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Den Phosphor-Kreislauf schließen mit Dünger aus der Kläranlage

Phosphor ist für das Pflanzenwachstum wichtig, im Ökolandbau ist der Nährstoffkreislauf beim Phosphor derzeit aber noch nicht geschlossen. Phosphor-Recyclingprodukte stehen als nachhaltige Alternative zur Verfügung, müssen aber erst für den Ökolandbau zugelassen werden.

Phosphor (P) ist für das Pflanzenwachstum unerlässlich. Vor allem Futterleguminosen sind bei P-Mangel empfindlich: sie reagieren mit einer geringeren Stickstofffixierung, was den verfügbaren Stickstoff für die gesamte Fruchtfolge verringert. Aber nicht allein der P-Mangel sondern auch der offene Phosphor-Kreislauf stellt im Öko-Acker- und Gemüsebau eine große Herausforderung dar. Denn mit jeder Ernte, und bei viehlosen Betrieben auch mit jedem Grünleguminosenschnitt, wird Phosphor vom Acker gefahren. Zusammen mit dem Ernteprodukt fließt der Phosphor in die Veredlung oder in die menschliche Ernährung. Durch den Verkauf der Produkte ergibt sich also ein ständiger Export von Phosphor aus dem betrieblichen Kreislauf. Im Hinblick auf Phosphor ist der Nähstoffkreislauf also offen.

Gehen wir nachhaltig mit Phosphor um?

Woran muss also gearbeitet werden, um ein nachhaltiges Phosphor-Management im Ökolandbau sicherzustellen? 

  • Wege finden um die im Boden vorhandenen P-Ressourcen optimaler zu nutzen
  • Pflanzen mit einer höheren P-Nutzungseffizienz züchten und anzubauen
  • P-mobilisierende Pflanzen intelligent in die Fruchtfolge integrieren
  • Den P-Kreislauf wieder schließen  
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Diese Punkte in Angriff zu nehmen, ist besonders wichtig, wenn man sich die einzige Möglichkeit betrachtet, mit der zur Zeit Phosphor wieder in den ökologischen Betriebskreislauf zurückgeführt werden kann: über Rohphosphate. Die für die P-Düngung im Ökolandbau zugelassenen Rohphosphate werden aus dem Mineral Apatit gewonnen, das in verschiedenen Ländern in meist offenem Tagebau abgebaut wird. Allerdings ist die Verwendung von Rohphosphat mit Blick auf die Ziele des Ökolandbaus, unter anderem regional beziehungsweise lokal Stoffkreisläufe zu schließen, problematisch: Rohphosphat wird nicht in Deutschland, sondern überwiegend außerhalb Europas abgebaut. Mit der Nutzung von Rohphosphat sind daher lange Transportwege verbunden. Auch verursacht der Abbau beziehungsweise die Aufbereitung des Rohphosphates Abwässer (sogenannte Tailings), die je nach Herkunftsland zum Teil unbehandelt in der Landschaft entsorgt werden. Außerdem sind in Rohphosphaten sedimentären Ursprungs erhöhte Gehalte der toxischen Schwermetalle Cadmium und Uran enthalten. Diese werden bei der Düngung in den Boden eingetragen.

Ziel: P-Kreisläufe schließen

Derzeit ist der Phosphor-Kreislauf im Ökolandbau noch nicht geschlossen. Quelle: Dr. Stephanie Fischinger, Bioland, 2017

