DE102011010329A1 - Composite material, useful e.g. as nitrogen-phosphorus-potassium fertilizer, comprises superabsorber polymer, (in)organic filler, soil additive, binding agent and solid and/or liquid fermentation residues fermented from biomass - Google Patents

Composite material, useful e.g. as nitrogen-phosphorus-potassium fertilizer, comprises superabsorber polymer, (in)organic filler, soil additive, binding agent and solid and/or liquid fermentation residues fermented from biomass Download PDF

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Abstract

Composite material comprises (a) at least one natural and/or synthetic superabsorber polymer; (b) at least one organic and/or inorganic filler and/or soil additive preferably based on eruptive rock, organic and/or inorganic fertilizer preparation and/or organic, also present in fiber form, and/or inorganic aggregate, active ingredient and/or binding agent; and (c) solid and/or liquid fermentation residues fermented from biomass. Composite material comprises (a) at least one natural and/or synthetic superabsorber polymer; (b) at least one organic and/or inorganic filler and/or soil additive preferably based on eruptive rock, organic and/or inorganic fertilizer preparation and/or organic, also present in fiber form, and/or inorganic aggregate, active ingredient and/or binding agent; and (c) solid and/or liquid fermentation residues fermented from biomass, where (a) is from hydrogel composite, and the amount of (a) is >= 2 wt.% and at least the 5-times of its dead weight of (a) under time-dependant increase in the volume of waters and/or aqueous solutions is stored and again delivered. An independent claim is included for the preparation of the composite material comprising mixing and/or kneading the above components in an input or two-screw mixer and/or one or two-shaft plowshare mixer.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung umfasst Wasser und/oder wässrige Lösungen, auch Nährstofflösungen, speichernde und das Wasser und die wässrigen Lösungen wieder abgebendes organisch basiertes Kompositmaterial, enthaltend mindestens ein natürliches und/oder synthetischen Superabsorberpolymer (SAP) und/oder mindestens ein Hydrogel-Komposit mit Superabsorber-Eigenschaften, vorzugsweise zum Einsatz, aber nicht ausschließlich, als Bodenhilfsstoff und/oder Düngemittel, insbesondere als kombinierter Stickstoff-, Phosphor- und Kaliumdünger (NPK-Dünger), Wasserspeicher, Wasser- und Nährstofflieferant für Wachstum, Keimung und die Kultivierung von Pflanzen, als Pflanzsubstrat oder als Bodenzusatzstoff, auch in Abmischung mit Erdboden und/oder Erden- und oder Pflanzsubstraten, zur Verbesserung des Bodenklimas und zur Förderung der Humusbildung, als Trägermaterial für feste und flüssige Düngemittel, Insektizide, Pestizide, Bakterizide und Fungizide und als Kompost und Zusatzstoff zur Verbesserung von Kompost und zur Rekultivierung von semi- und ariden Flächen, Trocken- und Wüstengebieten, auch als verdichtete, kompaktierte Formkörper ausgebildet, wie beispielsweise als Pellet und/oder Granulat und/oder ausgebildet als Matten mit Zusatz von organischen Faserstoffen, diese erfindungsgemäßen Kompositmaterialien hergestellt unter Verwendung von und/oder enthaltend:
mindestens ein Hydrogel-Komposit und Gärreste aus fermentierter Biomasse in Form wässriger Suspension (Gärreste-Gülle) und/oder teilentwässerter Gärreste-Suspension und/oder aus dieser gewonnenen getrocknetem Gärrestefeststoff (Gärreste-Trockenmasse) und die zur Fermentierung eingesetzte Biomasse enthaltend pflanzliche Biomasse und/oder Gülle und/oder tierischer Kot und/oder Küchen- und/oder Schlachtabfällen und/oder organischen Klärschlamm ist und das erfindungsgemäße Kompositmaterial vorzugsweise Gärreste aus fermentierten nachwachsenden Rohstoffen (NAWARO), die unter den Oberbegriff der so genannten Energiepflanzen fallen, enthält.
The invention encompasses water and / or aqueous solutions, including nutrient solutions, organically based composite materials which store and release the water and the aqueous solutions, comprising at least one natural and / or synthetic superabsorbent polymer (SAP) and / or at least one hydrogel composite with superabsorbent material. Properties, preferably for use, but not exclusively, as soil additives and / or fertilizers, in particular as combined nitrogen, phosphorus and potassium fertilizers (NPK fertilizer), water storage, water and nutrient supplier for growth, germination and the cultivation of plants, as Plant substrate or as a soil additive, also in admixture with soil and / or soil and / or plant substrates, to improve the soil climate and promote the formation of humus, as a carrier material for solid and liquid fertilizers, insecticides, pesticides, bactericides and fungicides and as a compost and additive for Improvement v on compost and for recultivation of semi and arid areas, dry and desert areas, also formed as compacted, compacted shaped bodies, such as pellets and / or granules and / or formed as mats with addition of organic fibers, these composite materials according to the invention produced under Use of and / or containing:
at least one hydrogel composite and fermentation residues from fermented biomass in the form of aqueous suspension (digestate slurry) and / or partially dewatered fermentation residue suspension and / or dried fermentation residue solids obtained therefrom (fermentation residues dry matter) and the biomass used for fermentation containing plant biomass and / or or manure and / or animal manure and / or kitchen and / or slaughterhouse waste and / or organic sewage sludge and the composite material according to the invention preferably fermentation residues from fermented renewable resources (NAWARO), which fall under the generic term of the so-called energy plants contains.

Das erfindungsmäße Kompositmaterial kann in bevorzugten Ausführungsformen enthalten: Holzasche und/oder Reststoffe, wie diese bei der thermischen Verwertung (Verbrennung) und/oder Pyrolyse von Energiepflanzen und/oder Rostasche und/oder Reststoffe wie diese bei der Verbrennung/Pyrolyse von frühtertiärer Braunkohle (Weichbraunkohle) anfällt.The inventive composite material may contain in preferred embodiments: wood ash and / or residues such as those in the thermal utilization (incineration) and / or pyrolysis of energy crops and / or ashes and / or residues such as these in the combustion / pyrolysis of early tertiary lignite (lignite ) accumulates.

Ausserdem können enthalten sein, Struktur bildende organische Füllstoffe und/oder anorganische, mineralische Füll- und mineralische Wirkstoffe, vorzugsweise ausgewählt aus der Stoffgruppe der Quarzsande, Ton, Schiefer, Sedimentgesteine, Gneis, Trass, Basalt, Dolomit, Magnesit, Bentonit, natürlliches und/oder synhthetisches Zeolith und/auch feine, geblähte Partikel aus Eruptivgesteinen, wie beispielsweise geblähte Perlit- und Vermiculite-Partikel.In addition, structure-forming organic fillers and / or inorganic, mineral fillers and mineral active substances, preferably selected from the group of materials of quartz sands, clay, shale, sedimentary rocks, gneiss, trass, basalt, dolomite, magnesite, bentonite, natural and / or or synhthetic zeolite and / or fine, blown particles of igneous rocks, such as distended perlite and vermiculite particles.

Das erfindungsgemäße Kompositmaterial weist, aufgrund seiner Zusammensetzung und den Ausbildungsmechanismen, inhärtere Superabsorbereigenschaften aus und kann auch als Düngemittel-Hydrogel-Komposit und/oder Kompost-Hydrogelkomposit eingeordnet werden.The composite material according to the invention has, due to its composition and the formation mechanisms, harder superabsorbent properties and can also be classified as fertilizer hydrogel composite and / or compost hydrogel composite.

Darüber hinaus umfasst die Erfindung vielfältige Ausführungsformen und Zusammensetzungen, die es erlauben, für spezielle Anwendungsbereiche die jeweils geeignete Zusammensetzungen des erfindungsgemäßen Kompositmaterials herzustellen und anzuwenden.In addition, the invention encompasses various embodiments and compositions which make it possible to produce and apply the respectively suitable compositions of the composite material according to the invention for specific applications.

Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kompositmaterialien sowie deren bevorzugte Anwendungsbereiche.Furthermore, the invention relates to the processes for producing the composite materials according to the invention and their preferred fields of application.

HintergrundinformationenBackground information

Die weltweit knappen Ressourcen an fossilen Energieträgern, wie Erdöl, Gas, Kohle und Uran sowie die ökologische Forderung und Notwendigkeit der Reduzierung der weltweiten CO2-Emissionen aus ökologischen und ökonomischen Gründen, verbunden mit dem steigenden Bedarf an Energie und Basisrohstoffen für die Synthese von chemischen Rohstoffen, hat dazu geführt, dass der Anbau und die Verwertung von Biomasse zur direkten thermischen Verwertung als Energieträger und der Gewinnung von Biogas, Biotreibstoffen und Syntheserohstoffen in Zukunft immer mehr Bedeutung zukommt. So prognostizierte die Internationale Energieagentur (IEA) einen weltweiten Anstieg des Primärenergieverbrauchs zwischen heute und 2030 um über 50% (INTERNATIONAL ENERGY AGENCY, PARIS 2006).The world's scarce resources of fossil fuels, such as oil, gas, coal and uranium, as well as the environmental demand and need to reduce global CO 2 emissions for environmental and economic reasons, combined with the increasing demand for energy and basic raw materials for the synthesis of chemical Raw materials, has meant that the cultivation and utilization of biomass for direct thermal utilization as an energy carrier and the production of biogas, biofuels and synthetic raw materials in the future more and more importance. For example, the International Energy Agency (IEA) predicted a global increase in primary energy use of more than 50% between today and 2030 (INTERNATIONAL ENERGY AGENCY, PARIS 2006).

