Projekt 08920/01

Förderschwerpunkt Bioabfallverwertung (1): Substituierung von Mineraldüngern durch Kompost

Projektdurchführung

Bodenökologisches Labor Bremen (BÖL) GmbH
Wilhelm-Herbst-Str. 12
28359 Bremen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Vom BÖL Bremen GmbH wurde ein Dünger auf Kompostbasis entwickelt, der die bodenverbessernden Eigenschaften des Kompostes mit einer Düngewirkung verbindet und der zur Zeit im Markt eingeführt wird. Die ständig steigenden Mengen an anfallenden Komposten aus Bioabfällen erfordern neue Strategien, um eine erfolgreiche Vermarktung zu gewährleisten.
Mit diesem Dünger auf der Basis von Bioabfällen können Mineraldünger zum Teil substituiert werden. Die definierte Freisetzung der Nährstoffe entsprechend den Bedürfnissen der Pflanzen stellt einen wichtigen Aspekt zum Schutz von Grund- und Oberflächengewässern dar, da Auswaschungen vermieden werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZunächst werden Substanzen ermittelt, die zur Umhüllung des Düngers verwendet werden können. Diese Stoffe sollten aus dem Abfallkreislauf stammen, umweltverträglich und biologisch abbaubar sein und eine Verlängerung der Nährstofffreigabe bewirken (3 Monate).
Im Kleinmaßstab werden die Dünger mit verschiedenen Substanzen umhüllt, anschließend erfolgt zunächst eine physikalische Bearbeitung der Chargen (4 Monate). Im Labormaßstab werden Perkolationsversuche durchgeführt, um die Nährstoffdynamik zu untersuchen. In dieser Phase 1 soll die Anzahl der in Frage kommenden Substanzen zur Ummantelung reduziert werden.
In Phase 2 werden die ausgewählten Varianten im Anwendungsversuch näher betrachtet, dabei wird sowohl das Freisetzungsverhalten in das Bodenwasser als auch die Verfügbarkeit der Nährstoffe für Pflanzen untersucht. Im Labor werden die Perkolationsversuche mit den Versuchspflanzen Sommergerste und Ziertabak durchgeführt (2 Monate). Die landwirtschaftliche Verwertung wird im Freiland in Zu-sammenarbeit mit einem Biolandhof bei den Kulturen Kohl und Mais untersucht. Hierbei werden neben der Pflanzenentwicklung auch die Lösung und Verfrachtung der Nährstoffe mittels Saugkerzen ermittelt (4 Monate).
Die gartenbauliche Verwertung des Düngers wird in Zusammenarbeit mit einem Garten- und Landschaftsbaubetrieb auf einer Rasenfläche untersucht.
Nach der Bewertung der Versuchsergebnisse wird eine Substanz zur Ummantelung ausgewählt, die dann in den Produktionsprozeß eingebunden wird.


Ergebnisse und Diskussion

Zur Beurteilung der Wirkung der verschiedenen Ummantelungen in den Pflanzversuchen wurde folgendes Analysenprogramm durchgeführt:
· Pflanzenverträglichkeit und Düngewirkung durch Ermittlung der Biomasse
· Bodenphysikalische Auswirkungen, Messungen des pH-Wertes und des Salzgehaltes in den Eluaten der Pflanzsubstrate
· Pflanzenverfügbare Nährstoffgehalte: Stickstoff, Phosphat, Kalium und Magnesium in den Eluaten der Pflanzsubstrate.
· Kontinuierlich wöchentliche Messungen über 4 Wochen.
· Regelmäßige Messungen zum Abschluß der Pflanzversuche nach etwa 4 Wochen Versuchszeitraum.

Zum Vergleich der Ergebnisse wurden parallel zu den neu ummantelten Düngemitteln auch handelsübliche mineralische Dünger sowie eine 0-Variante in das Untersuchungsprogramm aufgenommen.
Die Düngewirkung der auf Kompostbasis hergestellten organisch - mineralischen Sekundärrohstoffdünger zeigte in allen Düngesteigerungsversuchen sehr gute Ergebnisse.
Schon in den Laborversuchen wurde deutlich, daß die auf Kompostbasis hergestellten Dünger eine we-sentlich verzögerte Freisetzung von Nährstoffen aufwiesen als die parallel angesetzten mineralischen Düngevarianten.
In den folgenden Versuchsreihen wurde in Eluatuntersuchungen die Stickstoffretention bestätigt.
In den abschließenden Feldversuchen auf einem Mais- und Kohlstandort konnte die Messung der Gehalte verfügbarer Nährstoffe in der Bodenlösung ebenfalls diese Grundeigenschaft bestätigen.
Damit wird ein ausgeglicheneres Verhältnis zwischen Verfügbarkeit der Nährstoffe und Bedarf der Pflanzen erreicht.
Freilandergebnisse auf sandigen Versuchsböden weisen darauf hin, daß in der regenreichen Versuchszeit im Spätsommer 1998 Teile des leichtlöslichen Mineraldüngers verloren gingen. Die Nährstoffe der Kompostdünger waren davon weniger betroffen. Diese positive Wirkung der innigen Vermischung und Kompaktierung des organischen Ausgangsmaterials mit mineralischen Nährstoffen wird erst bei stärkerer Wasserbewegung im Boden oder Substrat erkennbar.
Im Laufe der Labor- und Feldversuche konnte mit einer zusätzlichen Umhüllung der Düngekörner leider nur teilweise ein signifikanter Einfluß auf die Freisetzungsraten über einen längeren Versuchszeitraum erreicht werden.
In den vorgestellten Versuchsreihen wurden bevorzugt natürliche Hüllstoffe, wie Chitosan, Gelatine, Wachs, Naturlatex und Shellack verwendet, die sich als nicht hinreichend resistent erwiesen.
Das mikrobiologische Milieu im Boden zerstört die Umhüllung in der Regel innerhalb weniger Tage bzw. Wochen.
Wasserglas oder ähnlich aushärtende Stoffe könnten eine Alternative sein, in der Praxis wird die Hülle jedoch durch Quellvorgänge der organischen Substanz alsbald gesprengt, wie mikroskopische Untersuchungen zeigten.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Im Rahmen einer Informationsveranstaltung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt in Osnabrück wurden die vorläufigen Ergebnisse in Form eine Posters vorgestellt. Ebenso wurde der Dünger auf Kompostbasis auf einer Fachtagung in Gülzow präsentiert.


Fazit

Zur Zeit wird versucht, durch die Erhöhung der Schichtstärken und durch Mischungen einiger der hier vorgestellten Komponenten die Umhüllung mikrobiologisch widerstandsfähiger zu machen und in der Folge auch die Retentionszeiten deutlich zu erhöhen.
Bisher scheiterte in der Regel die Erhöhung der Schichtdicken daran, daß die Düngekörner untereinander zu verkleben beginnen. Mehrmaliges Beschichten mit eingeschobenen Trocknungsintervallen ist eine Lösung, stellt aber einen erhöhten technischen und finanziellen Aufwand dar. Die wirtschaftliche Machbarkeit wird deshalb letztlich über die Zukunft der mit Unterstützung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt im Bodenökologischen Labor Bremen GmbH erarbeiteten Ansatzes entscheiden.