DE4119504A1 - Kombinierter mineralisch-organischer duenger - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein kombinierter mine­ ralisch-organischer Dünger mit boden- und pflanzen­ düngenden, mineralischen und organischen Nährsub­ straten.

Düngemittel in flüssiger oder fester Form dem Boden zugeführt, erhalten oder erhöhen die Bodenfrucht­ barkeit zum Zwecke der Ertragssteigerung im Pflan­ zenbau entweder in Form von Pflanzennährstoffen, die den Pflanzen als wasserlösliche Salze der Ele­ mente Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium, Ma­ gnesium ebenso wie verschiedene Spurenelemente di­ rekt zugänglich gemacht werden oder als sogenannter Bodendünger die physikalischen Eigenschaften des Bodens (Bodenstruktur, Wasserhaushalt und Luftfüh­ rung) so beeinflußt, daß die Ausnutzung der im Bo­ den vorhandenen Nährstoffe durch die Pflanze geför­ dert wird.

Während durch mineralische Dünger insbesondere die von den Pflanzen in größeren Mengen benötigten Kernnährstoffe wie Stickstoff und Phosphor, die die Pflanze zum Aufbau von Eiweißverbindungen benötigt, Kalium, das den Zelldruck bewirkt und die Pflanze standfest macht, sowie eine wichtige Funktion beim Stoffwechsel einnimmt und Kalzium, das die Pflanze als Gerüststoff benötigt, zugeführt werden, dient Humus, bestehend aus abgestorbenen tierischen oder pflanzlichen Substanzen, die nur einen geringen Ge­ halt an Pflanzennährstoffen aufweisen und in abhän­ gig von der Aktivität der Mikroorganismen im Boden der Pflanze verfügbar gemacht werden, in erster Li­ nie der Verbesserung der physikalischen Eigenschaf­ ten des Bodens. Ebenso wie der Humus ist Kalkdün­ ger, der durch die in Lösung gehenden Kalziumionmen die Bodenstruktur stabilisiert und durch Erhöhung des pH-Wertes im Boden optimale Wachstumsbedingun­ gen schafft, ein Beispiel für einen Bodendünger, der durch seine indirekte pflanzendüngende Wirkung gekennzeichnet ist.

Entsprechend ihres chemischen Aufbaues unterschei­ det man organische Düngemittel, die im wesentlichen aus organischen Stoffen wie Pflanzenrückständen so­ wie tierischen Ausscheidungen bestehen und hauptsächlich in landwirtschaftlichen Betrieben in Form von Stallmist, Jauche, Kompost, Gülle und v.a. oder als Klärschlamm bei der Abwasserentsorgung an­ fallen und mineralische Dünger, die wie beispiels­ weise Kaliumsalze oder Rohphosphate bergmännisch abgebaut und dann industriell verarbeitet werden oder wie beispielsweise Ammoniak, das als Grund­ stoff zur Herstellung von Stickstoffdünger tech­ nisch industriell synthetisiert wird. In vielen Fällen fallen mineralische Dünger als sogenannte "Abfallprodukte" oder "industrielle Nebenprodukte" an, wie beispielsweise Thomasphosphat bei der Stahlherstellung, oder Gips bei der Rauchgasent­ schwefelung.