Die energetische Nutzung von Biomasse als Energieträger unter Bevorzugung von nachwachsenden Rohstoffen (NAWARO) ist mit erheblichen Vorteilen verbunden:

  • – Die energetische Nutzung von Biomasse jeglicher Art, setzt nur soviel CO2 frei wie bei beim Aufwuchs und/oder der Produktion gebunden wurde.
  • – Nachwachsende Rohstoffe also so genannte Energiepflanzen können nachhaltig produziert werden, dies gilt auch für schnell wachsende Holzsorten.
  • – Die Verwendung von nicht schnittfähigem und nicht verwertbarem
The energetic use of biomass as an energy source with preference for renewable raw materials (NAWARO) has considerable advantages:
  • - The energetic use of biomass of any kind, releases only as much CO 2 as was tied up in the growth and / or production.
  • - Renewable resources, so-called energy crops can be sustainably produced, this also applies to fast-growing wood varieties.
  • - The use of uncut and non-recyclable

Holzanfall aus nachhaltiger Forstwirtschaft ist wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll.Wood accumulation from sustainable forestry makes economic and ecological sense.

Die aktuelle energetische Nutzung von Biomasse umfasst:

  • – Energie- und Wärmegewinnung aus festen biogenen Brennstoffen vorzugsweise Holz.
  • – Biogasproduktion mittels anaeroben Vergärung von beispielsweise Biomasse aus pflanzlicher Biomasse, Gülle, tierischem Kot, Küchen- und Schlachtabfällen, Abwasserschlamm usw.
The current energetic use of biomass includes:
  • - Energy and heat recovery from solid biogenic fuels, preferably wood.
  • - Biogas production by anaerobic digestion of, for example, biomass from vegetable biomass, manure, animal manure, kitchen and slaughterhouse waste, sewage sludge, etc.

Besondere Bedeutung wird in Zukunft der Energiegewinnung durch die Verwertung von Biomasse aus nachwachsenden Rohstoffen (NAWARO) und insbesondere der Biogasproduktion durch Vergärung von pflanzlich basierter Biomasse, die aus so genannten Energiepflanzen, wie bespielsweise Mais, Weizen, Zuckerrüben u. a. m., auch in Kombination mit tierischer Gülle usw. zukommen, die extra für die Produktion von Biogas angebaut werden und damit im Wettbewerb zum Anbau von Pflanzen für die Nahrungsmittelproduktion stehen, da weitgehendst sortenreiner Einsatz von Energiepflanzen als Biomasse gefordert ist.In the future, the generation of energy through the utilization of biomass from renewable raw materials (NAWARO) and in particular the production of biogas by fermentation of plant-based biomass, which consists of so-called energy crops, such as corn, wheat, sugar beet and others, will be particularly important. a. m., also in combination with animal manure, etc., which are grown specifically for the production of biogas and are therefore in competition with the cultivation of plants for food production, since most sort-pure use of energy crops is required as biomass.

Sehr problematisch ist aus ökologischer Sicht und auch aus Gründen der Wirtschaftlichkeit, die Ausweitung der erforderlichen Anbauflächen für den Anbau der Energiepflanzen um den steigenden Bedarf zu decken und die Tatsache, dass die Problematik der nachhaltigen Verwertung von anfallenden Reststoffen, wie der Gärreste bei der Produktion von Biogas und der vergleichbaren Schlempe aus der Bioethanol-Erzeugung bisher noch nicht gelöst ist, wie auch die Verwertung der Aschen, die bei der thermischen Nutzung (Verbrennung) von Energiepflanzen und Holz in Form von bzw. Rostasche, Flugasche, Filter- und Zyklonasche vornehmlich als Oxide von Calcium, Magnesium, Phosphor und Kalium anfallen.From an ecological point of view and also for reasons of economic efficiency, the expansion of the necessary acreage for the cultivation of energy crops to meet the increasing demand is very problematic and the fact that the problem of the sustainable utilization of accumulating residues, such as the fermentation residues in the production of Biogas and the comparable stillage from bioethanol production has not yet been solved, as well as the recovery of the ashes, which in the thermal utilization (combustion) of energy plants and wood in the form of or ash, fly ash, filter and Zyklonasche primarily as Oxides of calcium, magnesium, phosphorus and potassium are incurred.

Bei einer mittleren Biogasanlage mit einer Leistung von 500 KW(el) fallen pro Jahr cirka 10.000 m3 Gärreste (Gärrestegülle) als Suspension und wässrige Lösung mit einem Feststoffgehalt von ca. 5–8% Gew.-% an, je nach Zusammensetzung der zur Vergärung kommenden Biomasse und Produktionstechnologie und müssen als so genannter Wirtschaftsdünger zwischengelagert werden und können nur bedingt ausgebracht werden.At an average biogas plant with a capacity of 500 KW (el) 3 digestate (Gärrestegülle) fall as a suspension and an aqueous solution having a solids content of about 5-8% wt .-% of a year approximately 10,000 m, depending on the composition of the Fermentation coming biomass and production technology and must be stored as so-called farm fertilizer and can be applied only conditionally.

Diese so genannte Gärrestegülle enthält, neben den pflanzlichen Reststoffen, folgende bioverfügbaren, teilweise gelöste, Pflanzennährstoffe, die beispielsweise in nachfolgender Tabelle im Vergleich zu unfermentierter Rindergülle aufgelistet sind. Tabelle 1 Vergleichswerte der Inhaltsstoffe von unfermentierter Rindergülle (Rohgüllle) zu Gärresten auf der Basis verschiedener Biomasse-Mischungen. Rohgülle Gärreste Parameter Einheit Bez. Rinder-Gülle (Rohgülle) Rinder-Gülle + NAWARO Schweine-Gülle + NAWARO NAWARO 100% Trockenmasse % von FM 9,1 7,3 5,6 7,0 Säuregrad pH 7,3 8,3 8,3 8,3 Verhältnis Kohlenstoff/Stickstoff C/N: 10,8 6,8 5,1 6,4 Kg/t FM Kg/t FM Kg/t FM Kg/t FM Stickstoff N-gesamt 4,1 4,6 4,6 4,7 Ammonium-N NH4-N 1,8 2,6 3,1 2,7 Phosphor P2O5 1,9 2,5 3,5 1,8 Kalium K2O 4,1 5,3 4,2 5,0 Magenesium MgO 1,02 0,91 0,82 0,84 Calcium CaO 2,3 2,2 1,6 2,1 Schwefel S 0,41 0,35 0,29 0,33 Organische Substanz 74,3 53,3 41,4 51,0 FM = Frischmasse; kg/t FM = Gehalt in kg in 1000 kg Frischmasse;
NAWARO = pflanzlich basierte Biomasse.
This so-called fermentation residue contains, in addition to the plant residues, the following bioavailable, partially dissolved, plant nutrients, which are listed, for example, in the following table in comparison to unfermented cattle manure. Table 1 Comparative values of the ingredients of unfermented cow manure (Rohgüllle) to digestate based on various biomass mixtures. raw slurry digestate parameter Unit ref. Cattle manure (crude manure) Cattle manure + NAWARO Pig manure + NAWARO NAWARO 100% dry matter % of FM 9.1 7.3 5.6 7.0 acidity pH 7.3 8.3 8.3 8.3 Ratio carbon / nitrogen C / N: 10.8 6.8 5.1 6.4 Kg / t FM Kg / t FM Kg / t FM Kg / t FM nitrogen N-total 4.1 4.6 4.6 4.7 Ammonium N NH 4 -N 1.8 2.6 3.1 2.7 phosphorus P 2 O 5 1.9 2.5 3.5 1.8 potassium K 2 O 4.1 5.3 4.2 5.0 Magenesium MgO 1.02 0.91 0.82 0.84 calcium CaO 2.3 2.2 1.6 2.1 sulfur S 0.41 0.35 0.29 0.33 Organic substance 74.3 53.3 41.4 51.0 FM = fresh mass; kg / t FM = content in kg in 1000 kg fresh mass;
NAWARO = vegetable based biomass.

Die essentiellen Mikronährstoffe wie Cu und Zn sind nicht erfasst.The essential micronutrients such as Cu and Zn are not recorded.

