DE10131347A1

DE10131347A1 - Verfahren zur Verbesserung von als Bodenhilfsstoffe verwendbaren Torfersatzstoffen

Info

Publication number: DE10131347A1
Application number: DE2001131347
Authority: DE
Inventors: Volker Gehr; Boris Reinholdt
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-04-10

Abstract

Das Verfahren dient dazu, Torfersatzstoffe, die als Bodenhilfsstoffe eingesetzt werden sollen, zu verbessern. Solche Torfersatzstoffe werden üblicherweise aus zellulosehaltigem Material, wie Altpapier, Bruchholz oder Einjahrespflanzen, hergestellt. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung werden Torfersatzstoffe wesentlich verbessert, indem ihnen Substanzen (8) zugegeben werden, welche Säuren oder Salze enthalten oder im Torfersatzstoff Säuren oder Salze bilden. Dadurch wird das Wachstum von den Stickstoff fixierenden Mikroorganismen gehemmt, so dass der Stickstoff den Pflanzen zur Verfügung steht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, dass torfähnliche Bodenhilfsstoffe eingesetzt werden, um die im Gartenbau oder in der Landwirtschaft verwendeten Böden zu verbessern. Weiterhin werden solche Stoffe auch einzeln oder in Kombination eingesetzt, um einen künstlichen Boden zur Kultivierung von Pflanzen zu haben (Substrate). Solche Bodenhilfsstoffe werden auch Torfersatzstoffe genannt, da ihr Einsatz ähnlichen Zielen dient wie der von Torf. Torf ist ein Naturprodukt, das durch unvollständige Zersetzung von abgestorbener pflanzlicher Substanz unter Luftabschluss entstanden ist. Im Tagebau werden in Hochmooren Weißtorf, bis 1400 Jahre alt, und Schwarztorf, bis 7000 Jahre alt, abgebaut. Durch die lange Entstehungszeit und den großen Bedarf sind die natürlichen Ressourcen, die Hochmoore, nur begrenzt nutzbar. Bisherige Substitutionsmöglichkeiten für Torf bestehen hauptsächlich im Hobbygartenbau, z. B. durch Rinden-Humus, Kompost, Holzfasern, Kokosfasern, Reisspelzen und Chinaschliff. Im Erwerbsgartenbau sind die Substitutionsmöglichkeiten auf Grund von höheren Qualitätsanforderungen stark begrenzt. Dies ist hauptsächlich durch die Stickstoff-Fixierung der in den bisherigen Torfersatzstoffen vorhandenen Bakterien bedingt. Dadurch stehen für das Pflanzenwachstum weniger Nährstoffe zur Verfügung.
Ein Beispiel für die Herstellung von Torf-Substitutionsprodukten wird z. B. in der EP 0 593 795 A1 beschrieben. Dabei dient als Ausgangsstoff Altpapier, welches zu einer Pulpe aufgelöst, dann eingedickt, grob zerfasert und bei hohen Temperaturen getrocknet wird. Zur Grobzerfaserung wird eine Schlagkreuzmühle vorgeschlagen und zum Trocknen ein Heißlufttrockner, der vorzugsweise bei Temperaturen um 200°C betrieben werden soll. Auch andere Rohstoffe können zu Torfersatz verarbeitet werden, z. B. Holz, Holzstücke, Einjahrespflanzen (Stroh, Bagasse oder Schilf) oder ähnliche faserhaltige Stoffe. Auch wenn heute also die Herstellung von Torfersatzstoffen durchaus möglich ist, treten Probleme bei der Verwendung auf, die von der bereits erwähnten Stickstofffixierung herrühren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich Torfersatzstoffe so verbessern lassen, dass sich dessen Stickstoffabgabe an die Pflanzen erhöht. Insbesondere sollen sie Eigenschaften aufweisen, die die positiven Eigenschaften von Torf zumindest erreichen, möglichst noch übertreffen.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Die Zugabe der angegebenen Substanzen beseitigt einen wesentlichen Nachteil der bisher bekannten Torfersatzstoffe. Solange nämlich die Stickstofffixierung einen definierten Wert, der als akzeptabel angesehen wird, überschreitet, steht der Stickstoff dem Pflanzenwachstum nicht mehr zur Verfügung, was die Verwendbarkeit des Torfersatzes stark beeinträchtigt. Anders als der natürlich gewachsene Torf wird der Torfersatz nämlich verstärkt von Mikroorganismen befallen, die den an sich ausreichend vorhandenen Stickstoff festhalten und verbrauchen. Besonders nachteilig ist, dass sich diese Mikroorganismen wegen des leicht erreichbaren Stickstoffes rasch vermehren, was dann zu noch höherem Stickstoffverbrauch führt. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind einfach durchzuführen und führen auch mit relativ billigen Hilfsstoffen schon zu einem guten Ergebnis. Die Substanzen können Säure, z. B. Schwefelsäure, Huminsäure oder Lignolsulfonsäure sein. Es ist auch möglich, deren Salze zu verwenden, da sie auf die Mikroorganismen ähnlich wachstumshemmend wirken, z. B. Natriumlignolsulfonat. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung von oxidativen Bleichmitteln (z. B. Wasserstoffperoxid, Sauerstoff, Ozon), die ebenfalls organische Säuren im Torfersatzstoff bilden.
