<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochwertigem Dünger, gegebenenfalls unter Ausnutzung der entstehenden Wärme und des COg, aus Obstrückständen durch deren aerobe Verrottung.
Als Ausgangsmaterial für die Verrottung organischer Stoffe wurden bereits Kaffeesatz, Zuckerrohrrückstände, Reishülsen, Erdnussschalen, Sägemehl, Küchenabfälle, Pflanzenreste, Zitronen- und Orangenschalen und Rübenschnitzel verwendet.
Es ist ferner bekannt, Traubentrester anaeroben Vorgängen zu unterwerfen, doch haben praktische Versuche ergeben, dass diese Vorgänge organische Säuren hinterlassen und ein saures Milieu mit einem PH-Wert um 4 bewirken. Wahrscheinlich handelt es sich um eine saure Konservierung, wie bei der Silage von Viehfutter. Der Geruch erinnert an gebackenes Früchtebrot. Werden die Trestermassen durch Regen oder Kondenswasser stark nass, so setzt eine nicht sehr heisse und stark stinkende Fäulnis ein. Wo ein geringer Sauerstoffgehalt das zulässt, wandert der Mistwurm Eisenia foedita in diese Teile ein. Bei einer anaeroben Behandlung ist jedenfalls der direkte Wärme anfall so gering, dass im Winterhalbjahr zur Einleitung dieses Vorganges in Mitteleuropa noch Wärme zugeführt werden muss.
Eine wirtschaftlich nutzbare Kompostierung von Traubentrestern durch anaerobe Vorgänge ist daher nicht sinnvoll. Dies führte dazu, dass Traubentrester als unbrauchbarer Abfall angesehen und als solcher beseitigt wurden.
Die Erfindung bezweckt, die in grossen Mengen anfallenden Traubentrester einer Verwertung zuzuführen. Grundgedanke der Erfindung ist, die Traubentrester einer aeroben Verrottung zu unterwerfen. Dadurch gelingt es, überraschenderweise, einen äusserst hochwertigen Dünger zu erzeugen, obwohl die Trestermassen während der Abbauphase durch die Aggresivität der beteiligten Mikroben und ihren Stoffwechselprodukten pflanzenwurzelunverträglich sind. Die für die bereits erwähnte Verrottung organischer Stoffe entwickelten Verfahren und Vorrichtungen sind für die Verrottung von Traubentrestern entweder nicht geeignet oder überflüssig.
Einerseits weisen die angehäuften Trebern genügend untereinander in Verbindung stehende Hohlräume auf, um eine leichte Belüftung und Abfuhr von CO2 zu ermöglichen und anderseits sind sie mit allen Nährstoffen für die Mikroorganismen versehen. Die Verrottung gestaltet sich daher sehr einfach.
Durch ihren hohen Zuckergehalt gehören Weintrauben zu den kalorienreichsten Früchten. Die Pressrückstände, die etwas mehr als 50% Feuchtigkeit enthalten, haben genügend leicht abbaubare Kohlehydrate in Lösung, um den Mikroorganismen viele Angriffspunkte für einen raschen Abbau zu liefern. In drei bis vier Tagen werden Temperaturen von über 50 C erreicht und, wenn es nicht an Feuchtigkeit und Sauerstoff mangelt, können die Schalen und Stengel bei den hohen Rottetemperaturen bereits nach wenigen Wochen in einen feinkrümeligen Humus umgewandelt sein
Die frischen Trester enthalten annähernd 1% Stickstoff und alle Nährstoffe und Spurenelemente, die zum Aufbau lebender Zellen notwendig sind ; sie sind deshalb ein sehr günstiges Nährmedium für die Mikroorganismen.
Nur die Traubenkerne können ihnen insofern widerstehen, als sie ihre äussere Gestalt aufrechterhalten und im Komposthaufen oder im Erdboden erst nach zwei bis vier Jahren langsam zerfallen.
