Phosphor ist essentiell für alle Lebensformen. Es wird benötigt für den Stoffwechsel-Prozess und ist Bestandteil der DNA. Aus diesem Grund wird Phosphor in Form von Phosphaten in der Düngemittelindustrie eingesetzt. Früher würden dafür Düngemittel auf der Basis von Rohphosphaten verwendet. Heutzutage, mit schwindenden Rohphosphat-Ressourcen, gewinnen Recycling-Phosphatdüngemittel aus Abwasserströmen an Bedeutung. In diesem Forschungsprojekt sollen die Phosphat-Formen im Boden mittels Mikro-Raman und Synchrotron-Strahlung Infrarot Mikrospektroskopie für eine ressourcenschonende Düngung in der Zukunft bestimmt werden. Des Weiteren sollen ebenfalls Dünger-Boden Reaktionen der Recycling-Phosphate analysiert werden um die Eigenschaften der zukünftigen Düngemittel zu verbessern. Die Resultate dieser Forschung sind wichtig, da neben den Phosphatformen im Düngemittel auch die des Bodens für ein gutes Wachstum der Pflanzen von Bedeutung ist. Dadurch leistet dieses Forschungsvorhaben einen Beitrag dazu, dass die Düngemittelindustrie nicht mehr von Rohphosphat exportierenden Ländern abhängig ist da Recycling-Phosphate aus den lokalen Kläranlagen gewonnen werden können. Im Gegensatz zu den neuen Recycling-Phosphaten enthalten Dünger auf der Basis von Rohphosphaten Uran, Thorium und Chrom (VI) welche über die Nahrungskette in den menschlichen Körper gelangen können. Um Verbindungen dieser Elemente zu bestimmen sind schnelle Analysenmethoden nötig die in diesem Projekt auf der Basis von Schwingungsspektroskopie entwickelt werden.
Die zukünftige Phosphor (P)-Düngung landwirtschaftlicher Kulturen muss im Wesentlichen auf sekundäre Rohstoffe zurückgreifen und Stoffkreisläufe schließen. Daher sollen in WP 2.2 die Düngungseffekte von Tierknochenkohlen und anderen sekundären Ressourcen geprüft werden. Das Ziel ist die Entwicklung innovativer rückstandsfreier P-Dünger aus sekundären Rohstoffen.
Im Zuge der EEG-Novellierung 2012 werden verstärkt Gärrückstände aus Bioabfallvergärung anfallen, deren nutzbringende und ökonomisch-ökologisch sichere Verwertung als Düngerstoff angesichts fehlender Forschungsgrundlagen nicht gewährleistet ist. Ziel des Vorhabens ist daher die Schaffung wissenschaftlicher Grundlagen zur Beeinflussung von Pflanzenentwicklung und biologischer Bodenqualität durch aufbereitete Gärrückstände bzw. Rückstände aus der Bioabfallvergärung. Zur Erforschung dieser Fragestellungen sollen in kurzzeitigen biotoxikologischen Testverfahren die Wirkung von verschiedentlich aufbereiteten Gärprodukten aus der Abfallvergärung auf Pflanze (Pflanzenverträglichkeitstests) und Bodenbiologie (Regenwurmtests) untersucht werden. Mittelfristige Untersuchungen zur C-Mineralisierung sollen genutzt werden, um die Abbaustabilität der Produkte im Boden zu beurteilen. Eine wichtige Methode zur Untersuchung der Düngewirkung auf die Pflanze ist die Durchführung von Freilandversuchen. Deshalb sollen in diesem Projekt mehrjährige Parzellenfeldversuche im Freiland angelegt und über mindestens drei Vegetationsperioden durchgeführt werden, um vor allem den starken Einfluss jährlicher witterungsbedingter Schwankungen auf die Aussagekraft der Ergebnisse relativieren zu können.