Da das Pflanzenwachstum primär von der Verfügbar­ keit des Elementes Stickstoff, der von der Pflanze als Ammoniumion (NH₄⁺) und Nitration (NO₃⁻) aufge­ nommen werden kann, begrenzt wird, kommt der Stick­ stoffdüngung bei der Ertragssteigerung im Pflanzen­ bau eine entscheidende Rolle zu. Als Mineraldünger werden diese Ionen in Form von Amiden z. B. Kalk­ stickstoff, Ammoniakdünger wie beispielsweise Ammo­ niumsulfat, Salpeterdünger wie beispielsweise Na­ tronsalpeter und kombinerte Ammoniaksalpeterdünger mit universeller Stickstoffwirkung wie beispiels­ weise Kalkammonsalpeter zugeführt. Diese dissoziie­ ren unter Einwirkung von Wasser und machen so das Nitrat- und Ammoniumion den Pflanzen verfügbar. Industriell synthetisierter mineralischer Stick­ stoffdünger erfordert bei seiner Produktion zur Herstellung der Synthesegase sehr viel Energie, die durch die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen (Kohle, Erdöl, Erdgas) bereitgestellt werden muß, was nicht nur hohe Herstellungskosten verursacht, sondern durch die dabei entstehenden Verbrennungs­ gase die Umwelt belastet. Organische Stickstoffdün­ ger stehen in Form von Stalldung, Jauche und vor allem, bedingt durch die betriebswirtschaftlich ko­ stensenkende, weil arbeitssparende Flüssigentmi­ stung in spezialisierten Viehzuchtbetrieben in Form von Gülle in großen Mengen zur Verfügung. Gülle be­ steht aus einem Gemisch von Kot und Harn von Nutz­ tieren (vor allem Rindern, Schweinen), sowie gerin­ gen Mengen Stroh bzw. Streu, das mit Wasser ver­ setzt ist. Die Pflanzennährstoffe des Kots, der aus Wasser, Darmbakterien, nicht resorbierbaren Nah­ rungsschlacken, Gärungs- und Fäulnisprodukten sowie unverdauten Nahrungsbestandteilen besteht, werden den Pflanzen durch die Mikroorganismen im Boden, deren Aktivität von den physikalischen Eigenschaf­ ten des Bodens bestimmt wird, sukzessive zugänglich gemacht. Das gleiche gilt für die Streu bzw. Stroh­ anteile in der Gülle. Beim Harn hingegen, der als stickstoffhaltiges Endprodukt des Eiweiß- und Nu­ kleinstoffwechsels vor allen Dingen Harnstoff ent­ hält, liegen den Pflanzen stickstoffhaltige Nähr­ stoffe in leicht löslicher und rasch wirkender Form, d. h. als Ammonium- und Nitrationen in hoher Konzentration vor. Gülle ist also aufgrund ihres sehr hohen Stickstoffgehaltes ein hochwertiger und zudem in großen Mengen anfallender Pflanzendünger.

Die hohe Konzentration von Nitraten bzw. die rasche Umwandlung von Güllebestandteilen in Ammonium durch Mineralisation und anschließende Nitrifikation, d. h. Umwandlung der Ammoniumbestandteile in Nitra­ te, führt dazu, daß, verstärkt durch die starken, von der Futterzusammensetzung bestimmten Schwankun­ gen des Gehaltes an Stickstoffverbindungen in der Gülle, ein Überangebot in den Böden vorliegt. Dies hat einerseits zur Folge, daß das Ammonium als ste­ chend riechendes Ammoniak (NH₃) in die Atmosphäre entweicht und damit als Pflanzennährstoff verloren ist, andererseits in Abhängigkeit von den Nieder­ schlagsmengen in das Grundwasser gelangt, wo es ebenfalls für die Pflanze nicht mehr erreichbar ist und sogar in das Trinkwasser gelangt das vom Men­ schen aufgenommen mit Hilfe eines Enzyms im men­ schlichen Organismus in Nitrit umgewandelt wird, das den Sauerstofftransport im Blut verhindert und insbesondere bei Babys und kleinen Kindern zum Tode führen kann. Auch die Pflanzen selbst nehmen bei einem Überangebot von Stickstoffverbindungen Scha­ den. So erhalten Kartoffeln schwarze Flecken, Zucker­ rüben entwickeln einen geringeren Zuckergehalt, in Kopfsalat, Spinat etc. kommt es zu einer erhöh­ ten Anreicherung von Nitraten in den zum Verzehr gedachten Blättern.

Beim Ausbringen der Gülle ist deshalb darauf zu achten, daß die Pflanze aufgrund ihres Wachstums­ standes und ihrer Wurzelentwicklung die zugeführten Stickstoffverbindungen auch aufzunehmen in der Lage ist. Ebenso muß eine Konzentration der Gülle im Bo­ den und auf den Blättern der Pflanzen verhindert werden, da die Bodenorganismen oder die Pflanzen­ blätter selbst absterben. Um dies zu verhindern, muß die Gülle in den Boden eingearbeitet werden oder durch künstliche Wasserzufuhr oder das Nieder­ schlagswasser verdünnt bzw. von den Blättern abge­ waschen werden. Da die Gülle besonders in speziel­ len Großmastbetrieben in großen Mengen ganzjährig anfällt, tritt jahreszeitlich ein Entsorgungspro­ blem auf, wenn man nicht teuren Lagerraum in Form von Tanks oder Gruben erstellt hat bzw. aus ökono­ mischen Gründen nicht erstellen will. Denn nach der in den Bundesländern unterschiedlichen Gülleverord­ nung darf Gülle nur in genau vorgeschriebenen - niedrigen - Mengen ausgebracht werden, und zwar nur in den Monaten, in denen die Pflanzen den Stick­ stoffdünger auch aufnehmen können.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die überschüssige Gülle umweltverträglich und für die gülleerzeugenden Betriebe kostengünstig zu ent­ sorgen.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß mit der Gülle ein Dünger erzeugt wird, der in fester Zustandsform vorliegt und aus Anteilen von Gips und tierischem und/oder menschlichem Kot und Harn besteht.