Die hohen Rottetemperaturen - bis 730C wurden bei Versuchen festgestellt-sind deshalb interessant, weil sie sich nach der Weinlese, gerade in der kalten Jahreszeit, zur Nutzung anbieten. Eine kleine Menge von 100 bis 500 kg erkaltet nach drei bis sechs Wochen, eine grosse Tresterablagerung, wie sie bei Winzergenossenschaften und Grossbetrieben anfällt, kann sechs Monate und länger Wärme abgeben. Die grossen Trestermengen behalten deshalb so lange ihre hohen Wärmegrade, weil im Inneren unter den luftabschirmenden Aussenschichten anaerobe Bedingungen herrschen, die nur einen stark verzögerten Abbau zulassen.
Auch kleinere Trestermengen können durch eine dichte Lagerung und Abdeckung mit Folien vor einer vorzeitigen lebhaften aeroben Verrottung bewahrt und zeitgerecht luftig gelagert zum raschen mikrobiellen Abbau unter starker Wärmeabgabe eingesetzt werden.
Ausser der Wärme, die zur Temperierung von Aufenthaltsräumen und Treibhäusern sowie zur Warmwasserbereitung verwendet werden kann, ist das beim Abbau der organischen Substanz freiwerdende Kohlendioxyd für die Pflanzenproduktion in Glashäusern von besonderer Bedeutung, wie aus den AT-PS Nr. 97677, Nr. 102750 und Nr. 102757 hervorgeht.
Wenn jedem Kubikmeter Luft des Glashauses zusätzlich etwa 1, 2 g C02 zugefügt wird, wodurch der Kohlendioxydanteil der Luft von 0, 03 auf etwa 0, 1% C02 angehoben und diese erhöhte Konzentration durch ständigen Nachschub beibehalten wird, so kann unter Umständen mit einer Verdreifachung der
<Desc/Clms Page number 2>
Pflanzenproduktion gerechnet werden, da der natürliche Kohlendioxyd-Gehalt der Luft normalerweise der begrenzende Faktor für die Assimilationsleistung darstellt.
Bei der restlosen Verbrennung von 1, 0 g Traubenzucker werden 1, 07 g Sauerstoff aufgenommen und
0, 6 g Wasser sowie 1, 47 g Kohlendioxyd abgegeben.
Wenn die organische Substanz zur Kohlendioxydgewinnung für Glashauskulturen eingesetzt werden soll, so muss darauf geachtet werden, dass kein stark alkoholhaltiges Trestermaterial verwendet wird, in dem eine Oxydation des Alkohols zu der leicht flüchtigen pflanzenschädigenden Essigsäure und Wasser stattfindet. Diese Gefahr wird vermieden, wenn die frischen Pressrückstände nicht von der Oberfläche, sondern aus dem Inneren eines abgelagerten Haufens entnommen werden, weil dort der Alkohol weitgehend abgebaut ist. Dieses saure Material braucht nicht befeuchtet zu werden. Wenn es gelockert und dabei mit kleinsten Mengen aerob verrotteten schwärzlichen Trester zusammenkommt, setzt die lebhafte Verrottung rasch ein.
Die Manipulationen sind alle äusserst einfach, da es hier in erster Linie darum geht, einen hochwertigen organischen Dünger herzustellen, sind diese Verfahrensweisen rentabler als mit Energieträgern, deren Verbrennung nicht veredelte, sondern schädliche oder schwer verwendbare Produkte liefert.
Die Erfindung bezieht sich demnach auf ein Verfahren zur Herstellung von hochwertigem Dünger, gegebenenfalls unter Ausnutzung der entstehenden Wärme und des CO2, aus Obstrückständen durch deren aerobe Verrottung und ist dadurch gekennzeichnet, dass Pressrückstände aus der Weinerzeugung, insbesondere Traubentrester in locker angeordneten und, z. B. durch Umfüllen, locker gehaltenem Zustand einer aeroben Verrottung unterworfen werden, wobei vorzugsweise nach Beendigung des Rottevorganges durch Siebung eine Aufteilung der erhaltenen Masse erfolgt und die die Kerne enthaltende Fraktion weiter verarbeitet, z. B. gemahlen, und einer Nachrotte unterworfen wird.
