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In diesem Teil der Serie “Wirtschaftsdüngeraufbereitung” wird auf die biologischen Aufbereitungsverfahren eingegangen. Es werden die Themen Kompostierung, Vergärung, Bio-Wasserfilter, Nitrifikation/Denitrifikation und das P-bac Verfahren behandelt. Da es sich um biologische Aufbereitungsverfahren handelt, sind hauptsächlich verschiedene Mikroorganismen wie zum Beispiel Bakterien an den Reaktionen beteiligt. Es sind neben den biologischen Aufbereitungsverfahren auch über die chemische und physikalische Aufbereitung Artikel auf Klim zu finden, sowie auch eine generelle Einleitung zu der Thematik.
Für die Kompostierung sind vor allem Festmist und Feststoffe sowie Gärreste aus der Biogasanlage geeignet . Die Kompostierung wird deswegen oft auch nach dem physikalischen Aufbereitungsverfahren “Separierung” praktiziert. Die klassische Kompostierung verläuft unter dem Einfluss von Luft. Dank Bakterien werden die zugeführten organischen Materialien in CO₂ ,Wasser und einen Feststoff, welcher dann schlussendlich der eigentliche Kompost ist, zersetzt. Nach der vollständigen Kompostierung kann der Kompost dann ideal als Vollwertdünger genutzt werden, welcher dank enthaltenem Humus die Bodenfruchtbarkeit erhöht.
Das Ziel der Kompostierung von zum Beispiel Mist ist es außerdem, ein effektives Humus-Düngemittel herzustellen, welches nicht stark oder unangenehm riecht, Bodenleben fördert, Bodenstruktur erhält und fördert sowie als Kohlenstoffsenke dient. Außerdem können die Stickstoffverluste nach der Ausbringung reduziert werden und der Boden wird mit Nährstoffen versorgt. Der Hauptnährstoff Kalium ist dabei zu 100 % pflanzenwirksam. Der enthaltene Stickstoff im Kompost ist zum Großteil organisch gebunden und steht daher den Pflanzen nur in recht kleinen Mengen zur Verfügung. Jedoch dient der organisch gebundene Stickstoff der Humusproduktion im Boden. Für genauere Angaben bezüglich der Haupt-Nährstoffgehalte in speziellen Wirtschaftsdüngern hat die Landwirtschaftskammer Schleswig Holstein eine Grafik veröffentlicht.
Bei Kompost ist besonders das C/N-Verhältnis wichtig, da ein weites C/N-Verhältnis dazu führt, dass im Boden eine Stickstoffsperre entsteht, was schlecht für den Boden und die Pflanzen darauf ist. Beim Nutzen von Kompost sollte daher darauf geachtet werden, dass kein frischer Kompost direkt auf das Feld ausgebracht wird, sondern das er vorher gereift wurde. Sollte man sich dennoch entscheiden, frischen Kompost zu benutzen, so sollte man diesen schon im Herbst ausbringen, damit sich die restliche organische enthaltende Substanz bis zum Frühjahr weitgehend abgebaut hat. Für weitere Artikel zum Thema Kompost hat Klim einige Artikel zu Komposttee herausgebracht so zum Beispiel den Artikel Komposttee Wissenswertes oder Komposttee zum Selbermachen.
Grundsätzlich eignen sich sowohl flüssige als auch eher feste Wirtschaftsdünger zum Vergären. Die Vergärung findet in einer Biogasanlage statt. Die Temperaturen der Biogasanlage variieren oft zwischen 37 und 45 °C bei mesophilen Lebewesen und 50-55 °C bei thermophilen. Die Vergärung findet unter anaeroben Bedingungen statt, was bedeutet das ein Luftabschluss herrscht. Bei dem Prozess wird dann die zugeführte organische Masse zu Methan und Kohlenstoffdioxid zersetzt. Vorteile der Vergärung sind zum einen, dass der Dünger teilhygienisiert wird und Tierarzneimittel wie zum Beispiel Tetrazykline zum Teil abgebaut werden können. Auch bleiben die Nährstoffe zu einem Großteil erhalten, die N-Düngewirkung wird erhöht und klimaschädliche Stickstoffoxide und Methangase werden verringert.
Generell wird die Nitrifikation nicht direkt in der Wirtschaftsdüngeraufbereitung angewendet, sondern findet ihre klassische Verwendung in Kläranlagen. Auch findet Nitrifikation/Denitrifikation im Stickstoffkreislauf statt. Das Prinzip wird dennoch kurz erläutert, um das bessere Verständnis der Funktion des Bio-Wasserfilters dazulegen.
Nitrifikation ist die Oxidation von Ammoniak zu Nitrat, welche von Bakterien durchgeführt wird. Im Stickstoffkreislauf kann dieses Nitrat dann von den Pflanzen genutzt werden. Im Artikel “Der Stickstoffkreislauf im Zwischenfruchtanbau” wird noch näher auf die Thematik eingegangen.
Dies ist ein relativ neues Verfahren. Der Dünger muss hierfür zuerst mithilfe des physikalischen Aufbereitungsverfahren, der Separierung, vorbehandelt werden. Nach der Separierung gibt es dann eine feste und eine flüssige Phase. Die feste Phase wird sedimentiert, sodass sich die Nährstoffe Stickstoff, Phosphor und Kalium absetzen können. Die davon verbleibende Flüssigkeit sowie auch die flüssige Phase wird dann in einen Biofilter geleitet, wo die restlichen Nährstoffe durch Nitrifikation und Denitrifikation mikrobiologisch abgebaut werden. Manche der Biofilter sind bewachsen, wodurch die Filter selbst auch Nährstoffe aufnehmen können.
Wie es der Name vielleicht schon erahnen lässt, geht es beim P-bac Verfahren darum, Phosphor zurückzugewinnen. Um das zu erreichen, setzen spezielle Mikroorganismen den Phosphor aus dem Ausgangsmaterial - meistens Klärschlamm - frei. Um Phosphor freizusetzen, bilden die Mikroorganismen zunächst Schwefelsäure, was daraufhin Phosphor, aber auch andere Schwermetalle auflöst. Im Anschluss folgt dann ein biologisches Trennverfahren, um den Phosphor von den anderen Metallen zu trennen. Dabei wird das Element P von den eingesetzten Mikroorganismen aufgenommen, während die Schwermetalle ausgefällt werden. Durch diese Trennung ist es möglich, den Großteil an Phosphor zurückzugewinnen, ohne dass die Konzentration von Schwermetallen im Endprodukt zu hoch ist.