Autorin: Anna Katharina Knollmann

Nährstoffrecycling für eine klima- und ressourcenpositive Landwirtschaft

5.2.2020

Reststoffe aus der Landwirtschaft und der kommunalen Abwasserreinigung stellen aufgrund ihres hohen Aufkommens und ihrer Auswirkungen auf die Umwelt eine Herausforderung dar.
© andreas160578 | pixabay.com
Reststoffe aus der Landwirtschaft und der kommunalen Abwasserreinigung stellen aufgrund ihres hohen Aufkommens und ihrer Auswirkungen auf die Umwelt eine Herausforderung dar.
Im Rahmen des Wachstumskerns abonocare® werden Technologien für das Nährstoffrecycling aus organischen Reststoffen wie, Gülle-, Gärresten oder Klärschlamm entwickelt. Damit lassen sich Produkte wie Phosphat- und Multistoffdünger, Erdsubstrate sowie Saatgut-Komposite für eine nachhaltige Landwirtschaft kostengünstig und ressourcenschonend gewinnen.
Im Rahmen des Wachstumskerns abonocare® werden Technologien für das Nährstoffrecycling aus organischen Reststoffen wie, Gülle-, Gärresten oder Klärschlamm entwickelt. Damit lassen sich Produkte wie Phosphat- und Multistoffdünger, Erdsubstrate sowie Saatgut-Komposite für eine nachhaltige Landwirtschaft kostengünstig und ressourcenschonend gewinnen.
In abonocare® beschäftigt sich das Fraunhofer IKTS mit der Schwermetallabtrennung während der Klärschlammverbrennung mittels keramischer Filter.
© Fraunhofer IKTS
In abonocare® beschäftigt sich das Fraunhofer IKTS mit der Schwermetallabtrennung während der Klärschlammverbrennung mittels keramischer Filter.

In der Landwirtschaft werden zur Ertragssicherung große Mengen an Nährstoffen benötigt. Dabei gehören Phosphor und Stickstoff zu den wichtigsten Düngemitteln. Laut statista wurden in Deutschland in 2017 beispielsweise rund 1,5 Millionen Tonnen Stickstoff-Dünger eingesetzt. Diese sogenannten mineralischen Dünger werden kostenintensiv bergmännisch gewonnen oder auf chemischem Wege produziert. Allein für Stickstoff-Dünger gaben Landwirte und Verbraucher in 2017 rund eine Milliarde Euro aus.

Auf der anderen Seite fallen in der Tierhaltung gleichzeitig punktuell große Mengen organischer Dünger in Form von Reststoffen wie Gülle oder Gärprodukten aus Biogasanlagen an. Laut dem aktuellen niedersächsischen Nährstoffbericht betrug der Gülle- und Gärrestanfall allein in Niedersachsen jährlich rund 58,4 Millionen Tonnen. Dieser ist als Düngemittel sehr wertvoll, verursacht aber aufgrund der lokalen Konzentration Probleme: Beispielsweise wenn Gülle etwa in größerem Umfang auf Ackerflächen ausgebracht wird und von Pflanzen nicht aufgenommen werden kann. Dadurch gehen wertvolle Nährstoffe wie Phosphor und Stickstoff verloren und belasten Atmosphäre und Gewässer.

Der überschüssige Phosphor aus der obersten Ackerschicht wird so in Flüsse und Seen gespült und lässt dort Wasserpflanzen wie Algen extrem wachsen, was das ökologische Gleichgewicht am und im Wasser stört. Darüber hinaus gelangt der überschüssige Stickstoff durch die Bodenschichten ins Grundwasser. Laut Bundesumweltamt hält 18 Prozent des Grundwassers in Deutschland den geltenden Schwellenwert von 50 Milligramm Nitrat je Liter nicht ein. Damit die Trinkwasserqualität aufrechterhalten werden kann, müssen Wasserversorger teure Gegenmaßnahmen ergreifen. Damit könnte zukünftig auch eine Erhöhung der Trinkwasserpreise von bis zu 45 Prozent einhergehen.

 

abonocare® macht bisher verloren gegangene Nährstoffe nutzbar

Der beschriebene Entsorgungsdruck für organische Reststoffe in Überschussgebieten – resultierend aus steigender Nutztierhaltung, fehlenden Ausbringflächen sowie verschärften gesetzlichen Vorgaben – sowie die steigende Nachfrage nach Düngemitteln zur Nahrungssicherung verlangen nach neuen Konzepten.

Um zukünftig Nährstoffe aus Überschussgebieten in Bedarfsregionen nutzbar zu machen, werden im Rahmen des Wachstumskerns abonocare® innovative Technologien und Dienstleistungen für das Nährstoffrecycling aus organischen Reststoffen entwickelt. Damit wird es zukünftig möglich sein, Nährstoffkreisläufe effizient zu schließen.

abonocare® ist ein Zusammenschluss von neun Unternehmen und sechs Forschungsinstituten aus der Region Mitteldeutschland. Das Bündnis wird mit rund 10 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert, um Verfahren für die Aufbereitung, Separation, Konversion und Konfektionierung organischer Reststoffe zu marktfähigen Düngerprodukten zu entwickeln.

 

Darüber hinaus entwickelt das Fraunhofer IKTS Wasseraufbereitungssysteme basierend auf elektrochemischen, sonochemischen und photokatalytischen Prozessen (Advanced Oxidation Processes, AOP). Damit kann Wasser in Trinkwasserqualität erzeugt und als Frischwasseräquivalent in der landwirtschaftlichen Produktion genutzt werden.
© Fraunhofer IKTS
Darüber hinaus entwickelt das Fraunhofer IKTS Wasseraufbereitungssysteme basierend auf elektrochemischen, sonochemischen und photokatalytischen Prozessen (Advanced Oxidation Processes, AOP). Damit kann Wasser in Trinkwasserqualität erzeugt und als Frischwasseräquivalent in der landwirtschaftlichen Produktion genutzt werden.

Keramische Komponenten und Technologien für eine nachhaltige Landwirtschaft

Um Nährstoffkreisläufe auf lokaler Ebene zu schließen, setzt das Fraunhofer IKTS keramische Schlüsselkomponenten und Prozesstechnologien ein. Im Fokus der aktuellen Arbeiten stehen die Schwermetallabtrennung während der Klärschlammverbrennung mittels keramischer Filter, die Ammonium-Extraktion aus Gülle und Gärresten mittels keramischen Membrankontaktoren sowie die Entwicklung biobasierter Flockungsmittel für eine optimale Fest-Flüssig-Trennung. Darüber hinaus kombiniert das Fraunhofer IKTS Filtrations-, Elektrolyse- und Photokatalyseverfahren, um landwirtschaftlich nutzbares Wasser aufzubereiten.

 

abonocare®-Konferenz

Im Rahmen der 1. abonocare®-Konferenz werden in einem intensiven Diskurs zwischen Entwicklern, Anwendern und Behörden unterschiedliche Aspekte aus Forschung und Entwicklung, den rechtlichen Rahmenbedingungen und den Anforderungen beleuchtet. Erste erfolgreiche Beispiele werden ebenfalls vorgestellt.

Wenn Sie die Konferenz als Informationsaustausch- und Vernetzungsplattform im Bereich der organischen Reststoffverwertung nutzen möchten, melden Sie sich unter abonocare® an.

 

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