Gärreste-Gülle ist, je nach Zusammensetzung der Ausgangsbiomasse und des Feststoffgehaltes noch sehr gut pumpfähig aber im homogenisierten Zustand sehr zähflüssig und die Feststoffe in der Suspension neigen zum Aufschwimmen. Außerdem ist ein Ausgasen von Ammoniak, Methan und Schwefelwasserstoff gegeben. Der allerdings geringer ist als beispielsweise bei unvergorener, unfermentierter Rinde- oder Schweinegülle.Digested manure is, depending on the composition of the starting biomass and the solids content still very good pumpability but very viscous in the homogenized state and the solids in the suspension tend to float. In addition, there is an outgassing of ammonia, methane and hydrogen sulfide. However, it is lower than, for example, unfermented, unfermented bark or pig manure.

Die Bezeichhung flüssige Gärreste-Gülle ist nicht korrekt, da damit keine eindeutige Abgrenzung zu nur teilweise fermentierten tierischen Ausscheidungen also Kot und Urin basierter Gülle gegeben ist.The term liquid fermentation residue liquid manure is not correct, since with it no clear demarcation is given to only partially fermented animal excrements thus excrement and urine based manure.

Alle auf Biomasse basierten Gärreste enthalten also erhebliche Mengen an leicht pflanzenverfügbarem Stickstoff, außerdem Phosphor, Kalium, Schwefel und Spurenelemente. Die Nährstoffzusammensetzung des Gärrestes kann stark schwanken, abhängig von den verwendeten Substraten. Da aus dem Substrat nur geringe Mengen NH3 entweichen, verbleibt der größte Teil des Stickstoffs im Gärrest und stellt damit einen hochwertigen organisch basierten Dünger dar. Gärreste eignen sich damit grundsätzlich als Ersatz oder als Ergänzung zur Düngung mit stickstoffhaltigem Mineraldünger, des Düngemittel-Typs: NPK (Stickstoff- Phosphor-Kalium).All fermentation residues based on biomass therefore contain considerable amounts of readily plant-available nitrogen, as well as phosphorus, potassium, sulfur and trace elements. The nutrient composition of the digestate may vary widely, depending on the substrates used. Since only small amounts of NH 3 escape from the substrate, most of the nitrogen remains in the digestate and thus represents a high-quality organically-based fertilizer. Digestate residues are thus basically suitable as a substitute or supplement for fertilization with nitrogen-containing mineral fertilizer of the fertilizer type: NPK (nitrogen-phosphorus-potassium).

Bei der industriellen Verbrennung, thermischen Verwertung von Holz und Energiepflanzen fällt durchschnittlich, in Form der verschiedenen Aschefraktionen, eine Gesamtaschemenge von 0,5–0,8% Gew.-% an. Bei der Verbrennung von Waldholz in Form von Hackgut mit Rindebeimischung durchschnittlich 0,8 bis 1,4% und ist sehr abhängig von der Feuerungstechnik.In the industrial combustion, thermal utilization of wood and energy crops falls on average, in the form of various ash fractions, a total ash amount of 0.5-0.8% wt .-% of. When burning forest wood in the form of wood chips with beef mixture average 0.8 to 1.4% and is very dependent on the combustion technology.

Belastbare statistische Erhebungen der als Zuschlagstoff für Düngemittel in der BRD anfallenden und geeigneten Holzaschemengen liegen zur Zeit nicht vor, dürften aber schätzungsweise bei mehr als 800.000 Tonnen pro Jahr liegen, wenn die industrielle Verbrennung von Holz-Pellets berücksichtigt wird.Resilient statistical surveys of the amount of suitable wood ash produced as fertilizer additive in Germany are currently not available but are estimated to be more than 800,000 tonnes per year, taking into account the industrial combustion of wood pellets.

Der Elementgehalt von Holzasche (Rost-Brennraum-Fraktionen), gemittelter, statistischer Wert aus verschiedenen Nutz- und Energieholzsorten, ergibt berechnet in g/kg (gerundet): Phosphor: 12; Kalium: 65; Calcium: 270; Magnesium: 25;The elemental content of wood ash (rust-combustion chamber fractions), averaged, statistical value from various types of useful and energy wood, is calculated in g / kg (rounded): phosphorus: 12; Potassium: 65; Calcium: 270; Magnesium: 25;

Diese Elemente liegen in Oxidform vor oder sind teilweise bereits carbonisiert. Diese Holzaschen sind hydrophil und Wasser wird bei der Befeuchtung in den Poren einerseits physikalisch durch Kapillarkräfte, aber auch chemisch als Hydratationswasser (Hydratation von Oxiden), gespeichert. Rasterelektronenmikroskopaufnahmen zeigten unterschiedlich geformte, anorganische Partikel mit feinen Schichten und porösen kristallinen Strukturen.These elements are in oxide form or partially already carbonized. These wood ashes are hydrophilic and water is moistened in the pores physically on the one hand by capillary forces, but also chemically as water of hydration (hydration of oxides) stored. Scanning electron micrographs showed differently shaped inorganic particles with fine layers and porous crystalline structures.

Die trockenen Aschepartikel quellen durch Wassereinwirkung zu rosettenartigen Kristallen auf, was zu einer Volumenzunahme von rund 12% führt. Die Komponenten dieser Partikel stellten sich in Röntgendifraktogrammen als Kalzit, Portlandit und Kalziumsilikate heraus. Nach der Trocknung bleiben diese Strukturen erhalten, was zu einer nachhaltigen Erhöhung der Wasserspeicherkapazität führt.The dry ash particles swell to rosette-like crystals by water, resulting in a volume increase of about 12%. The components of these particles were found in X-ray diffractograms as calcite, portlandite and calcium silicates. After drying, these structures are retained, resulting in a sustainable increase in water storage capacity.

Die beschriebenen Rostaschen sind also aufgrund der Zusammensetzung, unabhängig von allen einschlägigen gesetzlichen Vorschriften als Bodenhilfsstoffe und/oder als basischer Mehrstoff-Mineraldünger einzuordnen mit den Typ bestimmenden mineralischen Bestandteilen CaO, K2O, MgO und P2O2, Holzasche kann anstelle von Dolomit in Düngemittelzubereitungen eingesetzt werden oder als Dolomitersatz. Tabelle 2 Nährstoffgehalte und pH-Werte von Holzasche und Dolomit (nach Zollner et al. 1997) in Gew.-% in der Trockensubstanz: Nährelement Holzasche Dolomit Calcium 15–46 30–45 Magenesium 1–2 8–22 Kalium 3–4 0 Phosphor 1–2 0 pH-Wert 10–13 8–9 The described Rostaschen are therefore due to the composition, regardless of all relevant legal requirements as Bodenhilfsstoffe and / or as a basic multi-mineral fertilizer with the type-determining mineral constituents CaO, K 2 O, MgO and P 2 O 2 , wood ash can instead of dolomite used in fertilizer preparations or as dolomite substitute. Table 2 Nutrient contents and pH values of wood ash and dolomite (according to Zollner et al., 1997) in% by weight in dry matter: nutrient element wood ash dolomite calcium 15-46 30-45 Magenesium 1-2 8-22 potassium 3-4 0 phosphorus 1-2 0 PH value 10-13 8-9

Unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit, der Reduzierung und Verbesserung der CO2- Belastung/Bilanz und aus generellen ökologischen Aspekten sollten in Zukunft auf der Basis von Gärresten und Holzaschen den landwirschaftlichen Flächen diese Reststoffe wieder in geeigneter Form als effektive Bodenhilfsstoffe und/oder Düngemittel zugeführt werden. Wobei dem Einsatz in Kombination von Gärresten aus der Biogasherstellung besondere Bedeutung zukommt.From the aspect of sustainability, the reduction and improvement of CO 2 pollution / balance and from general ecological aspects, in the future on the basis of digestate and wood ash, the agricultural areas should be returned to the agricultural areas in suitable form as effective soil improvers and / or fertilizers , Where the use in combination of digestate from biogas production is of particular importance.

Auf der Basis der in Deutschland Ende 2010 betriebenen ca. 5.800 Biogasanlagen, mit einer Leistungskapazität von ingesamt 2.400 MW(el), resultiert damit pro Jahr ein flüssiger Gärreste-Anfall von ca. 45.000.000 m3 dies ergibt als Trockenmasse (TM) gerechnet, bei durchschnittlich 5% TM-Gehalt, eine Menge von > 2.000.000 Tonnen Gärreste-Trockenmasse. Dies entspricht einem Anfall an für Pflanzen verfügbarem Stickstoff von > 220.000 Tonnen pro Jahr. Damit könnte überwiegend der industriell erzeugte Stickstoffdünger ersetzt werden, der in der Landwirtschaft zum Anbau der Energiepflanzen für die Biogaserzeugung derzeit eingesetzt wird und ökologisch im Sinne einer nachhaltigen ökologischen Landwirtschaft bedenklich ist.On the basis of approx. 5,800 biogas plants operated in Germany at the end of 2010, with a total capacity of 2,400 MW (el) , this results in a liquid fermentation residue accumulation of approx. 45,000,000 m 3 per year, calculated as dry matter (DM) with an average TM content of 5%, an amount of> 2,000,000 tonnes of digestate dry matter. This corresponds to an accumulation of available nitrogen for plants of> 220,000 tons per year. This could mainly replace the industrially produced nitrogen fertilizer, which is currently used in agriculture for the cultivation of energy crops for biogas production and ecologically in terms of sustainable organic agriculture is questionable.