Es ist zweckmässig, die bereits teilweise verrotteten Pressrückstände in ein-oder mehrwöchigen Abständen mit frischen oder vorübergehend unter anaeroben Verhältnissen gelagerten Pressrückständen zu vermischen, um die mikrobielle Verrottung zu verstärken. Hiebei ist es günstig, trocken gewordene Pressrückstände zu befeuchten. Nach Abschluss des Rottevorganges können, um die Absonderung der Kerne aus der erhaltenen Masse zu erleichtern, diese vorher einer Trocknung unterworfen werden.
Die bei dem mikrobiellen Abbau entstehende hohe Temperatur kann zur Wärmegewinnung ausgenutzt werden, indem den Pressrückständen während ihrer Verrottung Wärme entzogen und zur Heizung, insbesondere von Treibhäusern, oder zur Warmwasserbereitung, herangezogen wird. Besonders wertvoll ist es, das während des Verrottungsprozesses entstehende C02 zu sammeln und einem Treibhaus od. dgl. zuzuführen.
Die Anlagen zur Durchführung des Verfahrens können stark voneinander abweichende Ausführungsformen aufweisen. Die Verrottung kann in Mieten, Kammern oder Behältern erfolgen. Solche Behälter können innerhalb von Treibhäusern aufgestellt werden. Die Kammern oder Mieten können in der Nähe jener Gebäude angeordnet sein, denen die aus der Verrottung gewonnene Wärme zugeführt werden soll.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine Versuchsanlage, Fig. 2 einen Schnitt durch einen Behälter für die Aufnahme von Pressrückständen und die Fig. 3 bis 5 den Temperaturverlauf im Zuge der Verrottung von Traubentrester.
Die in der Fig. 1 im Schnitt dargestellte Versuchsanlage zeigt eine Rohrschlinge --1--, welche in das Innere einer in Form einer Miete--2--gelagerten Masse von Trester hineinragt. Diese Rohrschlinge ist wasserdurchflossen, u. zw. wird das Wasser dem unteren Rohr zugeführt und vom oberen Rohr zurückgeleitet. Zur Erhöhung des Wärmeüberganges sind die beiden Rohre der Schlinge durch angeschweisste Metallstäbe --3-- verbunden. Die Rohrschlinge ist mit Heizkörpern --4-- verbunden, wobei eine Umlaufpumpe --5-- zwischengeschaltet ist. Es wurde an der Stelle --6-- die Vorlauf- und an der Stelle --7-- die Rücklauf temperatur des Wassers gemessen.
Zur Bestimmung der Durchströmmenge ist im Kreislauf eine Wasseruhr--8--angeordnet. Diese Versuchsanlage ist vom 2. November des einen Jahres bis zum 16. April des folgenden Jahres Tag und Nacht ohne Unterbrechung in Betrieb gewesen. Kurz nachdem die Heizvorrichtung wegen der ansteigenden Aussentemperatur abgeschaltet werden konnte, lagen die höchsten Wärmegrade der Trestermassen innerhalb der Miete--2--noch bei 64 C.
Bei maximaler Pumpenleistung lieferte die Anlage kurzfristig 4, 6 x 106 Joule/h. Im Tagesdurchschnitt erbrachte sie 4, 0 x 106 Joule/h. Die Wärmeabgabe während der gesamten Betriebszeit lag im Bereich von 12, 5 x 109 Joule. Die Rohrschlinge wies eine Länge von 17, 60 m auf. Diese Vorrichtung konnte der Miete
<Desc/Clms Page number 3>
natürlich, nur einen bescheidenen Teil der gesamten Wärmeproduktion entziehen. Eine optimale Auslegung des Wärmetauschers hätte etwa die dreifache Wärmeausbeute ergeben. Bei einem späteren Versuch wurde der Luftzutritt verbessert, wodurch die gewonnene Wärmemenge in einem gleich langen Zeitabschnitt auf etwa 21, 0 x 109 Joule stieg.