Da die meisten bekannten Torfersatzstoffe mit pH 5,5-6,5 nicht so sauer sind wie natürlicher Torf (pH 3-4), besteht eine "pH-Reserve". Deren Ausschöpfung führt noch nicht zu unerwünschter Übersäuerung des Erdbodens, verglichen mit dem Einsatz von natürlichem Torf.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann von verschiedenen Rohmaterialien ausgehen, und zwar z. B. von Altpapier, von Frischzellstoff, Holzfasern oder von Holzstücken. Diese Materialien enthalten Zellulosefasern, die sich als Torfersatz besonders gut eignen. Sie haben im Gegensatz zum natürlichen Torf den Vorteil, dass sie nachwachsen oder zumindest ihrerseits aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt werden können. Ein gut geeignetes Verfahren zur Herstellung von Torfersatz ist z. B. in der deutschen Patentanmeldung 100 21 319 beschrieben.
Erfindungsgemäß hergestellte Bodenhilfsstoffe verbessern entscheidend die Nährstoffversorgung des Bodens, dem sie zugemischt werden. Sie lassen sich einsetzen, um den Boden aufzulockern, um dessen Wasserspeicherfähigkeit zu erhöhen und um den pH-Wert zu regulieren.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden erläutert an Hand einer Zeichnung, die ein exemplarisches Anlagenschema zur Durchführung des Verfahrens mit einem durch Altpapier gebildeten Ausgangsrohstoff zeigt.
Diese Figur ist eine vereinfachte Darstellung und zeigt die wichtigsten Apparaturen, die man zur Durchführung des Verfahrens verwenden kann. Das hier dargestellte Verfahren geht aus von einem Rohstoff, der aus Altpapier A besteht und zusammen mit Wasser W in einem Stofflöser 1 mit Hilfe eines angetriebenen Rotors 2 aufgelöst wird. Die so erzeugte Faserstoffsuspension gelangt durch ein Sieb 3 im Boden des Stofflösers 1 sowie durch einen Grobsortierer 4 und Dickstoffreiniger 5, wodurch die störenden Bestandteile des Altpapiers entfernt werden. Dabei hat die Suspension in der Regel einen Feststoffgehalt zwischen 3 und 6%. Es sind aber auch Auflöseverfahren denkbar, bei denen eine Stoffdichte über 12% eingestellt wird. Durch die sich nun anschließende Eindickvorrichtung 6, hier eine Schneckenpresse, wird ein hochkonsistenter Faserstoff F1 gebildet. Das abgepresste Wasser W' lässt sich mit Vorteil wieder zum Auflösen im Stofflöser 1 verwenden. Mit dem Kreislaufwasser W' kann durch Zugabe der Substanzen 8 der Torfersatzstoff erfindungsgemäß behandelt werden. Der Faserstoff F1 mit einem Feststoffgehalt zwischen 20 und 60% gelangt in eine Flockiervorrichtung 7, die dazu dient, aus dem hochkonsistenten Faserstoff einen feuchten, voluminösen, flockigen Stoff F2 zu bilden. Die erfindungsgemäße Zugabe der genannten Substanzen 8 (gestrichelter Pfeil) kann auch hier, also in den feuchten Stoff F1 am Einlauf in die Flockiervorrichtung 11 erfolgen. Hier sind die Einmischbedingungen ideal. Die im Stoff F2 noch enthaltene Flüssigkeit, überwiegend Wasser, wird anschließend auf einem Trockner 9, hier einem mit Dampf 10 beheizten Bandtrockner, thermisch entfernt, so dass ein Trockenstoff F3 entsteht. Dieser fällt dann in den Bunker 11. Ein gestrichelter Pfeil zeigt, dass auch an dieser Stelle die Zugabe der Substanzen 8 möglich ist. Eventuell wird ein - nicht gezeichneter - Mischer benötigt. Schließlich liegt der Torfersatz F3 vor, der die gewünschten Eigenschaften aufweist. Das im Trockner 9 verdampfte Wasser kann kondensiert und im Prozess wieder verwendet werden.
Die Figur zeigt lediglich ein Beispiel. Wegen der Altpapierverwendung sind eine Anzahl von Verfahrensschritten vorgesehen, die bei anderen Rohstoffen ohne weiteres entfallen könnten.

