DE4332393A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Stabilisieren von Pflanzennährstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stabilisieren von Wasser und Pflanzennährstoffen im Boden sowie die Verwendung von Papierfasern.

Papier wird heute in großem Umfang verbraucht. Als wichtiges Mittel zur Informationsverbreitung ist Papier heute nicht mehr wegzudenken. Papier ist mittlerweile der zweitgrößte Bestandteil des in bundesweiten Haushalten entstehenden Hausmülls.

Aus diesem Grund ist man bestrebt, das anfallende Altpapier in zunehmendem Maße zu recyceln. Dabei besteht jedoch das Problem, daß sich Altpapier nur teilweise wiederverwerten läßt. Zeitungspapier läßt sich beispielsweise nur zu etwa 68% wiederverwerten.

Es besteht daher ein dringendes Bedürfnis, geeignete Metho­ den zu finden, Altpapier in sinnvoller Weise wiederzuverwer­ ten.

Andererseits ist in den letzten Jahrzehnten in der Landwirt­ schaft aufgrund arbeitswirtschaftlicher Vorteile das Aus­ bringen von Festmist auf die Äcker durch das Ausbringen von Flüssigmist ersetzt worden. Die gleichmäßig feine Verteilung dieser Flüssigkeiten führt jedoch zu hohen Ammoniak-Verlu­ sten und damit zu einer starken Belastung der Umwelt.

Darüber hinaus hat sich herausgestellt, daß der hohe BSB (Biochemischer Sauerstoffbedarf) -Gehalt der Gülle angren­ zende Gewässer bei der Ausbringung der Gülle auf Äcker in Mitleidenschaft ziehen kann. Dies kann zur Trinkwasserbe­ einträchtigung, einer Trinkwasserverseuchung oder gar zu einem Fischsterben führen. Aus diesem Grund hat der bundes­ deutsche Gesetzgeber versucht, mit Hilfe von sogenannten Gülleverordnungen hiergegen Eingriffe vorzunehmen. Danach darf die Gülle nur noch in bestimmten Zeitabschnitten auf die Äcker ausgebracht werden, wodurch jedoch die Gefahr einer Überdüngung besteht.

Aus der DE-38 28 873 A1 ist bereits ein Verfahren zur Her­ stellung von Dünger aus imprägnierten Altpapierschnitzeln bekannt. Dort werden die Papierschnitzel mit wachstumsför­ dernden Substanzen, wie z. B. Gülle aus städtischen Abwässern oder Tiergülle, imprägniert und anschließend getrocknet. Die zwingend vorzusehene Trocknung erfolgt in einem Temperatur­ bereich von 100°C, um einen Pasteurisierungseffekt zu erzielen, durch den der gefährliche Teil der Pilze, Bakte­ rien und Viren der Gülle abgetötet wird. Das zur Herstellung des Düngers verwendete Papier wird mit geeigneten Vorrich­ tungen zu Papierschnitzeln zerkleinert, wie diese beispiels­ weise zum Unleserlichmachen von Schriftstücken bekannt sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem das in großen Mengen anfallende Altpapier ebenfalls in sinnvoller Weise wiederverwertet werden kann, wobei darauf geachtet werden soll, daß das wiederverwertete Altpapier möglichst schnell zersetzt und damit als Naturstoff dem natürlichen Kreislauf rückgeführt wird.

Diese Aufgabe wird für das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1 und für die Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 9 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die Erfindung beruht also im wesentlichen darauf, zum Stabi­ lisieren von Wasser und Pflanzennährstoffen zunächst das Altpapier in Papierfasern zu zerteilen. Das zerfaserte Papier wird mit Wasser oder eine Flüssigkeit enthaltende wachstumsfördernden Substanz vermischt, um ein streufähiges Material zu erlangen. Dieses streufähige Material aus zerfa­ sertem Papier bzw. Papierfasern und wachstumsfördernder Substanz bzw. Wasser wird dann direkt auf den Boden aus- oder in den Boden eingebracht.

Der wesentliche Unterschied zum Stand der Technik liegt darin, daß das verwendete Altpapier nicht nur in kleine Papierschnitzel, sondern in Papierfasern zerlegt wird. Darüber hinaus wird das Mischprodukt aus Papierfasern und wachstumsfördernder Substanz bzw. Wasser direkt auf dem Boden ausgebracht und der im Stand der Technik notwendige Trocknungsvorgang nicht durchgeführt.

Die Verwendung von zerfasertem Papier erlaubt ein großes Aufsaugvermögen. Hierdurch kann die Papierfaser als Stabili­ sator von Wasser und Pflanzennährstoffen im Boden verwendet werden. Darüber hinaus läßt sich eine Verminderung der Emission bzw. der Auswaschverluste und damit eine Schonung des Grundwassers herbeiführen, wenn die Papierfasern auf den Boden ausgebracht werden. Durchgeführte Versuche zeigten, daß für das erfindungsgemäße Verfahren Zeitungspapier im Vergleich zu Wellpappe und Eierkartons das größere Saugver­ mögen besitzt.