Der Begriff Gips definiert im Sinne der Erfindung neben dem gesteinsbildenden Mineral (CaSO₄·2H₂O) dem "Verunreinigungen" in geringeren Mengen beige­ mengt sein können, alle chemischen Verbindungen mit den Mineralen CaSO₄·2H₂O, und/oder dem Halbhydrat CaSO₄·H₂O und dem Anhydrit CaSO₄ und die nach Wasserentzug zur Erreichung der festen Zustandsform insbesondere als Salze wie beispielsweise Ammonium­ karbonat oder Ammoniumsulfat vorliegen können.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß die von Tie­ ren und Menschen aus Darm und Blase ausgeschiedenen Verdauungsprodukte, insbesondere die mit Wasser und Streu vermischten tierischen Ausscheidungen in Form von Gülle, die heute aus ökologischen Gründen in gesetzlich vorgeschriebenem, zeitlich eng begrenz­ tem Rahmen als Dünger auf die Felder ausgebracht werden darf und für die landwirtschaftlichen Be­ triebe zu einem mit hohen Kosten verbundenen Ent­ sorgungsproblem wird, bei geringen Kosten umwelt­ verträglich entsorgt werden können. Die an organi­ schen und mineralischen, pflanzen- und boden­ düngenden Inhaltsstoffen reiche Gülle bleibt der Landwirtschaft als billiger Dünger erhalten und wird in der ökologisch wünschenswerten Weise in den natürlichen Kreislauf eingbracht. Darüber hinaus ist eine Möglichkeit geschaffen, die energieaufwen­ dige synthetische Produktion von Stickstoffdünge­ mitteln zu reduzieren, und stattdessen den Stick­ stoffbedarf der Pflanzen mittels dem erfindungsge­ mäßen, auf Güllebasis hergestellte Dünger unabhän­ gig vom Gülleanfall, den Wachstumsphasen und der Wurzelentwicklung der Pflanzen entsprechend zu decken, der zudem leicht dosierbar auf die Felder aus­ gebracht werden kann. Kombiniert mit Gips, der in Kraftwerken bei der Verbrennung von Kohle und Erdöl bei der Rauchgasentschwefelung in großen Mengen an­ fällt und bereits heute aufgrund der großen Menge ebenfalls zu Entsorgungsproblemen führt, erhöht sich der Düngewert der Gülle durch den Kern­ nährstoff Kalzium, das als Bestandteil von CaSO₄·2H₂O in Form von Kalziumionen (Ca⁺-Ionen) in Lösung geht und als Pflanzenkernnährstoff dem Gerüstbau der Pflanzen dient und als Bodendünger den Säure­ grad reduziert. Vorteilhafterweise muß der zum vor­ geschlagenen Zweck verwendete Gips im Gegensatz zu anderen möglichen Verwendungszwecken wie Bau-, Mo­ dell-, Stuck-, Putz- und Estrichgips in der Regel keine aufwendigen Reinigungsverfahren durchlaufen. Demgemäß steht er der Düngerherstellung kostengün­ stig zur Verfügung. Der Gips verleiht darüber hinaus dem in fester Zustandsform vorliegenden Düngege­ misch eine höhere mechanische Festigkeit, indem er den Güllebestandteilen als Gerüststoff dient. In der vorgeschlagenen festen Zustandsform, in der das Wasser zumindest soweit entzogen ist, kann der Kom­ binationsdünger mit den herkömmlichen Düngerstreu­ ern, wie sie für synthetischen Mineraldünger be­ reits in landwirtschaftlichen Betrieben verfügbar sind, ausgebracht werden. Die Gülle mit Hilfe von Gips unter Erhalt des Nährstoffinhaltes in die fe­ ste Zustandsform überführt, gewährleistet eine, ebenso wie der synthetische Mineraldünger, leichte Handhabbarkeit.