In 2010 wurden in der BRD ca. 2.150.000 Hektar mit nachwachsenden Rohstoffen zur energetischen Verwertung und für die Biomassegewinnung bewirtschaftet. Der durchschnittliche Entzug an Nährstoffen aus den landwirtschaftlichen Flächen soll am Beispiel von Silo- und Körnermais aufgezeigt werden.In 2010, around 2,150,000 hectares were cultivated in the Federal Republic of Germany with renewable raw materials for energy recovery and biomass production. The average withdrawal of nutrients from the agricultural areas will be demonstrated using the example of silo and grain maize.

Es ist in den kommenden 5 Jahren mit einer Steigerung der Anbauflächen in der Größenordnung von bis zu 10% p. a. zu rechnen. Die Rückführung der entzogenen Nährstoffe in den Ackerboden ist eine unabdingbare Forderung. Tabelle 4 Durchschnittlicher Nährstoffentzug bei Silo- und Körnermais in kg/ha Nährstoff Silomais (28% TM) 100 dt Grünmasse Körnermais (86% TM) Körner 10 dt Stroh (10 dt) Stickstoff N-ges. 30–40 12–16 5–9 Phosphor P2O5 15–25 6–11 5–7 Kalium K2O 35–50 4–6 15–25 Magnesium MgO 7–13 2–3 2–4 Kalk CaO 10–18 2–3 5–7 Schwefel S 3–5 - - Over the next 5 years, an increase in acreage of up to 10% pa is expected. The return of the extracted nutrients in the soil is an indispensable requirement. Table 4 Average nutrient deprivation of silage and grain maize in kg / ha nutrient Silo maize (28% TM) 100 dt green mass Grain corn (86% TM) Grains 10 dt Straw (10 dt) Nitrogen N -ges. 30-40 12-16 5-9 Phosphorus P 2 O 5 15-25 6-11 5-7 Potassium K 2 O 35-50 4-6 15-25 Magnesium MgO 7-13 2-3 2-4 Lime CaO 10-18 2-3 5-7 Sulfur S 3-5 - -

Für den Anfall aus der sortenreinen Verbrennung von unbehandelten Energiehölzern (schnellwachsende NAWARO-Holzsorten) liegen keine belastbaren Zahlen vor. Die groben Schätzungen liegen derzeit für das Gebiet der BRD bei mehreren huntertausend Tonnen pro Jahr.There are no reliable figures for the seizure from the pure combustion of untreated energy wood (fast-growing NAWARO wood species). The rough estimates currently lie for the territory of the Federal Republic of Germany at several thousand tons per year.

Der zukünftige Anfall der Reststoffe Gärreste und Holzasche, die aufgrund ihrer Zusammensetzung und der Einsatzmöglichkeiten natürlich basierte Düngemittel und damit Wertstoffe sind, hat steigende Tendenz.The future accumulation of residual fermentation residues and wood ash, which are naturally based fertilizers and therefore recyclables due to their composition and possible uses, is on the rise.

Für den zukünftigen Ausbau der energetischen Nutzung von Biomasse ist es erforderlich, dass das Problem der Verarbeitung und Rückführung der anfallenden Reststoffe (Sekundärrohstoffe) wie der Gärreste und Holzaschen in den Stoffkreislauf ökologisch nachhaltig und wirtschaftlich tragbar gelöst wird und damit auch wieder Humus bildende Stoffe zugeführt werden und durch diese Rückführung dem Ackerboden die durch den Intensivanbau von Energiepflanzen entzogene Mineralien und Stickstoff wieder zur Verfügung steht. For the future expansion of the energetic use of biomass, it is necessary that the problem of processing and recycling of residual materials (secondary raw materials) such as fermentation residues and wood ashes in the material cycle ecologically sustainable and economically acceptable and thus also humus-forming substances are fed and by this recycling the arable soil the minerals and nitrogen extracted by the intensive cultivation of energy crops is available again.

Des Weiteren ist es erforderlich, dass Lösungen und Methoden gefunden werden, die zu einer erheblichen Steigerung der land- oder forstwirtschaftlichen Biomasseproduktion führen und dies nicht durch gentechnisch veränderte Pflanzen oder durch extreme Ausweitung der Anbauflächen für Energiepflanzen zur Gewinnung von Biomasse. Eine Ertragssteigerung bei der Ausbildung von ober- und unteridischer Biomasse ist Zielsetzung.Furthermore, it is necessary to find solutions and methods that will lead to a significant increase in agricultural or forest biomass production and not by genetically modified crops or by the extreme expansion of energy crops to produce biomass. An increase in yield in the education of Upper and Unteridischer biomass is objective.

Zusätzliche Maßnahmen müssen ergriffen werden die verhindern, dass in Folge der Intensivierung der Landwirtschaft es zu keiner Bodenverdichtung kommt und die fehlenden Erntereste und die starke Ausbeutung von Wasser und Nährstoffen nicht den Humusgehalt im Boden vermindern. Der Humusabbau hat erhebliche ökologische Probleme zur Folge. Wie u. a. abnehmende Bodenfruchtbarkeit und Erosion auch durch das reduzierte Wasserrückhaltevermögen der Ackerböden aufgrund der sich ständig verschlechternden Bodenstruktur.Additional measures must be taken to prevent soil compaction as a result of intensification of agriculture, and the lack of harvest residues and the heavy exploitation of water and nutrients do not reduce the humus content in the soil. The degradation of humus causes considerable ecological problems. As u. a. decreasing soil fertility and erosion also due to the reduced water retention capacity of the arable soils due to the constantly deteriorating soil structure.

Es ist in Zukunft erforderlich, um den weltweit steigenden Bedarf an. Biomasse zu decken, durch den Einsatz von Biomasse basierten agrargerechten Bodenverbesserungsmittel und Düngemittel, die auch als Langzeitwasserspeicher wirken sollten, den Anbau von Energiepflanzen auf Karst- und Ödflächen sowie in ariden und semi-ariden Gebieten zu ermöglichen, sowie in den heißen Klimazonen der Entwicklungsländer, so dass dort mit nachwachsenden Rohstoffen der steigende Energiebedarf gedeckt werden kann und zwar in wechselnder Fruchtfolge von Energiepflanzen und Nutzpflanzungen für die Nahrungsmittelversorgung vor Ort.It will be necessary in the future to meet the increasing global demand. Biomass-based biomass-based soil improvers and fertilizers, which should also act as a long-term water storage facility, enable the cultivation of energy crops on karst and open land, in arid and semi-arid areas, and in hot climates in developing countries; so that there can be covered with renewable resources, the rising energy demand and in alternating crop rotation of energy crops and crops for the food supply on site.

Die neueste Studie der FNR aus 2010 zum Thema Biogas und Gärreste („Leitfaden Biogas – von der Gewinnung zur Nutzung”). Herausgegeben 2010. von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR), OT Gülzow·Hofplatz 1·18276 Gülzow-Prüzen, im Rahmen des Projektes „Handreichung Biogasgewinnung und -nutzung” angefertigt mit Fördermittel vom Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Vebraucherschutz unter der Förderkennzeichnung (FKZ):22005108 fasst den Stand der Technik zur Herstellung von Biogas auf der Basis von Biomasse sowie die Aufbereitung und den Einsatz der anfallenden Gärreste als Düngemittel und Bodenverbesserungssubstrate informativ zusammen.The latest FNR study from 2010 on the subject of biogas and digestate ("Guideline Biogas - from extraction to use"). Published 2010. by the Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR), OT Gülzow · Hofplatz 1 · 18276 Gülzow-Prüzen, within the framework of the project "Guidance on the production and use of biogas" produced with funding from the Federal Ministry of Food, Agriculture and Consumer Protection under the funding designation (FKZ): 22005108 summarizes the state The technology for the production of biogas based on biomass and the preparation and use of the resulting fermentation residues as fertilizers and soil improvement substrates informative together.

Insoweit wird bei den nachfolgenden Offenlegungen und Hinweisen zum Stand der Technik, soweit es sich nicht um Patent- und Schutzrechtsliteratur handelt, auf diese Studie verwiesen bzw. wird Bezug genommen.In that regard, in the following disclosures and references to the prior art, as far as it is not patent and intellectual property literature, reference is made to this study or reference is made.

Die Verwertung von den so genannten Rostaschen aus der thermischen Verwertung von Holz und energetisch verwerteter Biomasse aus nachwachsenden Rohstoffen steht am Anfang und ist in der Praxis über das Versuchsstadium noch nicht hinaus gekommen. Dies gilt sinngemäß auch für die sortenreine Rostaschen, wie diese bei der Verbrennung von frühtertiärer Braunkohle anfallen, die pflanzlichen Ursprung hat.The recovery of the so-called raft ash from the thermal utilization of wood and energy-using biomass from renewable raw materials is just beginning and has not yet reached the experimental stage beyond the experimental stage. This also applies mutatis mutandis to the unmixed pork as incurred in the combustion of early tertiary lignite, which has plant origin.