Claims

1. Verfahren zur Verbesserung von als Bodenhilfsstoffe verwendbaren Torfersatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass dem Torfersatzstoff Substanzen (8) zugegeben werden, welche Säuren oder Salze enthalten oder im Torfersatzstoff Säuren oder Salze bilden, und zwar mindestens in einer solchen Menge, dass dadurch das Wachstum von Stickstoff fixierenden Mikroorganismen so weit verhindert wird, dass die Stickstofffixierung einen definierten Wert, der als akzeptabel angesehen wird, nicht überschreitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Torfersatzstoff Schwefelsäure oder deren Salze zugegeben werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Torfersatzstoff Huminsäure oder deren Salze zugegeben werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Torfersatzstoff Lignolsulfonsäure oder deren Salze zugegeben werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Torfersatzstoff Lignosulfonate zugegeben werden.

6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Torfersatzstoff zunächst als wässrige Suspension gebildet wird, dass bei einem Eindickvorgang Wasser entzogen und dieses zur Suspendierung verwendet wird und dass die Substanzen im Kreislaufwasser geführt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanzen (8) dem trockenen Torfersatzstoff zugegeben werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Torfersatzstoff zunächst als wässrige Suspension (F0, F1) gebildet wird und dass der Suspension (F0, F1) eine Bleichlösung, die überwiegend aus einem oxidativen Bleichmittel besteht, zugemischt wird.

9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe der Substanzen (8) dosiert wird, so dass der pH-Wert des fertigen Torfersatzes zwischen 3 und 5 liegt.

10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Torfersatzstoff überwiegend aus Altpapier (A) hergestellt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Torfersatzstoff überwiegend aus Bruchholz hergestellt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Torfersatzstoff überwiegend aus Baumrinden hergestellt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Torfersatzstoff überwiegend aus Zellstofffasern hergestellt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Torfersatzstoff überwiegend aus Holzstofffasern hergestellt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Torfersatzstoff überwiegend aus Einjahrespflanzen hergestellt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Torfersatzstoff überwiegend aus Kokosfasern hergestellt wird.