Der Kreislaufgedanke (betriebliche Nähstoffkreisläufe sollen geschlossen sein und somit Nährstoffe im System gehalten werden) ist ein zentrales Element des Ökolandbaus. Bioland engagiert sich deshalb dafür, den Phosphorkreislauf zu schließen. Konkret heißt das, dass Phosphor der aus dem Betrieb in die Nahrungsmittelproduktion abgeführt wurde, wieder aus menschlichen Ausscheidungen, also aus Klärschlamm, zurückgeführt werden muss. Seit rund fünf Jahren sind in einigen kommunalen Kläranlagen Verfahren zur P-Rückgewinnung im Einsatz. Im Gegensatz zu den früheren Diskussionen um die Klärschlamm-Düngung stehen mit den P-Recycling-Produkten saubere Produkte zum Einsatz. Allerdings sind auch P-Recycling-Produkte aus Klärschlamm noch nicht für den Einsatz im Ökolandbau zugelassen, da sie nicht auf der Positivliste geführt sind. So kommt es, dass derzeit der konventionelle Landbau in Sachen P-Recycling eine Vorreiterrolle hat, denn dort werden die Recycling-Produkte bereits in geringem Umfang eingesetzt. Um diese Kreislauf- und Innovationslücke zu schließen engagiert sich Bioland für die Entwicklung von Recyclingverfahren, die den hohen Ansprüchen des ökologischen Landbaus hinsichtlich Reinheit und Prozessqualität gerecht werden. Die Anforderungen die der Ökosektor an Verfahren und P-Recyclingprodukte stellt, um sie künftig einsetzen zu können (Akzeptanzkriterien), wollen wir mit Landwirten und Beratern gemeinsam diskutieren. Hierfür ist Ihre Meinung gefragt!

Im Projekt nurec4org, das von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördert wird, ist Bioland gemeinsam mit dem Kompetenzzentrum Wasser Berlin und dem Institut für Agrar- und Stadtökologische Projekte Berlin aktiv, um die bestehenden P-Recycling-Verfahren und -Produkte hinsichtlich der Akzeptanzkriterien im Ökolandbau zu bewerten. Dazu organisiert Bioland neben zahlreichen Vorträgen auch zwei Akteursworkshops, zu denen Berater und Landwirte eingeladen sind. Mit diesem partizipativen Prozess wird sichergestellt, dass die weitere Entwicklung des P-Recycling in einem Rahmen stattfindet, der für den Ökosektor transparent und akzeptabel ist, dass die entstehenden Produkte eingesetzt werden können sobald die rechtlichen Rahmenbedingungen geschaffen sind. Wir freuen uns aber auch, wenn Sie online Ihre Meinung mit uns teilen:

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Die folgenden Informationen zu den Herstellungsprozessen von Struvit sollen Ihnen helfen, eine gut informierte Einschätzung treffen zu können.

Struvit: Einfaches Verfahren – hochwertiges Produkt

Die P-Recycling-Verfahren und die dabei entstehenden Produkte sind sehr vielfältig. Besonders interessant ist derzeit das P-Recycling-Produkt Struvit (Ammonium-Magnesium-Phosphat). Struvit enthält 23-28 Prozent P2O5, und hat eine geringe Wasserlöslichkeit (weniger als 1 Prozent des P2Schwarz Bally Bally Bally Bally Bally Lauriel Schwarz Schwarz Lauriel Lauriel Lauriel Schwarz Lauriel Schwarz mvn0Nw8O5 ist wasserlöslich), weshalb es für die Erhaltungsdüngung gut geeignet ist. Struvit weist außerdem eine hohe Pflanzenverfügbarkeit auf, denn nahezu 100 Prozent des enthaltenen Gesamtphosphats ist neutral-ammonium-citrat-löslich, das heißt es kann von den Pflanzenwurzeln mittels Säureausscheidung mobilisiert werden, jedoch nicht ausgewaschen werden. Struvit enthält außerdem etwa 5 Prozent Ammonium-Stickstoff aus dem Klärschlamm und 10 Prozent Magnesium aus dem Gewinnungsprozess.

Struvitgewinnung in der Kläranlage. Quelle: Christian Kabbe (2013), abgeänderte Grafik nach Primärquelle: Montag, D. (2010). Stand und Perspektiven der Rückgewinnung von Phosphat aus Abwasser und Klärschlamm.