Holzasche sollte aber in Zukunft als bevorzugter Sekundärrohstoff und Zuschlagstoff zur Herstellung von Düngemitteln verwendet werden. Die für die Verwertung der Holzasche erforderliche Infrastruktur muss aber die Forstwirtschaft und die verarbeitende Industrie erst noch schaffen. Hinzu kommen, wie auch beim Einsatz und der Verwendung von Gärresten als Düngemittel und/oder Düngemittel-Sekundärrohstoffe erhebliche gesetzliche Hemmnisse durch nationale Gesetzgebungen und der Tatsache, dass diese wertvollen biobasierten Rohstoffe teilweise als Abfallstoffe eingeordnet werden. Weiterhin fehlt es an umsetzbaren, preiswerten Produkt- und Verfahrenstechnologien.However, wood ash should be used in the future as a preferred secondary raw material and aggregate for the production of fertilizers. However, the infrastructure required for the recycling of wood ash has yet to be created by forestry and the processing industry. In addition, as with the use and use of digestate as fertilizer and / or fertilizer secondary raw materials, there are significant legal obstacles to national legislation and the fact that some of these valuable bio-based raw materials are classified as waste. Furthermore, there is a lack of feasible, inexpensive product and process technologies.

Die Verwertung von Holzasche als mineralischer Zuschlagstoff anstelle von Branntkalk, Dolomit, Phosphat in Bodenhilfsstoffen, trägt mit dazu bei, dass die Eingriffe in das sensible Ökosystem durch die Intensivforstwirtschaft nicht zu weiteren Brachflächen führt.The use of wood ash as a mineral additive instead of lime, dolomite, phosphate in soil additives, contributes to the fact that the interference in the sensitive ecosystem by the intensive forestry does not lead to further brownfields.

Stand der Technik State of the art

Gärrestedigestate

Zum Stand der Technik ist ergänzend und zusammenfassend, unter Bezug auf die vorstehenden Ausführungen (Hintergrundinformationen) und die zitierte Studie der FNR „Leitfaden Biogas – von der Gewinnung zur Nutzung”, zum Teilbereich der Gärreste und deren Verwertung, Verarbeitung und Anwendung auszuführen:
Viele Vorschläge zur Weiterverarbeitung und Anwendung von Gärresten wurden in den letzten Jahren in der Fachliteratur beschrieben und sind Gegenstand zahlreicher Schutzrechtsanmeldungen und Studien. In der Praxis werden aber mehr als 90% der anfallenden Gärreste aus Biogasanlagen als so genannte Wirtschaftsdünger unverändert auf die Ackerflächen ausgebracht oder als Abfall entsorgt.
The prior art is supplementary and summarizing, with reference to the above (background information) and the cited study of the FNR "Guide Biogas - from extraction to use", to the part of the digestate and their recovery, processing and application:
Many proposals for the further processing and application of fermentation residues have been described in the specialist literature in recent years and are the subject of numerous patent applications and studies. In practice, however, more than 90% of the fermentation residues from biogas plants are applied unchanged to the arable land as so-called farm manure or disposed of as waste.

Die Rückführung als so genannter Wirtschaftsdünger ist aber, aufgrund der Transport- und Handlingskosten und durch die gesetzlichen Beschränkungen in den meisten Agrarstaaten über Höchstmengen für die Ausbringung pro Hektar und zeitliche Begrenzung für die Ausbringung nur bei kleineren Anlagen bis max. 500 KWel möglich.The return as so-called manure is, however, due to the transport and handling costs and the legal restrictions in most agricultural states on maximum quantities for the application per hectare and time limit for the application only for smaller plants up to max. 500 KW el possible.

Zusätzlich erfordert dies die Zwischenlagerung von erheblichen Mengen flüssiger Gärreste in Lagertanks mit Rührwerkseinrichtungen, die so ausgelegt sein müssen, dass sichergestellt ist, dass kein Ammoniak, Methan oder der Schwefelwasserstoff in die Atmosphäre austritt.In addition, this requires the intermediate storage of significant amounts of liquid digestate in storage tanks with stirrers, which must be designed to ensure that no ammonia, methane or hydrogen sulfide escapes into the atmosphere.

Diese Verwertungs- und Lagerpraxis für Gärreste ist aber bei den existierenden Großanlagen mit einigen MWel Leistung nicht möglich, da für diese Anlagen die Rohstoffe (Energiepflanzen) aus überregionalem Anbau stammen und ein Transport aus Kosten- und Umweltschutzgründen nicht möglich ist, so sehr es auch ökolgisch sinnvoll wäre, dass der dem Boden entzogene Stickstoff und die mineralischen Nährstoffe und die Humus bildenden Bestandteile wieder den Agrarflächen zugeführt werden, denen diese durch den Anbau der Energiepflanzen entzogen wurden. Soweit also die anfallenden Gärreste-Suspensionen nicht unverändert als Wirtschaftsdünger ausgebracht werden können, wird eine Feststoffabtrennung mittels Dekanter, Siebschneckenpressen, Siebtrommelpressen und anderen mechanischen Verfahren in eine Flüssigphase und eine Feststoffphase mit einer Trockenmasse von ca. 20–35% Gew.-% vorgenommen.However, this recovery and storage practice for digestate is not possible with the existing large-scale plants with some MW el output, because for these plants, the raw materials (energy crops) come from supraregional cultivation and transport for cost and environmental reasons is not possible, as it is From an ecological point of view, it would make sense to return the nitrogen extracted from the soil and the mineral nutrients and the humus-forming components back to the agricultural areas, which were removed from them by the cultivation of energy crops. So far as the resulting digestate suspensions can not be applied unchanged as organic fertilizer, a solids separation by means of decanter, Siebschneckenpressen, Siebtrommelpressen and other mechanical processes in a liquid phase and a solid phase with a dry matter of about 20-35% wt .-% is made.

Die Feststoffphase der Gärreste kann ebenfalls als Wirtschaftsdünger mit der bereits aufgezeigten Problematik gelagert und ausgebracht werden oder, wie beispielsweise in der PCT/EP/2006/009681 vorgeschlagen, in einem aufwändigen Verfahren zu Düngemittelpellets verarbeitet werden. Dies erfordert einen enormen Energieeinsatz bei der Trocknung der teilentwässerten Gärreste und bei der anschließenden Pelletierung und/oder Kompaktierung. Mehr als 60% der nährstoffhaltigen flüssigen Fraktion können nicht in die Pelletes eingearbeitet werden und müssen aufwändig gereinigt und als Abwasser entsorgt werden.The solid phase of the fermentation residues can also be stored and applied as manure with the problem already outlined or, or as in the PCT / EP / 2006/009681 proposed to be processed in a complex process to fertilizer pellets. This requires an enormous amount of energy during the drying of the partially dewatered fermentation residues and during the subsequent pelleting and / or compaction. More than 60% of the nutrient-containing liquid fraction can not be incorporated into the pellets and must be laboriously cleaned and disposed of as waste water.

Gärreste ab einem Trockenmasse-Gehalt von ca. 30 Gew.-% können in einer vorzugsweise thermophilen Nachrotte kompostiert werden. Die Gärreste eignen sich aber u. a. meist nur, aufgrund ihrer dichten Struktur, zur Beimischung zu anderen Kompostsorten und dort zur Verbesserung der pflanzenverfügbaren Nährstoffbilanz. Das Porenvolumen und das Wasserspeichervermögen von Gärreste-Kompost ist nicht sehr ausgeprägt und er neigt, ähnlich wie Torfprodukte zum Verschlammen bei erhöhter Wasserzufuhr.Fermentation residues from a dry matter content of about 30 wt .-% can be composted in a preferably thermophilic Nachrotte. The digestate but are u. a. usually only, due to their dense structure, for admixture with other compost varieties and there to improve the plant-available nutrient balance. The pore volume and water storage capacity of digestate compost is not very pronounced and, like peat products, it tends to become entangled with increased water supply.

Es wird u. a. vorgeschlagen, den separierten Gärrestefeststoff zu trocknen und daraus, beipielsweise in Pelletform, Ersatzbrennstoffe zu erzeugen. Unabhängig davon, dass für ein solches Produkt kein Markt vorhanden und die Energiebilanz nicht ausgeglichen ist, führt die Verbrennung zu erhöhten Schadstoffemission, Korossionen in den Feuerungsanlagen und bei Verbrennungsasche zu einem Entsorgungsproblem aufgrund der enormen Anreicherung der Asche mit Schwermetallen wie Blei, Cadmium.It is u. a. proposed to dry the separated digestate solid and produce from it, for example in pellet form, substitute fuels. Irrespective of the fact that there is no market for such a product and the energy balance is not balanced, incineration leads to increased pollutant emissions, corrosive combustion and incineration as a disposal problem due to the massive accumulation of heavy metals like lead, cadmium.