A) Ausgangslage: Der Einsatz von Phosphor ist aufgrund seiner essentiellen Bedeutung insbesondere in der Landwirtschaft und bei industriellen Prozesse unausweichlich erforderlich. Aufgrund der weltweiten Wirtschaftsentwicklung wird der Phosphorbedarf deutlich steigen. Die derzeitig wirtschaftlich abbaubaren Phosphorvorkommen weisen zunehmende Schadstoffbelastungen auf. Der Abbau und die Verarbeitung von Phosphor zu Mineraldüngern sind mit erheblichen Umweltbelastungen und hohem Energiebedarf verbunden. B) Zielstellung: Zur weitergehenden Rückgewinnung von Nährstoffen insbesondere aus Abfällen und anderen Stoffströmen sind insbesondere folgende im Ressourceneffizienzprogramm der Bundesregierung und im Auftrag der 75. UMK genannten Maßnahmen auf zu prüfen und zu bewerten: - Beimischung für zurück gewonnenen Phosphor zu herkömmlichen Phosphat-Düngern; - Umstellung von Kläranlagen auf Verfahren, die pflanzenverfügbare Phosphorprodukte liefern; - Verstärkte Klärschlamm-Monoverbrennung; - Lagerung P-haltiger Verbrennungsaschen, die noch nicht zu Düngemitteln aufbereitet werden können; - Möglichkeit der P-Rückgewinnung aus vorhandenen Klärschlammlagern/Deponien ('urban mining'); - Ökonomische Aspekte des Nährstoffrecyclings (u.a. Klärschlammmonoverbrennung, Ascheaufbereitung); - Schaffung zusätzlicher Anreize für die Verwendung von recyceltem Phosphor (z.B. Förderinstrumente); - Rückgewinnungsverfahren im Ausland. C) Methodik des Vorhabens: (Diskussion der Ergebnisse mit externen Experten/Verbänden)
Thema: Das Gesamtprojekt thematisiert die energetische Nutzung von Geflügelmist und Stroh auf Basis der Biogaserzeugung. Neben der energetischen Bilanz (inkl. Logistik) wird vor allem das stoffliche Potenzial der entstehenden Gärreste (Dünger und Brennstoff) berücksichtigt bzw. erschlossen. Ziel: Zielsetzung ist zum einen der Nachweis der Praxistauglichkeit von strohbasierten Energiepellets in einer großtechnischen BGA und zum anderen die weitere Verbesserung der Energiebilanz bei der gezielten Aufbereitung von Gärresten zu Wertstoffen und Prozesswasser. Weiterhin soll neben der Erzeugung von Düngeprodukten ein Brennstoff aus Gärresten erzeugt werden, welcher hinsichtlich seiner Verbrennungseigenschaften für eine direkte Nutzung in Heizkesseln geeignet ist. Zur weiteren Verbesserung der thermischen Gärrestnutzung wird die Verbrennungsstrecke in praktisch relevanten Heizkesseln hinsichtlich der Emissionsminimierung optimiert. Am Ende des Projektes stehen Auslegungsparameter für die gesamte Verfahrenskette für eine großtechnische Umsetzung zur Verfügung. Maßnahmen: Der Projektpartner GM Biogas betreibt eine 2,4 MW Biogasanlage mit drei parallelen Fermenterstraßen. Innerhalb des Projektes soll in einer dieser Straßen die zugeführte Menge an NaWaRo durch die im Projekt erzeugten strohbasierten Biogaspellets ersetzt werden. Dieser Vergleichsbetrieb wird durch GM Biogas organisiert und durchgeführt. Schwerpunkte: Großtechnischer Einsatz von Biogaspellets in BGA.