Daß sich zerfasertes Papier bzw. Papierfasern aus Zeitungs­ papier, Telefonbüchern o. ä. aufgrund ihrer Saugfähigkeit sehr gut als Stabilisator für Pflanzennährstoffe und für das Wasser im Boden eignen, zeigten auch zwei Versuche, anhand derer überprüft werden konnte, wie sich Papierfaser in der Wasser- und Nährstoffhaltefähigkeit gegenüber Naturtorf und reinem Blähton unterscheidet. Ein Lysimeterversuch, bei dem Kresse in verschiedene Behälter mit unterschiedlichem Boden­ material ausgesät wurde, ergab folgendes. In einem ersten Behälter wurden 1000 g Tongranulat und 1000 g Wasser einge­ bracht. Es konnte ein Sickerwasser von 460 g Wasser und damit ein Sickerwasseranfall von 230% festgestellt werden. Der zweite Behälter wurde mit 900 g Tongranulat, 100 g Naturtorf und 1000 g Wasser gefüllt. Es stellte sich ein Sickerwasser von 360 g und damit ein Sickerwasseranfall von 180% ein. Der dritte Behälter wurde mit 900 g Tongranulat, 100 g zerfasertem Papier und 1000 g Wasser gefüllt. Als Sickerwasser wurden 200 g festgestellt und damit lediglich 100% Sickerwasseranfall. Dies zeigt deutlich die Überlegen­ heit in der Wasserhaltefähigkeit der mit dem zerfaserten Papier vermischten Tongranulatmasse.

Darüber hinaus hat sich auch herausgestellt, daß das Halte­ vermögen von Pflanzennährstoffen durch Einsatz der Papierfa­ ser gemäß der Erfindung wesentlich erhöht ist. Als Haltever­ mögen stellten sich bei den erwähnten Behältern folgende Werte für die Pflanzennährstoffe Stickstoff, Phosphor und Kalium ein:

Darüber hinaus führten weitere Versuche zu dem Ergebnis, daß das zerfaserte Papier bzw. die Papierfaser zur Bindung von Geruchsstoffen geeignet ist. So ist es möglich, die Gülle von verschiedenen Tierarten ebenso wie Hühnermist und nicht eingedickten Klärschlamm nahezu geruchsfrei zu machen, sofern diesen Substanzen das zerfaserte Papier beigemengt wird.

Durch den Zusatz von zerfasertem Zeitungspapier entsteht aus den genannten Stoffen, einschließlich Kalzium-Schlamm und Biomüll, vorzugsweise aus Schinkenräuchereien, eine krümeli­ ge, streubare Substanz, welche leicht mit der Hand bzw. mit einem Stalldungstreuer ausgebracht werden kann. Anzumerken ist, daß hierbei die Belastung des Bodens mit Schwermetallen und organischen Schadstoffen gering ist. So hat eine Unter­ suchung eines aus Zeitungspapier gewonnenen Probefaserstof­ fes an der staatlichen landwirtschaftlichen Untersuchungs- und Forschungsanstalt Augustenberg ergeben, daß das zerfa­ serte Zeitungspapier pro Kilogramm folgende Bestandteile in Milligramm aufwies:
Cadmium 0,99; Blei 8,3; Nickel 4,6; Chrom 11,3;
Quecksilber < 0,01; Kupfer 8,1 und Zink 50.

Es hat sich herausgestellt, daß bei Vermischung der Papier­ fasern mit wachstumsfördernden Substanzen, wie Gülle oder dgl., die anfallenden Düngestoffe die Umwelt kaum belasten. Dadurch läßt sich das Mischprodukt aus Papierfasern und Wasser bzw. Papierfasern und wachstumsfördernden Substanzen auch auf landwirtschaftliche Flächen in Wasserschutzgebie­ ten, auf Waldflächen, in Reb- und Obstanlagen sowie in Gartenbaubetrieben gut verwenden.

Die Stabilisierung von wachstumsfördernden Substanzen mit Hilfe von Papierfasern ermöglicht es darüber hinaus, Gruben­ raum zu sparen und Stickstoffverluste zu verringern. Dies macht die Düngung wesentlich umweltfreundlicher sowohl hinsichtlich von Emissionen als auch beim Eintrag ins Grund­ wasser. Der Landwirt kann durch Anwendung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens auch den Zukauf von teurem Stickstoffdünger vermeiden. Damit wird gleichzeitig die biologisch-organische Landbewirtschaftung erleichtert. Die auf den Boden ausge­ brachte Papierfaser fördert die Humusbildung im Boden und regt das Wurzelwachstum an, wodurch die Bodenerosion in wirksamer Weise verringert werden kann.