90% und mehr der Gesamtmasse der Gärreste aus der Nassfermentation macht die wässrige Phase aus, die nach der Abtrennung der Feststoffe teilweise wieder als Prozesswasser für die Aufbereitung der zu fermentierenden Biomasse eingesetzt wird oder zur Erzeugung eines Nähstoffkonzentrates dienen kann. Außerdem wird zur Aufarbeitung und/oder Verwertung der abgetrennten flüssigen Gärreste-Fraktion nach dem Stand der Technik u. a. vorgeschlagen und teilweise bereits umgesetzt: Tabelle 3 Zeigt Beispiele/Verfahrenstechniken der Aufbereitung von flüssigen Gärreste-Fraktionen in Stichworten aufgelistet Technik Verfahrensziele Beschreibung Hinweise Aerobe-thermophile Nachbehandlung Keimreduzierung; Strippen von Ammoniak, Reduzierung GeruchsEmissionen; Vorabtrennung der- Feststoffe, mind. 3% gelöste organ. Trockensubstanz erforderlich, Ammoniak-Strippung Luftstrippung (pH > 1 1 Dampfstrippen (T = 100°C) Entfernen der Stickstoff-Fracht; Produktion von flüssigem oder festen Stickstoffdünger; Vorabtrennung der-Feststoffe, mind. 3% gelöste organ. Trockensubstanz, Durchführung mit Luft oder Dampf; Phosphatfällung Gewinnung von Phosphatdünger Erprobtes Verfahren Verdampfen von Wasser Gewinnung Nährstoff-Konzentrat; Erzeugung eines sauberen Kondensates; Vorabtrennung aller Feststoffe erforderlich, Vakuumverdampfung ermöglicht hohe Leistung; Umkehrosmose Membranverfahren Erzeugung Nährstoffkonzentrat und reine Permeates; Enges Temperaturfenster und nur bedingt für den Praxiseinsatz geeignet; Simultanfällung Fällung von N, P, K aus der wässrigen Fraktion Aufwändiges Verfahren 90% or more of the total mass of the fermentation residues from the wet fermentation makes up the aqueous phase, which after the separation of the solids is partly used again as process water for the treatment of the biomass to be fermented or can serve to produce a nutrient concentrate. In addition, for the processing and / or utilization of the separated liquid digestate fraction according to the prior art, inter alia, proposed and partially already implemented: Table 3 Shows examples / processing techniques of the treatment of liquid fermentation residue fractions in keywords technology process objectives Description Notes Aerobic-thermophilic post-treatment Germ reduction; Stripping ammonia, reducing odor emissions; Pre-separation of solids, min. 3% dissolved organ. Dry matter required, Ammonia stripping air stripping (pH> 1 1 steam stripping (T = 100 ° C) Removing the nitrogen load; Production of liquid or solid nitrogen fertilizer; Pre-separation of solids, at least 3% dissolved organ. Dry substance, carried out with air or steam; phosphate precipitation Production of phosphate fertilizer Proven method Evaporation of water Extraction of nutrient concentrate; Generation of a clean condensate; Pre-separation of all solids required, vacuum evaporation allows high performance; Reverse osmosis membrane method Production of nutrient concentrate and pure permeate; Tight temperature window and only partially suitable for practical use; simultaneous precipitation Precipitation of N, P, K from the aqueous fraction Elaborate procedure

Die Übersicht gem. Tabelle 3 erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und ist keine detaillierte Produkt- und Verfahrenbeschreibung.The overview acc. Table 3 is not exhaustive and is not a detailed description of the product and process.

In der noch nicht veröffentlichten PCT/DE/2010/00840 wird vorgeschlagen und beansprucht, dass einem Kompositmaterial vorzugsweise Kompost, gewonnen aus Gärresten und/oder Gülle, zugesetzt wird. Der Zusatz bezieht sich aber ausschließlich auf Kompost auf der Basis von Gärresten und Gülle also auf Gärresten und Gülle, die nochmals einer Nachfermentierung unterzogen wurden.In the not yet published PCT / DE / 2010/00840 It is proposed and claimed that a composite material preferably compost, obtained from digestate and / or manure, is added. The addition, however, refers exclusively to compost on the basis of digestate and manure so on digestate and manure, which were subjected to a secondary fermentation again.

Zusammenfassend kann aber zum bekannten Stand der Technik bezüglich Aufarbeitung, Anwendung, Produkte und Verfahrenstechnologien festgehalten werden, dass alle Produktvorschläge und Verfahren in der Umsetzung sehr aufwändig sind und sich nicht durchgesetzt haben und die Gärreste überwiegend nach wie vor als Wirtschaftsdünger ausgebracht oder als Abfall deponiert werden und die separierte flüssige Fraktion, soweit diese nicht ebenfalls als Wirtschaftsdünger ausgebracht wird, zu einem großen Teil, nach entsprechender Vorbehandlung als Abwasser entsorgt wird.In summary, however, it can be stated with respect to the known state of the art with regard to workup, application, products and process technologies that all product proposals and processes in the implementation are very complicated and have not prevailed and the digestates are still predominantly applied as manure or deposited as waste and the separated liquid fraction, as far as it is not also applied as manure, is disposed of to a large extent as waste water after appropriate pretreatment.

Die berechtigte ökologische Forderung nach einer Nachhaltigkeit und einem Stoffkreislauf beim Anbau und der Verwertung von Energiepflanzen und Biomasse durch die Rückführung der wertvollen Reststoffe wird bisher nicht erfüllt. Das Problem einer agrargerechten aber auch kostengünstigen Aufarbeitung/Verwertung der Reststoffe ist bisher nicht zufriedenstellend gelöst. Dies gilt auch für die Verwertung von Gärresten aus den so genannten Trockenfermentationen, aus denen letztlich ebenfalls Gärreste resultieren, deren Wassergehalt noch > 50 Gew.-% beträgt. Insoweit ist die Bezeichnung Trockenfermentations-Verfahren irreführend bzw. nicht korrekt.The justified ecological demand for a sustainability and a material cycle in the cultivation and the utilization of energy crops and biomass by the return of the valuable residues is not fulfilled so far. The problem of an agargerechten but also cost-effective processing / recycling of the residues has not been satisfactorily resolved. This also applies to the utilization of fermentation residues from the so-called dry fermentations, which ultimately also result in fermentation residues whose water content is still> 50% by weight. In that regard, the term dry fermentation process is misleading or incorrect.

Holz- und PflanzenascheWood and vegetable ash

Die Problematik und der Stand der Technik bei der Verwertung und Aufarbeitung von Holzasche, die bei der thermischen Verwertung von Holz und Energiepflanzen gegeben ist, stellt sich analog dar. Der größte Teil der anfallenden Holzaschen wird als Abfall auf Deponien entsorgt und wird nicht mehr in den ökologischen Kreislauf zurückgeführt. Wertvolle Mineralstoffe sind dem Ackerboden und den forstwirtschaftlich genutzten Waldflächen unwiederbringlich entzogen und werden nicht mehr zurückgeführt.The problem and the state of the art in the recovery and processing of wood ash, which is given in the thermal utilization of wood and energy crops, is analogous. The largest part of the resulting wood ash is disposed of as waste in landfills and is no longer in the recycled ecological cycle. Valuable minerals are irretrievably withdrawn from arable land and forest areas and are no longer returned.

Neben der sehr beschränkten direkten Ausbringung beispielsweise im Bereich der Forstwirtschaft, im Rahmen der so genannten Walddüngung bzw. Waldkalkung, werden Holzaschen zur Verbesserung des Mineralstoffanteils von Kompost, diesem zugesetzt oder auch bei Düngemittelzubereitungen und/oder in mineralischen Bodenhilfsstoffen eingemischt. Auch als mineralischer Zuschlag zu Kultur- und Pflanzerde-Substraten und Kompost werden Holzaschen in sehr geringem Umfang eingesetzt.In addition to the very limited direct application, for example in the field of forestry, as part of the so-called forest fertilization or forest liming, wood ashes to improve the Mineral content of compost, added to this or mixed in fertilizer preparations and / or in mineral soil additives. Also as a mineral supplement to culture and planting soil substrates and compost wood ashes are used to a very limited extent.

Proplematisch ist die Handhabung der sehr feinen und staubenden Aschefraktionen bei der direkten Ausbringung als Dünger oder Bodenhilfsstoff. Hinzu kommt die starke Alkalität der Holzaschen, die zusätzlich die Handhabung durch die gegebene Reiz- und Ätzwirkung auf der Haut und in den Augen stark beeinträchtigt.The handling of the very fine and dusty ash fractions in the direct application as fertilizer or soil additive is problematic. In addition, the strong alkalinity of the wood ashes, which additionally greatly affects the handling of the given irritant and corrosive effects on the skin and in the eyes.