Unter aeroben Verhältnissen optimal verrottete Trester sind dunkelbraun, lassen keine Stengel- und Schalenreste mehr erkennen und enthalten nur noch den äusserlich leicht zersetzten Kern. Dieses Material ist neutral bis schwach basisch und bildet sich zuerst an der Oberfläche. Unter den anaeroben Verhältnissen im Inneren grosser Tresterablagerungen entsteht eine Säuerung, die eine Verlangsamung der Abbauvorgänge bewirkt. Aus diesem Grund behalten die Pressrückstände im Inneren grosser Ablagerungen ihren "Brennwert" noch lange Zeit bei. Während des Winters können sie jederzeit aus dem Inneren des Haufens entnommen werden. Unter Luftzutritt gelockert und gemischt flammt die Mikrobenaktivität auf.
Nach einer anfänglichen Abkühlung entstehen innerhalb von 48 h Temperaturen von 60 bis 70 C.
Es kann dieses "Brennmaterial" im Zentrum eines kompakt gelagerten Haufens sechs Monate und mehr für jeden gewünschten Einsatz konserviert werden.
Selbst bei maximaler Ausnutzung der biogenen Wärme für Heizzwecke und Treibhauskulturen während der kalten Jahreszeit, besteht der grössere Wert immer noch in der Produktion des organischen Düngers, denn Trester besitzen ausser dem Wasser, das leicht entweicht, keine Bestandteile von grossem Gewicht und geringem Handelswert. Hinsichtlich Stickstoff und Kali liegt der Gehalt wesentlich über dem von Stallmist und vielen Kompostarten. Die Form der Rotte, die am schnellsten zu einem gut ausgearbeiteten Material mit einem Maximum an Kernnährstoffen führt, ist gleichzeitig diejenige, bei der die meiste Wärme frei wird. Mit der Erfindung sind folgende Vorteile verbunden.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren erscheinen die Pressrückstände selbst bei den Winzergenossenschaften nicht mehr als unerwünschter Abfall, sondern bilden einen wertvollen Rohstoff. Die beim mikrobiellen Abbau der Trester anfallende Wärme wird gerade mit Beginn der kalten Jahreszeit verfügbar.
Die Kalorienproduktion einer Trestermiete von etwa 100 t Ausgangsgewicht dürfte erst Ende April wieder abklingen.
Das Endprodukt der mikrobiellen Verbrennung ist keine unerwünschte Asche, sondern ein hochwertiger organischer Dünger, der wertvoller ist als das unverrottete und pflanzenwurzelunverträgliche Ausgangsmaterial. Alle Ausgaben für die zweckmässige Lagerung einer Heizmiete amortisieren sich somit durch den Gewinn des organischen Düngers.
Es handelt sich um ein "Brennmaterial", bei dem es keine Förderkosten und keine Abfallprobleme gibt. Es liefert nur einen relativ bescheidenen Energiebetrag, dafür jedoch ständig, eventuell über Monate, ohne Einsatz von Arbeitskraft oder Energie von aussen, sofern die thermische Konvektion ausgenutzt wird.
Die mikrobielle Verarbeitung schafft keine Abgasprobleme. In grossen Mengen entweichen Wasserdampf und Kohlendioxyd, die sich zusammen mit der Verrottungswärme in Glashauskulturen nutzen lassen. In einem Vorversuch mit 45 t Trester ist die angewärmte und mit C02 und H20 angereicherte Luft aus dem Inneren der Trestermassen mit Erfolg über Winter in ein provisorisches Glashaus eingeleitet worden.
Wenn die Hitze innerhalb der Pressrückstände im Frühjahr abgeklungen ist, enthält das himifizierte Material noch beträchtliche Energiemengen, die unauffällig abgegeben werden. Den landwirtschaftlich genutzten Böden zugeführt, geht die Zersetzung durch die Bodenorganismen langsam weiter.
Die Arbeit mit den Pressrückständen als wärmespendendes Material lohnt sich im Hinblick darauf, dass der nach der Rotte anfallende Dünger von sehr hoher Qualität ist.
Es wurden drei Versuchskisten mit Normalerde gleicher Menge gefüllt. Der Erde der einen Versuchskiste wurden nach der Erfindung kompostierter Trester in einem Ausmass von 2, 5%, bezogen auf das Trockengewicht der Erde, zugemengt.
