiesen sie sich als ausschließlich spezifisch für P. brassicae. Mit diesen spezifischen Antikörpern kann der Pilz schon in 3 Wochen alten infizierten Pflanzen bis zu einer Inokulumdichte von 7 x 102/g nachgewiesen werden.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

5. Hohenheimer Seminar, Universität Hohenheim, Okt. 1994
1. International Symposium Biological waste management - a wasted chance?, Bochum, März 1995
53. ANS Informationsgespräch: Hygieneaspekte bei der biologischen Abfallbehandlung, März 1996
2. BMBF-Statusseminar Neue Techniken zur Kompostierung in Hamburg, Nov. 1996


Fazit

Das F&E-Vorhaben hat mit vielen neuen Erkenntnissen wesentliche Unklarheiten im Bereich der Phytohygiene der Bioabfallkompostierung beseitigt. Dadurch wurde es ermöglicht, eine klareres Bild dieses von Seiten der pflanzenbaulichen Kompostverwerter immer wieder hinterfragten Bereiches zu zeichnen. Dies gilt für die aktuell verwendeten Prüfsysteme, die zugrundeliegenden einzelnen Testmethoden, die Widerstandsfähigkeit relevanter Pathogene während der Kompostierung und natürlich auch für den Status der Phytohygiene in den praxisrelevanten Verfahrensbereichen (Kompostanlagen, Hausgartenkompostierung, Flächenkompostierung). Durch die kontinuierliche Integration der gewonnenen Ergebnisse in die Gremienarbeiten bei der Erstellung aktueller Regelwerke zur Bioabfallkompostierung hat das F&E-Vorhaben auch eine direkte Praxisumsetzung erfahren.