Es sind Produkte und Verfahren bekannt, dass die Holzaschen nach den gebräuchlichen und bekannten Verfahren mit Wasser und Bindemittel in Granulate und/oder Pellets umgeformt und oder über Walzenpressen kompaktiert und dann granuliert werden. Als Beispiel wird verwiesen auf die DE 10 2006 019 939 B4 . Darin wird vorgeschlagen eine Kombination von Aschen aus Holz und Baumrinde als Bodenverbesserungsmittel und/oder Düngemittel einzusetzen. In der Offenlegungsschrift DE 10330713 A1 wird vorgeschlagen, dass die in der Holzasche enthaltenen Mineralstoffe mit Wasser extrahiert werden und daraus Düngemmittel hergestellt werden. Die Versorgung von für Pflanzen verfügbarem Stickstoff und anderen Pflanzennährstoffen soll durch getrennten Zusatz dieser Stoffe erfolgen.There are known products and processes that the wood ashes are converted into granules and / or pellets by the conventional and conventional methods with water and binder and compacted or roller compacted and then granulated. As an example reference is made to the DE 10 2006 019 939 B4 , It is proposed to use a combination of ashes of wood and bark as a soil conditioner and / or fertilizer. In the published patent application DE 10330713 A1 It is proposed that the minerals contained in the wood ash be extracted with water and made from fertilizers. The supply of available nitrogen for plants and other plant nutrients should be made by separate addition of these substances.

Allen diesen auf Holzasche und/oder Baumrindenasche und auf Pflanzenasche basierten Produkten ist aber gemein, dass die Herstellungsverfahren sehr aufwändig und damit teuer sind und Bodenhilfsstoffe und/oder Düngemittel, die überwiegend aus Holzasche bestehen, in der Agrar- und Forstwirtchaft nicht universell als Bodenhilfsstoff und/oder Volldünger eingesetzt werden können. Hinzu kommt, dass die Bodenstruktur durch die alleinige Einarbeitung dieser Holzascheprodukte nicht wesentlich verbessert wird und auch die Ausbildung vo Humus nicht gefördert wird.All these on wood ash and / or bark ash and vegetable ash based products but has in common that the manufacturing process are very complex and therefore expensive and soil additives and / or fertilizers, which consist mainly of wood ash, in the agriculture and forestry not universally as a soil additive and / or whole fertilizer can be used. In addition, the soil structure is not substantially improved by the sole incorporation of these wood ash products and the formation of humus is not promoted.

In der noch nicht veröffentlichten PCT/DE/2010/00840 wird vorgeschlagen und beansprucht, dass einem Kompositmaterial auch Holz-Rostasche in Partikelform zugesetzt werden, die in der Struktur fein gemahlenen geblähten Perlit-Partikel ähnlich sind.In the not yet published PCT / DE / 2010/00840 It is proposed and claimed that also wood-grate ash in particulate form similar in structure to finely-milled expanded perlite particles are added to a composite material.

Superabsorber, polymere Hydrogel-Komposite und HybridmaterialienSuperabsorbents, polymeric hydrogel composites and hybrid materials

Nach dem Stand der Technik ist bekannt, dass Superabsorberpolymere (SAP) vorzugsweise in der Form von Natriumpolyacrylat und Kaliumpolyacrylat in der Lage sind, große Mengen an menschlichen Urin und/oder Blut- und Wundsekreten stabil unter Ausbildung von Hydrogel zu binden, so dass diese als stabile Gelmasse entsorgt werden können. Auch der Einsatz als Wasser speichernder Zusatz im Agrarbereich ist bekannt und Gegenstand vieler Veröffentlichungen und einschlägiger Schutzrechte und Schutzrechtsbegehren. Die Nachteile der Verwendung dieser Superabsorberpolymere (SAP) als Bodenhilfsstoff wird ausführlich in der PCT/DE 2009000943 behandelt.According to the prior art, it is known that superabsorbent polymers (SAP), preferably in the form of sodium polyacrylate and potassium polyacrylate, are capable of stably binding large quantities of human urine and / or blood and wound secretions to form hydrogels so that they may be used as stable gel mass can be disposed of. The use as a water-saving additive in the agricultural sector is also known and the subject of many publications and relevant industrial property rights and protective rights. The disadvantages of using these superabsorbent polymers (SAP) as soil additives are described in detail in the PCT / DE 2009000943 treated.

In der bereits zitierten PCT/DE 2009000943 werden Zusammensetzung, Aufbau und Anwendung von Hydrogel-Kompositen offengelegt und die Behandlung von geruchsintensiven Flüssigkeiten. Die erfindungsgemäß beanspruchte Umsetzung von Gärresten aus fermentierter Biomasse mit Hydrogelkompositen zu einem Kompositmaterial mit eigenständigen Eigenschaften und Anwendungsbereichen, ist allerdings nicht Gegenstand der Lehre dieser Erfindung. Dies gilt auch für die in der EP 1879932 B beschriebenen Superabsorber, die als polymere Hybridmaterialien ausgebildet sind und den dafür beanspruchten Anwendungsbereiche.In the already cited PCT / DE 2009000943 the composition, structure and application of hydrogel composites are disclosed and the treatment of odorous liquids. However, the invention claimed implementation of fermentation residues from fermented biomass with hydrogel composites to a composite material with independent properties and applications, however, is not the subject of this invention. This also applies to the in the EP 1879932 B described superabsorbent, which are formed as polymeric hybrid materials and the claimed applications.

Erfindungsaufgabeinvention task

Der Erfindungsaufgabe liegt, mit Verweis auf den Anspruch 1, und auf den beschreibenden Teil dieses Anspruches sowie mit Verweis auf die Unteransprüche 2 bis 25, die Aufgabenstellung zugrunde, Verfahren und Produkte zu finden, die es ermöglichen, unter Verwendung von fermentierten Gärresten, unterschiedlichster Herkunft und Zusammensetzung, auch unter Zugabe von Holzaschen und weitere Zuschlagstoffen, diese mittels einer einfachen Misch-, Knet- und Homnogenisierungstechnik herzustellen, die durch ihre Zusammensetzung, Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten, die offenbarten Nachteile nach dem Stand der Technik beheben und preiswert herzustellen sind. Ergänzend wird Bezug genommen auf die Ausführungen gem. Abschnitt „Hintergrundinformationen” in dieser Beschreibung.The invention task is, with reference to claim 1, and to the descriptive part of this claim and with reference to the subclaims 2 to 25, the task of finding methods and products that make it possible using fermented digestate, of various origin and composition, even with the addition of wood ash and other additives, to produce them by means of a simple mixing, kneading and Homnogenisierungstechnik, which are by their composition, properties and applications, overcome the disadvantages of the prior art and inexpensive to produce. In addition, reference is made to the statements in accordance with. The Background Information section in this description.

Die erfindungsgemäßen Produkte, also die Kompositmaterialien, bevorzugt in der Form als Düngemittelzubereitungen, sollen, mit ausdrücklichem Verweis und Einbeziehung auf die Anwendungen gemäß Anspruch 25, bevorzugt die Funktionen und Eigenschaften eines Wasser und auch Nährstoffe speichernden und diese wieder abgebenden Bodenoptimierers (Bodenhilfsstoff) und eines Volldüngers und/oder Düngemittelzubereitung für den universellen Einsatz im Agrarbereich ausweisen und sollen dem Ackerboden, die durch die intensive Bewirtschaftung entzogenen organischen und mineralischen Nährstoffe wieder in pflanzenverfügbarer Form zuführen, insbesondere den dem Boden entzogenen Stickstoff.The products according to the invention, ie the composite materials, preferably in the form of fertilizer preparations, are, with explicit reference and inclusion in the applications according to claim 25, preferably the functions and properties of a water and nutrients storing and this again releasing soil optimizer (soil adjuvant) and a Complete fertilizer and / or Identify fertilizer preparations for universal use in the agricultural sector and are to return the soil, the organic and mineral nutrients extracted from intensive cultivation, back into plant-available form, in particular the nitrogen extracted from the soil.

Die erfindungsgemäße Aufgabe beinhaltet explizit die Forderung, dass durch die erfindungsgemäße Komposit- und Düngemittelzubereitung unter Verwendung von Gärresten ggf. mit Zusatz weiterer organischer und/oder anorganischer Zuschlagstoffe, vorzugsweise Holzaschen unterschiedlichster Zusammensetzungen, bei Anwesenheit von Wasser in der Gesamtmasse, maßgeschneiderte Bodenhilfsstoffe und/oder Düngenmittel aufgebaut werden können und diese Produkte in der Lage sind, das ober- und unterirdische Wachstum der verschiedensten Pflanzen zu fördern und/oder die Ausbildung der Gesamtbiomasse zu erhöhen und/oder den Ertrag bei Fruchtnutzpflanzen zu erhöhen.The object of the invention explicitly includes the requirement that by the inventive composite and fertilizer preparation using digestate optionally with the addition of other organic and / or inorganic additives, preferably wood ashes of different compositions, in the presence of water in the total mass, tailor-made soil additives and / or Fertilizers can be built and these products are able to promote the above and below ground growth of a variety of plants and / or increase the formation of total biomass and / or to increase the yield of fruit crops.