Der Erde der zweiten Kiste wurde Trester der gleichen Menge jedoch in verachter Form beigemengt.
Die Erde der dritten Kiste blieb ohne Beimengung. Die gleichmässig in den drei Kisten gesäte Gartenkresse wurde nach fünf Wochen abgeerntet. Die erhaltene Menge betrug :
EMI3.1
<tb>
<tb> 190 <SEP> g <SEP> normale <SEP> Erde,
<tb> 600 <SEP> g <SEP> Erde <SEP> plus <SEP> Trester <SEP> in <SEP> verachter <SEP> Form,
<tb> 1740 <SEP> g <SEP> Erde <SEP> plus <SEP> Tresterkompost.
<tb>
Das Mengenverhältnis war somit etwa 1 : 3 : 9.
<Desc/Clms Page number 4>
Ein nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten arbeitender Betrieb sollte in der Nähe eines grossen Weinbaubetriebes liegen und aus einer Humusfabrikation bestehen, die mit einer Gärtnerei gekoppelt ist.
Die Glashäuser sollten auf einem möglichst offenen, nach Süden abfallenden Gelände angeordnet sein, so dass die Kulturen im Winter maximal belichtet werden. Ein derartiger Betrieb kann das ganze Jahr über Gemüse und andere Produkte erzeugen. Einen geringen Prozentsatz seiner Düngerproduktion kann er selber verbrauchen, den Grossteil wird er verkaufen. Im Winterhalbjahr wird die Tresterverrottung gezielt zur Wärme-, C02- und Wassergewinnung eingesetzt, im Sommer kann das Material nachgetrocknet und in Feinmaterial und in Kerne getrennt werden. Letztere sollten maschinell aufgebrochen und einer kurzen Nachrotte unterzogen werden, dann können sie ebenso wie das mit dem Sieb abgetrennte Feinmaterial als hochwertiger organischer Dünger verkauft werden.
Fig. 2 zeigt einen Behälter, wie er für das Aufstellen in Glashäusern besonders geeignet ist. Der Behälter --51-- ist mit einem Deckel --52-- versehen. Seine Wand und sein Boden weisen Öffnungen - für den Gasaustausch auf. In der Mitte ist ein oben geschlossenes perforiertes Rohr --54-- angeordnet, das durch eine Öffnung --55-- im Boden --65-- des Behälters --51-- mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Der Behälter --51-- steht auf einem ruhenden oder fahrbaren Gestell, von dem nur die Rollen --57-- dargestellt sind. Wird ein solcher Behälter, der etwa 80 bis 100 kg Trester aufnehmen kann, in einem Treibhaus aufgestellt, so bewirkt er nicht nur eine C02-Begasung, sondern führt auch eine Beheizung des Glashauses herbei.
Durch die CO-Abgabe ist ein Lüften des Glashauses, das im Winter mit einem Wärmeverlust verbunden wäre, überflüssig.
Ein Behälter mit etwa 1 m3 Rauminhalt wurde mit etwa 450 kg Trester gefüllt und die Temperatur im Zentrum des Würfels gemessen. Der Temperaturverlauf ist in Fig. 3 dargestellt. Innerhalb von wenigen Tagen stieg die Temperatur auf 68 C und sank im Verlauf von 28 Tagen auf etwa 56 C. Vollständig durchmischt stieg die Temperatur des Würfelinhaltes innerhalb eines Tages auf 730C und sank im Verlauf weiterer 28 Tage annähernd auf die Umgebungstemperatur ab. In diesen beiden Verrottungsphasen wurden in erster Linie die Traubenschalen und-Stengel zu Humus abgebaut. Die meist nur oberflächlich angegriffenen Kerne wurden ausgesiebt, getrocknet, gemahlen und wieder zugemischt. Die Temperatur stieg neuerlich und erreichte etwa 64 C. Nach dem 60.
Tag stammte die Wärmeenergie, der Wasserdampf und das CO2 hauptsächlich aus der Verrottung des zerkleinerten Samenmaterials. Nach 68 Tagen wurde der Versuch abgebrochen.
