DE102005051682A1

DE102005051682A1 - Stoffumwandlungsverfahren zur Herstellung eines hygienisierten Langzeitdüngers mit fester Nährstoffbindung

Info

Publication number: DE102005051682A1
Application number: DE200510051682
Authority: DE
Inventors: Dieter Jerowsky; Frank Jerowsky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-10-18
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2007-06-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stoffumwandlungsverfahren zur Herstellung eines hygienisierten, organisch essenziellen, Sauerstoff und Wasser speichernden Langzeitdüngers zur Bodenverbesserung und physiologischen Pflanzenernährung. DOLLAR A Geregelte Nährstoffversorgung, Stabilisierung der Bodenfruchtbarkeit, Unterbindung von Auswaschungen von Nährstoffen und umweltschädlicher Substanzen, Geruchsneutralität, Unkrautfreiheit kennzeichnen diesen Langzeitdünger. DOLLAR A Aufgabe dieses Stoffumwandlungsverfahrens ist es, Fäkalien aus Tierhaltungsanlagen dem natürlichen Wirtschaftskreislauf wieder in umgewandelter Form zurückzuführen und einen hygienisch unbedenklichen Langzeitdünger mit hervorragenden Anbaueigenschaften und Qualitäten zu erhalten. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden den Ausgangsstoffen organische Materialien (wie kohlenstoffhaltige oder zellulosehaltige organische Stoffe), Zucker oder zuckerwässrige Lösungen mit einer bestimmten Teilchengröße beigemengt. Dies wird anschließend vermischt und zu einer losen Miete angesetzt. Dabei werden die Mieten nach jeweils einer ersten aeroben Reifungsphase, einer anschließend direkt wirkenden inneren Verbundfase und einer abschließenden aeroben bakteriellen Ruhephase mit Luftsauerstoff nach bestimmtem Temperatur- und Kohlendioxydverlauf behandelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stoffumwandlungsverfahren zur Herstellung eines hygienisierten, organisch, essenziellen, Sauerstoff- u. Wasser – speichernden Langzeitdüngers zur Bodenverbesserung und physiologischen Pflanzenernährung.
Der Dünger ist aufgrund seiner essenziellen Beschaffenheit in der Lage mehrere Anbauperioden von Pflanzen mit Nährstoffen zu versorgen und dabei gleiche Ertragsergebnisse in gleicher Qualität aufzuweisen.
Geregelte Nährstoffversorgung über die Mykorhizza der Pflanze, Stabilisierung der Bodenfruchtbarkeit, verstärktes Wurzelwachstum, Unterbindung von Auswaschungen von Nährstoffen und umweltschädlicher Substanzen, Geruchsneutralität, kennzeichnen den Langzeitdünger.

In DE 41 23 798 C1 ist ein Verfahren zur ammoniakemissionsfreien Herstellung von Humus beispielsweise aus Gülle beschrieben, wobei den Abfallstoffen Zerkleinertes Stroh uns Sägemehl zugegeben werden.

Aus DE 41 39 682 A1 ist ein Verfahren zur Reduzierung oder Vermeidung von Ammoniak-Emissionen aus güllehaltigen Komposten bekannt, bei dem silierte Biomasse zugegeben wird.

Ein weiteres Verfahren zur Entsorgung von Gülle ist in DE 39 07 751 C1 beschrieben. Dabei wird die Gülle zusammen mit kompostierbaren Feststoffen in ein Mischgerät geführt, innig vermischt und die anfallende Masse einer Kompostierwanne zugeführt, in der der Masse Sauerstoff zugeführt wird.

Den bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von Düngesubstraten, bei denen Gülle als Ausgangsstoffe verwendet werden, sind benachteiligt durch einen hohen Investitionsaufwand in Bau und Technik sowie einen enormen Energieaufwand in der Prozessdurchführung.

Ein prägnantes Beispiel dafür ist die Druckkompostierung.

Bei allen zur Zeit angewandten Verfahren ist eine Zuführung von Energie in Verschiedenster Form notwendig, um einen hygienisierten Dünger zu erhalten.

Aufgabe dieses Stoffumwandlungsverfahren ist es, Gülle und Dung und weitere Kotarten aus der Tierhaltung, dem natürlichen Wirtschaftskreislauf wieder in umgewandelter, schadstoffloser Form zurückzuführen und einen hygienisch unbedenklichen Langzeitdünger herzustellen.

Dieser Langzeitdünger liegt in absolut Schadstoff unbedenklicher Form nach dem Reifeprozess vor, der etwa 60-70 Tage in Anspruch nimmt.