Darüberhinaus erübrigt sich bei der festen Zu­ standsform der Einsatz kostspieliger wasserdichter Behälter in Form von Tanks, Gruben, Silos etc. und läßt sich ohne den Einsatz kostenaufwendiger was­ serdichter Transportbehälter in Säcken verpackt auch in kleinen Mengen z. B. für den Klein- und Hob­ bygärtner auf den üblichen Vertriebswegen leicht handhabbar verkaufen. Damit wird die Lagerhaltung und der Transport im Vertrieb erheblich verbilligt und technisch vereinfacht.

Da der Gips-Gülle-Dünger, in dem vor allen Dingen stickstoffhaltige Nährstoffe konzentriert vorlie­ gen, sich in fester Zustandsform bei Wasserein­ wirkung nur langsam löst, erfolgt insbesondere die Abgabe der mineralischen Bestandteile im Gegensatz zur Gülle erheblich verzögert, so daß in dieser Form die Abgabe der Nährstoffe der Aufnahmefähig­ keit der Pflanze eher entsprechen und die in der Gülle enthaltenen Nitrate bei entsprechend hohem Niederschlag bzw. künstlicher Wasserzufuhr nicht oder nur in geringsten Mengen in das Grundwasser eindringen.

Der Dünger kann darüber hinaus in der vorgeschlage­ nen Zustandsform unabhängig vom zu erwartenden Nie­ derschlag ausgebracht werden, da eine Schädigung der Pflanzenblätter, wie bei Benetzung der Blätter durch Gülle der Fall, nicht gegeben ist, da die fe­ sten Bestandteile von den Blättern abgleiten oder abrollen. Die Unabhängigkeit vom Wetter gewährlei­ stet, daß die Ausbringung des Düngers entsprechend den arbeitstechnischen Abläufen des Betriebes, dem Wachstumsfortschritt der Pflanzen und dem Nähr­ stoffzustand des Bodens und nicht nach dem Güllean­ fall bzw. der Erschöpfung der Lagermöglichkeit der Gülle erfolgen kann.

Zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften des Bodens ist es vorteilhaft, dem Kombinationsdün­ ger Pflanzenreste beizumischen, da sie zum einen die Durchlüftung fördern und den Wasserhaushalt verbessern, das Bodenleben (die Aktivität der Bo­ denorganismen) anregen und die Pflanzennährstoffe, die bei ihrer Zersetzung freigegeben werden, stark verzögert und sukzessive abgeben. Abhängig von der Faserlänge der Pflanzenreste tragen diese zur me­ chanischen Festigkeit des Düngegemisches bei.

Um den Zersetzungsprozeß der organischen Bestand­ teile des Düngers in Form von Verwesung bzw. Fäul­ nis oder Gärung zu unterbinden, was zu erheblicher Geruchsbelästigung und zum Entweichen z. B. von Am­ moniak in die Atmosphäre führt und damit den Dünge­ wert abhängig von der Lagerdauer und der Verpac­ kungsform erheblich mindern würde, ist es vorteil­ haft, den Wassergehalt soweit zu reduzieren, daß die an die Feuchtigkeit gebundenen Zersetzungspro­ zesse nicht oder nur erheblich verzögert ablaufen können. Der Wasserentzug kann durch Pressen oder, um den Stickstoffverlust des Düngers durch Verdun­ sten von Ammoniak möglichst gering zu halten, an der Luft unter Zufuhr von Wärme erfolgen.

Zur Erhöhung der Düngewirkung ist es vorteilhaft, dem Dünger weitere Pflanzennährstoffe vor allem in mineralischer Form wie beispielsweise Phosphate oder Kalisalze oder auch bodendüngende Substrate beizumischen und damit dem Dünger vielfältigere Einsatzmöglichkeiten zu verschaffen. Die Zusammen­ setzung des Düngers kann sich dabei sowohl am Nähr­ stoffzustand des Bodens, der im vorliegenden Dünger vor allem durch die Komponente Gips beeinflußt wird, aber auch an dem Nährstoffbedarf der Pflanzen orientieren.

In der bevorzugten Ausführungsform als Granulat wird erreicht, daß beim Ausbringen unter Windein­ fluß im Gegensatz zur Pulverform ein Verwehen des Düngers nicht stattfindet und durch die Wahl der Korngröße des Granulats die Abgabegeschwindigkeit der Nährstoffe beeinflußt werden kann.