Die Fig. 4 zeigt den Temperaturverlauf bei einem Behälter, der anfänglich mit 75 kg Trester gefüllt war. Der Temperaturansteig war anfangs nicht so steil, was auf die geringe Trestermenge zurückzuführen ist. Die Temperatur erreichte nach 10 Tagen ihr Maximum von 57, 5 C und fiel bis zum 16. Versuchstag auf die Umgebungstemperatur ab. Am 17. Tag wurde der Behälter geleert, die Trester gemischt und wieder eingefüllt. Innerhalb von 4 Tagen stieg die Temperatur auf 69 C an. Nach dem 25. Tag wurde der Versuch abgebrochen. Während der Rotte werden zwischen 10 und 15% des Trockengewichtes veratmet, so dass aus der 75 kg umfassenden Masse während der stärkeren Aktivität täglich mindestens 300 g C02 gewonnen wurden.
Es wurde ferner der Temperaturverlauf in Kisten gemessen, die einen Rauminhalt von 0, 4 m3 hatten und mit etwa 200 kg frisch angefallenen Pressrückständen gefüllt werden konnten. Das Ergebnis ist in Fig. 5 dargestellt. Bis zum 5. Tag stieg die Temperatur auf 64, 6 C an. Durch anfänglich leichtes Lockern und späterem stärkeren Auflockern der eingefüllten Pressrückstände konnte die Temperatur stets auf einem Wert über 60 C gehalten werden. Am 16. Tag wurden 10 l Wasser zugegeben, worauf die Temperatur auf 68 C anstieg, um bis zum 20. Versuchstag auf 56 C zu sinken. Nach neuerlicher Zumischung von 10 1 Wasser stieg die Temperatur noch etwas an.
Es zeigte sich, dass durch einfache und rasche Eingriffe das Temperaturniveau für etwa drei Wochen auf einen beachtlich hohen Wert gehalten werden konnte.
Um auch bei kühlen Wintertemperaturen sicher hohe Temperaturen aufbauen zu können, sind etwa 60 bis 80 kg aufgeschlossener Pressrückstände notwendig. Bei gemahlenen Traubenkernen genügen bereits wenige Kilogramm, um eine Verrottung in Gang zu setzen, bei der erhebliche Temperaturen auftreten.
Vorrichtungen zur Nutzung der Kompostierungwärme für Werkstätten, Stellungen, Klosetts u. a.
Räume, die nur temperiert werden müssen, können vielgestaltig und den örtlichen Verhältnissen angepasst sein. Die verrottenden Trestermassen sollen an einer dünnen Ziegel-, Stein- oder Betonmauer anliegen und einen Teil der Wärme über direkten Kontakt abgeben. Im Zentrum der verrottenden Massen ist es in der Regel am wärmsten. Soll ein Raum beheizt werden, so ist eine in sich geschlossene Rohrschlinge
<Desc/Clms Page number 5>
vorzusehen, in der in einem im Zentrum der zu verrottenden Masse lotrecht angeordneten Rohr das erwärmte Wasser aufsteigt und in einem seitlich liegenden Rohrabschnitt unter Abgabe seiner Wärme in den zu heizenden Raum sinkt und damit in steter Zirkulation gehalten wird. An der höchsten Stelle muss ein Einfüll- und Ausdehnungsgefäss vorgesehen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von hochwertigem Dünger, gegebenenfalls unter Ausnutzung der entstehenden Wärme und des Claus Obstrückständen durch deren aerobe Verrottung, dad u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Pressrückstände aus der Weinerzeugung, insbesondere Traubentrester, in locker angeordnetem und, z. B. durch Umfüllen, locker gehaltenem Zustand, einer aeroben Verrottung unterworfen werden, wobei vorzugsweise nach Beendigung des Rottevorganges durch Siebung eine Aufteilung der erhaltenen Masse erfolgt und die die Kerne enthaltende Fraktion weiter verarbeitet, z. B. gemahlen, und einer Nachrotte unterworfen wird.
EMI5.1