Dabei sind die angebauten Früchte gekennzeichnet durch äußerste Reinheitsgrade

Coliforme Keime;	nicht nachweisbar
Escherichia coli	nicht nachweisbar
Enterobacteriaceae	nicht nachweisbar
Enterokokken/Fäkalstreptokokken	nicht nachweisbar
Pseudomonaden	nicht nachweisbar
Die aerobe mesophile Keime bewegen sich zwischen	3,2 × 10⁴ KbE/g
Hefen bewegen sich zwischen	2,0 × 10² KbE/
Schimmelpilze bewegen sich zwischen	2,6 × 10³ KbE/

Somit entsteht ein qualitativ stabiler, in seiner Zusammensetzung konstanter, hocheffizienter Langzeitdünger. Hier liegt ein entscheidender Unterschied zu bekannten Komposten, wobei besonders zu beachten ist, dass das Endprodukt im Rahmen des Stoffumwandlungsprozesses, durch seine, in der natürlichen Umwandlung erreichte bakteriologischer Abbau der Teilchen, keinerlei Auswaschungen mehr unterliegt,

Erfindungsgemäß werden die Fäkalien separiert (Gülle und Dung), um eine Trockenmasse von ca. 20-70 Gew.% zu erhalten. Dieser Masse werden organische kohlenstoffhaltige und zellulosehaltige Materialien in verschiedenster Form beigemengt, anschließend vermischt, wobei im Nachgang ein Ansatz zu einer losen Miete, die eine Höhe von max. 1500 mm nicht überschreiten darf, erfolgt.

Dabei werden die Mieten nach jeweils einer ersten aeroben Reifungsfase, einer anschließend direkt wirkenden inneren Verbundfase und einer abschließenden aeroben bakteriellen Ruhefase, mit speziell dafür umgebauter Technik (Bild 1) behandelt. Der Umbau dieser Technik (herkömmlich als Schneefräse bezeichnet) ermöglicht die entsprechende Sauerstoffzufuhr pro Teilchen von mindestens 95% eines Umspülungsgrades. Dieser Prozentsatz ist die Voraussetzung des bakteriologischen Umwandlungsprozesses für die Herstellung des Langzeitdüngers.

Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Ausführungsbeispiel 1
Hergestellt wird dieser Langzeitdünger aus reinen organischen Ausgangsmaterialien unterschiedlichster Herkunft, die unter strengster Einhaltung der zum und Kohlendioxyd in einem thermodynamischen Eigenprozess ablaufen. Stoffumwandlungsprozess notwendigen Parameter wie Temperatur, Sauerstoff

– Ausgangsmaterialien können sein:
• Gülle, fest und flüssig
• alle anderen Tierkote
• Abprodukte aus der Tierhaltung (Haare, Federn, Horn und Hufe)
• Sägespäne, Mehle aus der Verarbeitung von unbehandelten Hölzern
• fein zertrümmerte Grünschnitte
• Laub, Gras und Pflanzen jeglicher Art

Die Zerkleinerung der Stoffe, die der separierten Gülle zugesetzt werden, müssen unter Beachtung einer Aufspaltung der Faserstruktur im Gefüge zertrümmert werden, um somit große unbeschadete Oberflächen für das Eindringen der Bakterien zu gewährleisten. Dabei sollte die Teilchengröße zwischen 3 und 6 mm liegen. Nach der Vermengung beider Materialien erfolgt der Ansatz in losen Mieten, die vor Regen und UV-Einstrahlung zu schützen sind. Die Höhe der Miete darf 1.500 mm nicht übersteigen, um den Eigendruck nicht in erhöhte Temperatur umzuwandeln. Grundbedingung für diesen Stoffumwandlungsprozess ist der Einsatz von absolut organischen Substanzen, die einen Feuchtheitsgrad von mindestens 28% (TM) und maximal 45% (TM) aufweisen müssen. Um ein günstiges Stoffumwandlungsverhalten vorauszusetzen, ist ein CN-Verhältnis von ca. 25-40:1 beachtenswert. Dazu werden folgende CN-Verhältnisse festgelegt:

– Stroh von 70-100:1
– Reisstroh/Schilfe von 90-140:1
– Hölzer von 150-200:1
– Miscanthusstroh von 140-190:1
– Laub, dünne Zweige von 20-60:1
– Sägespäne von 10-70:1