Bisher durchgeführte Versuche sowohl im Gewächshaus als auch in Freiflächen der Land- und Forstwirtschaft sowie im Obst­ anbau zeigten günstige Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verfahrens. So konnte festgestellt werden, daß sich die krümeligen, erdähnlichen Düngerstoffe (35% T + 65% H₂O) gut ausstreuen lassen und die Umwelt nicht belastet wird. Das zerfaserte Papier zersetzt sich insbesondere auf Ackerböden, aber auch im Grünland, sehr schnell. Es trägt darüber hinaus zur Bodenlockerung und Wasserspeicherung bei. Durch die gleichmäßige Nährstoffabgabe (Stickstoffbindung) entwickelt sich ein gleichmäßiges Wachstum der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Pflanzen. Es kamen beispielsweise Winterweizen, Wintergerste, Sommergerste, Winterraps, Sommerraps, Triticale, Obst-, Wald-, Rebbau- und Rasenpflanzen zum Einsatz. Bei Anwendung des erfindungsge­ mäßen Verfahrens auf ein Weizenfeld, auf das stabilisierte Rindergülle ausgebracht wurde, wurde ein gleichmäßiges Wachstum des Weizens beobachtet. Bei einem Düngungsversuch mit stabilisiertem Kalzium-Material stellte sich eine starke Entwicklung verschiedener Kleearten sowie der Untergräser ein. Durchgeführte Forstversuche zeigten, daß sich junge Tannen und Fichten nach der Düngung mit stabilisiertem Kalzium-Material schnell erholten und trotz bereits vorhan­ dener dürrer Äste wieder stark austrieben. Schließlich bewies ein intensiv durchgeführter Rasendüngungsversuch mit stabilisiertem Kalzium-Material und Rindergülle, daß der Stickstoff im Boden langsam und gleichmäßig zur Wirkung kommt.

Es ist demnach festzustellen, daß zerfasertes Papier bzw. die Papierfaser als Stabilisator für Pflanzennährstoffe im Boden und zur Wasserhaltefähigkeit bestens geeignet ist. Die durch die Verwendung von Papierfasern beim Vermischen von Gülle erreichbare hohe Geruchsbindung bzw. Ammoniakbin­ dung trägt auch dazu bei, die Emissionen dieser Stoffe zu verringern und den Nitrateintrag ins Grundwasser zu reduzie­ ren. Hierdurch wird ein Schutz des Trinkwassers bzw. Bodens erreicht.

Mit Hilfe von Zerreibemühlen, die vorzugsweise fahrbar ausgeführt sind, ist es zukünftig möglich, die anfallenden flüssigen organischen Düngestoffe an Ort und Stelle durch fein zerschreddertes Zeitungspapier zu stabilisieren, was einen wesentlichen Beitrag zum Umweltschutz leistet. Als geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat sich eine fahrbare Zerreibemühle mit Papiershredder und Zerkleinerungsvorrichtung erwiesen, durch welche die Papier­ fasern herstellbar sind.

Bei den angelegten Düngungsversuchen wurden pro Quadratmeter zu düngendem Boden etwa 150-500 g mit Papierfasern stabi­ lisierte Gülle bzw. nicht eingedickter Klärschlamm oder Kalzium-Schlamm eingesetzt.

Zusammenfassend kann also festgehalten werden:

Durch das intensive Zumischen von Papierfasern zu den ge­ nannten, Flüssigkeit enthaltenden Stoffen und dem damit verbundenen Trocknungseffekt kann ohne Energiezufuhr die Trockensubstanz des Mischproduktes angehoben werden. Es ergibt sich ein streufähiges Material, in dem die Geruchs­ stoffe, insbesondere Ammoniak, gut gebunden sind. Eine Belastung der Umwelt wird hierdurch reduziert, da kein Ammoniak an die Umgebung abgegeben und Nitrat im Boden stabilisiert wird.

Claims (10)

1. Verfahren zum Stabilisieren von Wasser und Pflanzennähr­ stoffen im Boden, dadurch gekennzeichnet, daß das Papier zunächst zerfasert wird, anschließend Wasser oder eine Flüssigkeit enthaltende wachstumsfördernde Substanz zur Erlangung eines durch das Aufsaugvermögen der Papierfa­ sern streufähig gewordenen Materials zugemischt und dieses streufähige Material unmittelbar auf oder in den Boden ausgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das streufähige Material aus Papierfasern und wachstums­ fördernder Substanz oder Wasser per Hand oder Stalldung­ streuer ausgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die wachstumsfördernde Substanz direkt an ihrem Entstehungsort mit den Papierfasern vermischt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wachstumsfördernde Substanz Gülle, insbesondere Rindergülle, Schweinegülle, Hühner­ gülle oder eine Kombination hieraus ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wachstumsfördernde Substanz Hühnermist ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wachstumsfördernde Substanz Klärschlamm ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wachstumsfördernde Substanz Kalzium-Schlamm, insbesondere aus Schinkenräuchereien, ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierfasern aus Altpapier hergestellt werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zerreibemühle vorgesehen ist, durch welche Papierfasern und die wachstumsfördernde Substanz oder Wasser zu einem streufähigen Material stabilisierbar ist.

10. Verwendung von Papierfasern als Stabilisator von Pflan­ zennährstoffen und Wasser.