Aus Verbrennungsaschen aus der thermischen Klärschlammverwertung wird ein nachhaltig hergestellter Langzeitdünger auf Phosphorbasis hergestellt, der keine Schwermetalle mehr enthält und langzeitpflanzenverfügbar ist. Dazu wird das P-Bac Verfahren der Fritzmeier Umwelttechnik GmbH verwendet, dass ein phosphorreiches P-Rezyklat generiert durch mikrobiologisches Phosphorleaching aus der Asche. Dieses Rezyklat wird bei ICL Fertilizers granuliert. Um ein stabiles und haltbares Granulat zu erzeugen, werden verschiedene Zusätze und stickstoffbasierte Düngemittel als Zuschlagstoffe verwendet. Die Fraunhofer-Projektgruppe IWKS begleitet beide Unternehmen auf dem Weg zum fertigen Produkt. Die Asche wird von der Münchener Stadtentwässerung zur Verfügung gestellt. Ziel des innovativen Vorhabens ist, ein marktfähiges, preislich mit konventionellen Düngemitteln konkurrenzfähiges P-Düngemittel herzustellen, das im Anschluss an dieses Verfahren großtechnisch produziert werden soll. Fritzmeier Umwelttechnik stellt das P-Bac verfahren zur Verfügung, dass im Rahmen des Vorhabens auf seine Wirtschaftlichkeit getrimmt werden soll. Dazu wird das leaching verbessert, durch geänderte Aufzuchtmethoden der Bakterienkulturen und ggfs. Anpassungen im Reaktor des laching Verfahrens. ICl prüft das gewonnene Material auf seine Einsatzfähigkeit als Ausgangsmaterial für Mehrnährstoffdünger durch Granulation (mit und ohne Zuschlagstoffe). Fraunhofer erstellt ein Konzept für die Verwertung der anfallenden Reststoffe und übernimmt die analytische Begleitung des Vorhabens.
Aus Verbrennungsaschen aus der thermischen Klärschlammverwertung wird ein nachhaltig hergestellter Langzeitdünger auf Phosphorbasis hergestellt, der keine Schwermetalle mehr enthält und langzeitpflanzenverfügbar ist. Dazu wird das P-Bac Verfahren der Fritzmeier Umwelttechnik GmbH verwendet, dass ein phosphorreiches P-Rezyklat generiert durch mikrobiologisches Phosphorleaching aus der Asche. Dieses Rezyklat wird bei ICL Fertilizers granuliert. Um ein stabiles und haltbares Granulat zu erzeugen, werden verschiedene Zusätze und stickstoffbasierte Düngemittel als Zuschlagstoffe verwendet. Die Fraunhofer-Projektgruppe IWKS begleitet beide Unternehmen auf dem Weg zum fertigen Produkt. Die Asche wird von der Münchener Stadtentwässerung zur Verfügung gestellt. Ziel des innovativen Vorhabens ist, ein marktfähiges, preislich mit konventionellen Düngemitteln konkurrenzfähiges P-Düngemittel herzustellen, das im Anschluss an dieses Verfahren großtechnisch produziert werden soll. Fritzmeier Umwelttechnik stellt das P-Bac verfahren zur Verfügung, dass im Rahmen des Vorhabens auf seine Wirtschaftlichkeit getrimmt werden soll. Dazu wird das leaching verbessert, durch geänderte Aufzuchtmethoden der Bakterienkulturen und ggfs. Anpassungen im Reaktor des laching Verfahrens. ICl prüft das gewonnene Material auf seine Einsatzfähigkeit als Ausgangsmaterial für Mehrnährstoffdünger durch Granulation (mit und ohne Zuschlagstoffe). Fraunhofer erstellt ein Konzept für die Verwertung der anfallenden Reststoffe und übernimmt die analytische Begleitung des Vorhabens.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 36 |
| Wissenschaft | 6 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 36 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 36 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 36 |
| Englisch | 4 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 10 |
| Webseite | 26 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 24 |
| Lebewesen und Lebensräume | 34 |
| Luft | 10 |
| Mensch und Umwelt | 36 |
| Wasser | 21 |
| Weitere | 36 |