Die unter den o.g. Voraussetzungen angesetzte Miete bedarf ab dem ersten Tag des Ansatzes einer Kontrolle der Temperatur, die im Innenbereich zu messen ist. Die Temperatur muss sich innerhalb von 3 Tagen von der Ausgangstemperatur (meistens 20 °C) bis auf ca. 35 °C erhöhen. Diese Temperaturerhöhung ist das sichere Zeichen für den Beginn des bakteriologischen Stoffumwandlungsprozesses. Die tägliche Temperaturmessung erfolgt bis die Eigendynamik des Ansatzes einen Wert von 60 °C aufweist. Diese Grenztemperatur ist das sichere Zeichen einer eigendynamischen Entwicklung bis hin zum Ausgangsprodukt. Bei Feststellung einer sich nicht weiter erhöhenden Temperatur ist der Fakt des Sauerstoffverbrauches im bakteriologischen Prozess erreicht. Dies ist das Ausgangssignal zur Umwälzung der gesamten Miete, um Sauerstoff dem Prozess zuzuführen.
Das geschieht in Form der Verwendung einer speziell für diesen Einsatzfall umgebauten Schneefräse. Die erforderliche Luftstromsteuerung garantiert die Zufuhr von Luftsauerstoff und gewährleistet die Benetzung jedes Stoffteilchens mit Luftsauerstoff von mindestens 95% der Materialoberfläche.
Die so umspülten Teilchen werden erneut zu einer Miete angesetzt und wie bereits oben beschrieben dem gleichen Temperaturverlaufs-Kontrollverfahren unterzogen.
Ein weiterer entscheidender Prozessschritt ist der Umbau der Aufnahmewalze einer herkömmlichen Schneefräse. Die Anbringung eines Spezialschliffes in Sägezahnform ermöglicht ein weiteres Zerreißen des Ausgangsmaterials. Durch diese Erfindung wird eine weitere Erhöhung der Oberflächenstruktur des Ausgangsmaterials erreicht, indem ein Zerreißprozess vonstatten geht.
Erreicht das Ausgangsmaterial wiederum die Temperaturgrenze von ca. 60 °C und erhöht sich nicht weiter, ist dieser oben beschriebene Prozess zu wiederholen. Wesentlicher Fakt zur Herstellung des Langzeitdüngers ist die Produktion in überdachten Hallen, um Regen und Sonneneinstrahlung auszuschließen.
Grundlage des Stoffumwandlungsprozesses in der beschriebenen Form ist ein sich selbst entwickelnder Temperaturanstieg auf max. 75 °C, der durch eine intensive biologische Tätigkeit der aeroben Mikroorganismen ausgelöst wird.
Dadurch geht der Gehalt an zwingend notwendigem Sauerstoff (O₂) für die aerobe Bakterientätigkeit in den Mieten zurück. In gleichem Maße verbessern sich die Lebensbedingungen der nicht gewünschten anaeroben Bakterienflora.
Im Gegensatz dazu steigt der CO₂-Gehalt in den Mieten an. Der CO₂-Gehalt in der Miete darf 18% nicht übersteigen, wobei der O₂-Gehalt hingegen nicht unter 3% fallen darf. Diese Entwicklung ist durch die laufenden oben beschriebenen Kontrollmessungen zu überwachen, um einen genauen Zeitpunkt für den Eingriff in diesen natürlichen Prozess festzulegen.
Nur ein exakter, zeitlich definierter Eingriff ermöglicht es, den Stoffumwandlungsprozess in gewünschter Qualität in einem Zeitlimit von max. 70 Tagen herzustellen.
Während des Stoffumwandlungsprozesses in der Miete wird eine Vielzahl von sich übergehenden und auch überlappenden biochemischen Umsetzungsprozessen aktiviert. Diese Prozesse sind abhängig von Herkunft des Ausgangsmaterials, Umgebungstemperatur, Trockenmasse, Feuchtigkeit und Partikelgröße. Ebenso wesentliche Faktoren, die auf einen gesunden, natürlichen Stoffumwandlungsprozess hinweisen, sind sensorisch und visuell zu beobachten.

– Geruch nach Walderde
– eine leicht graue Färbung des Ausgangsmaterials, die sich von der Oberschicht bis hin zum Zentrum fortsetzt
– Schimmelpilz und aerobe Bakterienhorizonte, ersichtlich an leicht gelben bis ins rötlich gehende Färbungen
– auf der Deckschicht der Miete entwickeln sich Hutpilze, die in der Dunkelheit wachsen und bei Tageslicht wieder verkümmern

Der Ausgangsstoff beinhaltet folgende Durchschnittswerte an Makronährstoffen in Abhängigkeit des Ausgangsproduktes (Angaben in mg/kg TM).