Des weiteren eröffnet die Granulatform die Möglich­ keit, das einzelne Granulatkorn mit einer die Was­ serlöslichkeit hemmenden, die zeitliche Verzögerung der Nährstoffabgabe bewirkende Umhüllung zu verse­ hen. Zusätzlich läßt sich diese durch Hinzufügen eines Nitrifikationshemmers in erwünschter Weise reduzieren. In dieser Form kann der Dünger in einer Zeit, in der die Felder problemlos mit Maschinen befahren werden können, als Depotdünger in den Bo­ den eingebracht werden und steht sofort zur Wachs­ tumsphase beispielsweise im frühen Frühjahr, in dem die Felder vor allen Dingen mit Rücksicht auf die Bodenverdichtung und der Gefahr des Einsinkens der Maschinen erst nach Abtrocknen zum Zwecke des Dün­ gerstreuens befahren werden können, den Pflanzen zur Verfügung.

Zur Herstellung des Gülle-Gips-Düngers eignet sich prinzipiell jede pulverisierte chemische und physi­ kalische Bindungsform des Kalziumsulfats, beispielsweise als Anhydrit (CaSO₄), Halbhydrat (CaSO₄·H₂O) oder Hydrat (CaSO₄·2H₂O). Das bei der Entschwefelung von Rauchgasen im Naßverfahren erzeugte Hydrat des Kupfersulfats (CaSO₄·2H₂O) erfordert bei seiner Verwendung abhängig vom Was­ sergehalt der Gülle allerdings einen erhöhten Trocknungsaufwand, d. h. eine längere Trocknungs­ dauer, falls die Trocknung an der Luft erfolgt oder einen höheren Energieaufwand, falls die Trocknung in Trocknungsanlagen bei künstlicher Wärmezufuhr erfolgt. Beim Dispergieren von Anhydrit oder Halb­ hydrat in Gülle läßt sich der Trocknungsaufwand und der damit verbundene Kostenaufwand und Düngerver­ lust durch Entweichen von Ammoniak erheblich ein­ schränken oder bei geringem Wasseranteil der Gülle nahezu vollständig vermeiden, da das ganze Wasser oder ein Teil des Wassers als Kristallwasser im Kristallgitter oder koordinativ gebunden wird. Dadurch steht es im Sinne der Erfindung frei, ein beliebiges Gemisch aus Anhydrit, Halbhydrat oder Hydrat in der Gülle zu dispergieren. Sowohl die Trocknung als auch das gleichzeitige oder anschlie­ ßende mechanische Zerkleinern auf die geforderte Korngröße sollte zur Vermeidung des Düngerverlustes in möglichst kurzer Zeit erfolgen, da das Ammo­ niumion (NH₄⁺) umgesetzt in Ammoniak (NH₃) leicht sublimiert. Aus den gleichen Gründen soll eine mög­ lichst gasdichte Verpackung (Kunststoffsäcke) des Kombinationsdüngers erfolgen.

Bereits während des Dispergierens des Anhydrits, Halbhydrats oder Hydrats oder eines Gemisches der­ selben in der Gülle sind in der Regel weitere mine­ ralische Pflanzennährstoffe wie Phosphate, Kalium- und Magnesiumsalze entsprechend dem Anwendungszweck des Düngers beimengbar.

Claims (8)

1. Kombinierter mineralisch-organischer Dünger mit boden- und pflanzendüngenden, mineralischen und or­ ganischen Nährsubstraten, dadurch gekennzeichnet, daß der in fester Zustandsform vorliegende Dünger aus Anteilen von Gips und tierischem und/oder men­ schlichem Kot und/oder Harn besteht.

2. Dünger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünger Pflanzenreste enthält.

3. Dünger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dünger einen den Zersetzungspro­ zeß der organischen Bestandteile zumindest weitge­ hend unterbindenden Wassergehalt aufweist.

4. Dünger nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dünger weitere mineralische und/oder organische Nährsubstrate enthält.

5. Dünger nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dünger in Form eines Granulats vorliegt.

6. Dünger nach Anpruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Granulat einen Nitrifikations­ hemmer enthält und/oder eine die Wasserlöslichkeit hemmende Umhüllung aufweist.

7. Verfahren zur Herstellung des Düngers nach An­ spruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man
a) pulverförmiges Anhydrit (CaSO₄) und/oder Halbhydrat (CaSO₄·H₂O) und/oder Hydrat (CaSO₄·2H₂O) in Gülle oder Jauche dispergiert
b) dann der Dispersion das Wasser entzieht (Trock­ nung)
c) und gleichzeitig oder anschließend den erhärteten Dünger mechanisch zerkleinert.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Gemisch im Verfahrensschritt a) wäh­ rend des Dispergierens weitere düngende und/oder nitrifikationshemmende Substanzen beigemengt wer­ den.