Vorteile von Struvit auf einen Blick

  • Nahezu keine Auswaschung
  • Hohe Pflanzenverfügbarkeit
  • Sinnvolle Erhaltungsdüngung
  • Enthält N und Mg 

Zwei Herstellungsverfahren für Struvit

Möglich ist die Gewinnung von Struvit in sogenannten Bio-P-Kläranlagen mit speziellen Becken. In diesen Becken werden zunächst in einer anaeroben (ohne Sauerstoff), dann in einer aeroben (mit Sauerstoff) Phase die Phosphate auf biologische Weise über Mikroorganismen, und damit ohne chemische Fällmittel, im Klärschlamm angereichert. Um die Phosphate dann wiederum in Form von Struvit aus dem Klärschlamm zu gewinnen, gibt es mehrere Verfahren. In den circa 7 Anlagen die in Deutschland im großtechnischen Maßstab Struvit rückgewinnen, werden zwei unterschiedliche aber recht ähnliche Verfahren angewendet: die Struvitgewinnung aus Faulschlamm und die Struvitgewinnung aus Schlammwasser. Bei beiden Verfahren wird das Struvit durch Zugabe von Magnesiumchlorid (einem Abfallprodukt der Kali-Industrie) aus dem Faulschlamm (s. Abbildung 1, 2a) bzw. aus dem Faulwasser (s. Abbildung 1, 2b) ausgefällt.

Ein Unterschied zwischen den beiden Verfahren besteht darin, dass bei der Struvitfällung aus Faulschlamm etwas mehr Magnesiumchlorid benötigt wird als bei der Struvitgewinnung aus Faulwasser. Im Gegenzug ergeben sich bei der Struvitgewinnung aus Faulschlamm zusätzliche positive Nebeneffekte: um den Klärschlamm nach der Struvitfällung zu entwässern, muss eine geringere Menge an Polymeren (Schlammflockenbindende Chemikalien) eingesetzt werden und der Entwässerungsgrad ist höher. Dadurch fällt insgesamt weniger Klärschlamm (hinsichtlich Masse und Volumen des Schlamms an) als bei der Struvitgewinnung aus Schlammwasser. Der Energiebedarf für Trocknung oder Abtransport des verbliebenden Schlamms ist deshalb kleiner, was für das Faulschlamm-Verfahren spricht. Im Gegensatz dazu ist weist das Struvit aus Schlammwasser eine höhere Reinheit und einen geringeren Organik-Gehalt auf, sowie eine höhere Effizienz bzgl. der Rückgewinnungsrate auf. Im Fall beider Verfahren erhöht sich Betriebsstabilität der Kläranlage (Vermeidung ungewollter Inkrustationen in Rohren) und die Gesamtbelastung der Kläranlage mit Phosphat, was sich letztlich auch positiv auf die Ablaufwerte der Kläranlage und die auf die Fließgewässer auswirkt. Andere Verfahren stehen zwar zur Verfügung, werden aber derzeit noch nicht großtechnologisch eingesetzt und sind deshalb noch nicht von Interesse.

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Tabelle: Vergleich der beiden Struvitgewinnungsverfahren
Gewinnung aus FaulschlammGewinnung aus Schlammwasser
P-Anreicherung im KlärschlammMikrobiell (biologischer Prozess)Mikrobiell (biologischer Prozess)
Fällung des PZugabe von Magnesiumchlorid zum SchlammZugabe von Magnesiumchlorid zum Schlammwasser
Aufwandsmenge Magnesiumchloridüberproportional zum Magnesium im Struvitproportional zum Magnesium im Struvit
Polymereinsatz in der weitern Behandlung der verbleibenden Klärschlammsverringertkeine Änderung
Restmenge an Klärschlamm aus dem Prozess (und damit Energiekosten zur weiteren Verwertung)verringertkeine Änderung
Gesamtbelastung der Kläranlage mit Pverringertverringert
Reinheit des Struvits u.a. bzgl. OrganikgeringerCm Damen Shuttle LhoSilbersilver2x17x32 Nana Joop Strong Clutch 1TJlFcK3hoch

Quelle: bioland Fachmagazin 2017


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  • Recycling-Phosphordünger aus Klärschlamm - Potenziale für den Ökolandbau

Letzte Aktualisierung: 02.01.2018

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