– Gesamtstickstoff (N) 30

– Phosphoroxyd (P₂O₅) 15

– Kaliumoxyd (K₂O) 25

– Kalkoxyd (CaO) 22

– Magnesiumoxyd (MgO) 12
Darüber hinaus erhält das Ausgangsprodukt alle weiteren Nährstoffe und essenzielle Bausteine in ausreichender Pflanzen verfügbarer Form und Menge.
Ausführungsbeispiel 2
In einem Tierhaltungsbetrieb fallen täglich und jährlich mehrere Tausend m³ Gülle an. Die Gülle wird mit Hilfe einer Separiertechnik von den Feststoffen getrennt.
Somit erhält man die gewünschte Trockenmasse von 20 bis 70 Gew.%.
Mittels Dosier- oder Mischtechnik werden kohlenstoffhaltige, fasrige, zerschlagene, oder durch Trennvorgänge erhaltene kleine Naturholzteilchen Teilchen mit einer bestimmten beigemischt.
Eine weitere Zuführung von 0,1 l pro gemischten m³ Katalysatorflüssigkeit (Zuckerlösung) aktiviert den Stoffumwandlungsprozess und bestimmt somit seine Reifezeit.
Die Zuschlagsstoffe können auch bereits nach dem Separierprozess, also beim Mischvorgang, dem zum Stoffumwandlungsprozess vorgesehen Materials in zerstäubter Form beigemengt werden.
Das mit einer Trockenmasse von 20 bis 70 Gew.% erzeugte Ausgangsmaterial, das einem natürlichen Stoffumwandlungsprozess zugeführt werden soll, wird in Form einer Dreiecksmiete einer max. Höhe von 1,50 m locker angesetzt.
Die Breite der Miete wird durch deren Schüttkegel bestimmt.
Um eine optimale Luftumspülung, auch der kleinsten Partikel zu gewährleisten ist ein spezielles, dafür erfundenes Umwälzgerät einzusetzen.
Diesen Arbeitsvorgang optimal auszuführen, bedient man sich einer speziell für diesen Zweck umgebauten Belüftungstechnik. Mit dieser Methode wird eine optimale Luftumspülung erreicht.
Aerobe Bakterienkulturen leiten den des Stoffumwandlungsprozess einhergehend mit einer Geruchsbindung des Ausgangsmaterials ein.
Die im Verlauf des Stoffumwandlungsprozess erreichte Eigenwärme darf 70°C nicht übersteigen.
Nach ca. wenigen Tagen ist die Nahrungsgrundlage für die aeroben Bakterienkulturen aufgebraucht und die Temperatur in den angesetzten Mieten stagniert.
Zum Zeitpunkt eines Temperaturabfalls muss die gesamte Miete mit Hilfe der Spezialtechnik (Fräse) mit Luft umspült erden und erneut als Kegel aufgebaut werden. Somit ist die erste Phase als Vorstufe der natürlichen Stoffumwandlung abgeschlossen. Nach Erreichen dieses Zustandes erfolgt weiteres, belüftendes Umsetzen mit um die zweite, innere Verbundfase. In der Miete siedeln sich die unterschiedliche Art von Hut- und Schimmelpilzen sichtbar in Form von Horizonten an.
Diese Pilze scheiden im Rahmen ihres Wachstums antibiotische Substanz aus, die pathogene Keime abtöten. Das dunkle Erscheinungsbild der Miete in der ersten Phase wird einen sichtbaren Grauschleier abgelöst.
Damit aerobe bakterientypische Geruch wird abgelöst und durch Geruch, der an Walderde erinnert, ersetzt.
Das Umsetzen und Belüften der Mieten für diesen Zweck umgebauten Spezialtechnik durchmischt und zerkleinert erneut die Teilchenstruktur. Während der zweiten Phase erfolgt eine Bindung aller Stickstoffverbindungen.
Der Ammoniak liegt somit in gebundener Form vor und ist damit nicht mehr durch Wasser auswaschbar und somit nicht mehr für das Grundwasser schädigend.
Reste von Holzstoffen und Urine des Strohes, die sich in diesem Material befinden werden durch die Schimmelpilze komplett aufgeschlossen. Diese Prozess von der Außentemperatur und Umgebungsfeuchtigkeit abhängig.. Er vollzieht sich aber auch bei Minustemperaturen und ist innerhalb von 8 bis 16 Tag er abgeschlossen.
Nach dem sichtbaren Zerfall der Pilzstruktur auf der Mietenoberfläche und dem Welken der Schimmelpilze in ihren Horizonten im Inneren der Miete, wird die Dritte Fase eingeleitet.
Dies erfolgt wiederum mit der beschriebenen Spezialtechnik (Fräse), wobei besonders wichtig ist, dass die Teilchen wiederum zerkleinert und sehr gut mit Luft umspült werden. Nach diesem Prozess erfolgt der erneute Ansatz in einer Dreiecksmiete zur Stoffumwandlung mit sich anschließender Ruhefase.
Das durch die bakteriologischen Umwandlungsvorgänge und durch die starke innere Verbindung (Verpilzung) in den 2 Phasen ist das Materialausgangsgefüge stark angegriffen.
Das somit anfangs geschlossene Material tritt nach Abschluss dieser Fase mürbe, mikrobiologisch lebend gebunden und leicht strukturiert in Erscheinung.
Die dritte Phase dieses Vorganges kann auch als mikrobiologisch lebend und gebundene Konservierungsfase des nunmehr abgeschlossenen Stoffumwandlunsprozesses betrachtet werden.
Das Material zeichnet sich durch seine Mürbe, leichte Feuchte, Sauerstoff durchlässige und lockere Struktur aus.
Der Schneider Humus ist geruchsneutral, mit einem leichten Akzent zum Geruch einer Walderde.
Der Schneider Humus ist seuchenhygienisch unbedenklich besitzt einen hohen biologischen Reinheitsgrad. Es entspricht der nationalen und internationalen Gütebestimmung dieser Materialien

