Effizient düngen: Angepasste Stickstoffgehalte in Düngern

Stickstoff – ein Wert- und Problemstoff

Für die Landwirtschaft ist Stickstoff als Pflanzennährstoff essenziell. Gülle und Gärprodukte aus Biogasanlagen sind wichtige Stickstoffträger. Hohe Produktionsmengen können und dürfen jedoch nicht im gesamten Jahresverlauf auf Fel­der ausgebracht werden. So muss die Stickstoff­fracht aus dem Herbst bis zum Frühjahr zwi­schengelagert werden. Hierfür sind große Güllelager notwendig. Mit Beginn des Pflanzen­wachstums im Frühjahr werden dann in kurzer Zeit sehr große Nährstoffmengen ausgebracht, was eine hohe Belastung für die Fläche und den Maschinenpark bedeutet.

Stickstoffgehalt gezielt verändern

Im Projekt »N-Shift« wurden zwei Verfahren erprobt, um den Stickstoffgehalt in Gärprodukten so zu beeinflussen, dass eine optimierte Herbst-und Frühjahrdüngung erfolgen kann. Via Kreis­laufstrippung bzw. Membrankontaktorverfahren fand eine Übertragung von Ammoniak von einer Teilmenge Gärprodukt auf eine andere Teilmenge statt. Dabei wurden Temperatur und pH-Wert variiert, um die Löslichkeit des Ammo­niaks und somit die Triebkraft für den Stoff­übergang gezielt zu beeinflussen.

Kreislaufstrippung

Bei der Strippung erfolgt ein aktiver Austausch von Strippgas zwischen zwei Reaktoren in einem geschlossenen Kreislauf. Im basischen Austragsreaktor nimmt das Strippgas Ammo­niak aus dem Gärprodukt auf. Im sauren Eintragsreaktor wird Ammoniak aus dem Strippgas als Ammonium im Gärprodukt gelöst. Je nach eingestellten Milieubedingungen und Intensität der Strippung konnten pro Stunde bis zu 3,2 % der Ammoniakfracht übertragen werden.

Membrankontaktor

Beim Membrankontaktor werden beide Gärproduktteilmengen durch eine hydrophobe keramische Membran getrennt. Diese darf von Flüssigkeit nicht benetzt werden und nur den gasförmigen Transport von Ammoniak erlauben. Die entwickelten Membranen zeigten dau­erhaft hydrophobe Eigenschaften und verhinderten eine Vermischung der flüssigen Phasen wirksam. In der aufnehmenden Phase wurden 3-mal höhere Ammoniakkonzentrationen im Vergleich zur abgebenden Phase erreicht.

Vorteile für die Düngung

Der im Projekt erzeugte Herbstdünger zeichnet sich durch sehr geringe Stickstoffgehalte (insbesondere NH₃), Phosphorfixierung und basische Eigenschaften (Kalkersatz) aus. Der Frühjahrsdünger enthält hohe Konzentrationen an verfügbarem Stickstoff und Phosphor. So kann im Herbst mehr Masse ausgebracht werden, was Lagerkapazität spart. Insgesamt wer­den die Stickstoffverluste deutlich gesenkt und die Pflanzen zielgenau gedüngt.