Claims

Verfahren der Stoffumwandlung zur Herstellung von „Schneider Humus" als Langzeitdünger mit folgenden Merkmalen: Es werden Fäkalien aus der Tierhaltung, kohlenstoff- und zellulosehaltige Materialien mit einer Korngröße zwischen 0,1-6,0mm gesetzt. anschließend vermischt und auf einen Trockenmassegehalt von 20 bis 70 Gew.% entwässert, anschließend lose in Mietenform (Breite/he 2000 × 1500 mm) angesetzt. in einer ersten aeroben Phase, mit oder ohne Zusatz von Katalysatoren (Zucker, gärungsfördende Substanzen) in einer anschließenden Verpilzungsphase in einer abschließenden, aeroben bakteriellen Stabilisierungsphase Alle diese Fasen müssen bei Erreichen einer Temperatur von max. 75 °C zwingend notwendig mit Sauerstoff umspült werden. Die dazu notwendige Technik ist in den Bildern 1 und 2 dargestellt. Periodische Festlegung aller wasserlöslichen Nährsalze durch eine milchsauere Vergärung, um Auswaschungen in tiefere Horizonte der Erdoberfläche zu verhindern. Gewährleistung einer Wiederaufnahme der auswaschbaren Nährsalze durch die arbuskuläre Mykorrizza der Pflanzen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das als Gülle Rindergülle, Schweinegülle oder anderer Tierkot verwendet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass Die angebauten Früchte höchste Reinheit und Qualität aufweisen Coliforme Keime; nicht nachweisbar Escherichia coli nicht nachweisbar Enterobacteriaceae nicht nachweisbar Enterokokken/Fäkalstreptokokken nicht nachweisbar Pseudomonaden nicht nachweisbar Aerobe mesophile Keime zwischen 3,2 × 10⁴ KbE/g Hefen bewegen sich zwischen 2,0 × 10² KbE/ Schimmelpilze bewegen sich zwischen 2,6 × 10³ KbE/
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Ausgangsstoffen zusätzlich Zuckerlösungen als biologischer Katalysator zur Verkürzung der Reifezeit zugegeben werden.
Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch, dass der Ausgangsstoff gekennzeichnet ist durch – satte braune Farbe – homogene, fließfähige Körnung – angenehmer Geruch – hygienisierte Beschaffenheit – extrem hoher Gehalt an essenziellen Pflanzennährstoffen, Spurenelementen – hoher Reinheitsgrad – fehlen von pflanzen- und bodenschädigenden chemischen Bestandteilen – hohen Gehalt an organischen Substanzen – günstiges CN-Verhältnis (30:1) – gute Wasserspeicherung – sehr gute Kapillarwirkung – Verhinderung der Nährstoffauswaschung
Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet durch Trennung der Feststoffanteile der Gülle auf eine Trockenmasse von 20-70 Gew.%
Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet durch Kohlenstoffhaltige und Cellulosehaltige Materialien (Fst) mit einer max. Körngröße von max. 0.1-6mm zu mischen
Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet durch das Verhältnisse:Trockenmasse (Tm) zu C- und Cellulose Materialien (Fst) Langzeitdüngerverhältnisse NPK = Qualitäten
Die Abweichungen sind abhängig von den äußeren Bedingungen bei der Stoffumwandlung und von den zugeführten Kohlenstoffhaltigen Materialien sowie Faserstoffen.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet durch die Nährstoffinhalte des Endproduktes