Zusätzlich soll die Humusbildung gefördert und einer Nitrifikation und der Auswaschung von Nährstoffen im Boden vorgebeugt werden und flüchtige Stickstoffverbindungen im Kompositmaterial gebunden sein und ausserdem sollten diese Komposit- und Düngemittelzubereitungen die Bodenstruktur auflockern und sich an die Erdkrumen anlagern lassen.In addition, the humus formation should be promoted and prevent nitrification and the leaching of nutrients in the soil and volatile nitrogen compounds in the composite material be bound and also these composite and fertilizer preparations should loosen up the soil structure and be attached to the earth crumbs.

Die erfindungsgemäßen Kompositmaterilaien müssen gewährleisten, dass die in den Gärresten enthaltenden Nährstoffe und Mineralien, inbesondere die Stickstoffverbindungen so fixiert werden, dass diese pflanzenverfügbar sind aber es zu keinen Ausbringungsverlusten zu Lasten der vorhandenen Stickstoffbeladung kommt durch NH3-Emissionen, die bei Aus-bringung von Gärresten und Wirtschaftsdünger bei NH4-N zwischen 40–50% liegen kann und vom Gesamt-N zwischen 25–30%.The Kompositmaterilaien invention must ensure that contained in the digestate nutrients and minerals, particularly the nitrogen compounds are fixed so that they are available to the plants but there are no output losses at the expense of existing nitrogen loading by NH 3 emissions, which at brin supply off of Digestate and manure with NH 4 -N can be between 40-50% and of the total N between 25-30%.

Die Komposit- und Düngemittelzubereitungen sollen zusätzlich als Langzeitwasserspeicher und Nährstoffspeicher dienen, also Wasser und wässrige Lösungen speichern und wieder abgeben und diese Wirkung soll dadurch erreicht werden, dass die Komposit- und Düngemittelzubereitung Hydrogele bildende natürliche und/oder synthetische Superabsorberpolymere enthalten, da diese bekannterweise die erhöhte Ausbildung von ober- und unterirdischer Biomasse positiv beinflussen. Der Effekt der unterirdischen und oberirdischen Biomassesteigerung soll dadurch gesteigert werden.The composite and fertilizer preparations are also intended to serve as a long-term water storage and nutrient storage, so save water and aqueous solutions and give it back and this effect should be achieved by the fact that the composite and fertilizer preparation containing hydrogels forming natural and / or synthetic superabsorbent polymers, as these known to the Increased training of above- and below-ground biomass positively influence. The effect of underground and aboveground biomass increase is thereby to be increased.

Diese Wirkung wurde bereits in vielen Studien beschrieben und in Freiland- und Gewächshausanpflanzungen belegt und ist Gegenstand der Erfindungslehre der PCT/EP/2009/061804 und PCT/EP/2009/061909 . Die exakten Wirkungsmechanismen sind bisher noch nicht restlos geklärt.This effect has already been described in many studies and proven in field and greenhouse plantings and is the subject of the theory of the invention PCT / EP / 2009/061804 and PCT / EP / 2009/061909 , The exact mechanisms of action have not yet been completely clarified.

Darüber hinaus soll die Herstellung der Hydrogelkomposite durch eine einfache und kostengünstige Technologie erfolgen, so dass diese auch für kleinere, landwirtschaftlich betriebene Biogasanlagen wirtschaftlich tragbar ist.In addition, the preparation of the hydrogel is to be made by a simple and inexpensive technology, so that it is economically acceptable even for smaller, agriculturally operated biogas plants.

Mangels fehlender einheitlicher Nomenklatur in der gesamten Literatur und für ein besseres Verständnis und zur Abgrenzung der Lehre der Erfindung zum Stand der Technik, sollen nachfolgend die Materialbzeichnungen und Definitionen: Superabsorber, SAP, Hydrogel-Komposit und polymeres Hybridmaterial erläutert werden.In the absence of a uniform nomenclature throughout the literature and for a better understanding and delimitation of the teaching of the invention to the prior art, the material designations and definitions: superabsorbent, SAP, hydrogel composite and polymeric hybrid material will be explained below.

Superabsorber, Superabsorberpolymere oder, wie international in der Fachliteratur gebräuchlich, in Kurzform SAP genannt, sind nach der Erfindungslehre, alle vernetzten und/oder teilvernetzten natürlichen und/oder synthetischen Polymere, die in der Lage sind, unter zeitabhängiger Volumenvergrößerung große Mengen an Wasser und/oder wässrigen Lösungen, unter Ausbildung eines Hydrogels aufzunehmen und auch unter Druckeinwirkung zurückzuhalten. Das Wasserspeichervermögen kann bis zum 1000-Fachen des Eigengewichtes der SAP betragen.According to the theory of the invention, superabsorbents, superabsorber polymers or, as is commonly used in the specialist literature, in short form SAP, all crosslinked and / or partially crosslinked natural and / or synthetic polymers which are capable of producing large amounts of water under time-dependent volume increase. or aqueous solutions, to receive a hydrogel and retain under pressure. The water storage capacity can be up to 1000 times the weight of the SAP.

Aufgrund dieser charakteristischen Eigenschaften finden diese SAP hauptsächlich Anwendung in Sanitärartikeln wie Babywindeln, Inkontinenzprodukten oder Damenbinden und in den letzten Jahren auch als Langzeitwasserspeicher im Agrarbereich und zur Herstellung von Wasser speichernden und wieder abgebenden Bodenhilfsstoffen und Bodenoptimierer in der Land- und Forstwirtschaft, Gartenbau usw.Because of these characteristics, these SAPs are mainly used in sanitary articles such as baby diapers, incontinence products or sanitary napkins and in recent years as a long-term water storage in the agricultural sector and for the production of water-storing and releasing soil additives and soil optimizers in agriculture and forestry, horticulture etc.

Typische SAP (Superabsorberpolymere) sind beispielsweise die Kalium- und Natriumsalze von teil- oder neutralisierten und vernetzten Polymeren auf der Basis von Polyacrylsäure oder die SAP auf der Basis von Acrylamid und Acrylsäure als Co- und/oder Propfpolymerisate ausgebildet. Zur Stoffgruppe der Superabsorber (SAP) werden auch so genannte SAP-Hybridmaterialien, bei denen organische und/oder anorganische Füllstoffe in die Polymermatrix bei der Polymerisation eingelagert und darin gebunden wurden, wie beispielsweise in der PCT/EP/2006/009681 offenbart, gerechnet, die zwar häufig zwecks Abgrenzung zu den reinen SAP, auch als Hydrogel-Komposit (HGK) bezeichnet werden. Nach der Lehre der Erfindung können diese polymeren Hybridmaterialien aufgrund vergleichbarer Produktzusammensetzung den Hydrogel-Kompositen zugeordnet werden.Typical SAP (superabsorbent polymers) are, for example, the potassium and sodium salts of partially or neutralized and crosslinked polymers based on polyacrylic acid or the SAP based on acrylamide and acrylic acid as co- and / or graft polymers. The substance group of superabsorbents (SAP) are also so-called SAP hybrid materials in which organic and / or inorganic fillers were incorporated into the polymer matrix in the polymerization and bound therein, such as for example in the PCT / EP / 2006/009681 Although these are often referred to as pure hydrogel composite (HGK) for purposes of differentiation from pure SAP. According to the teaching of the invention, these hybrid polymeric materials can be assigned to the hydrogel composites due to comparable product composition.

Ein Hydrogel-Komposit (HGK) ist also nach allgemein gültigem fachlichen Verständnis, eine homogene Zubereitung von mindestens einem synthetischen und/oder natürlichen SAP mit anorganischen und/oder organischen, vorzugsweise mineralischen Füll-, Träger-, und Wirkstoffen, die in die Polymermatrix eingelagert sind und/oder bei dem die SAP-Partikel ganz oder teilweise von diesen umhüllt oder an diese gebunden sind und das SAP mindestens teilweise in Hydrogelform im Materialverbund vorliegt. Typische Ausführungen, Eigenschaften, Herstellung und Anwendung spezieller Hydrogel-Komposite (HGK) sind beispielsweise in der PCT/DE 2009/000943 und PCT DE/2010/000840 beschrieben.A hydrogel composite (HGK) is therefore according to generally accepted technical understanding, a homogeneous preparation of at least one synthetic and / or natural SAP with inorganic and / or organic, preferably mineral fillers, carriers, and active substances incorporated in the polymer matrix are and / or in which the SAP particles are completely or partially enveloped by these or bound to them and the SAP is present at least partially in hydrogel form in the composite material. Typical designs, properties, production and application of special hydrogel composites (HGK) are, for example, in US Pat PCT / DE2009 / 000943 and PCT DE / 2010/000840 described.

MOFsMOF

Nachstehend sollen die Struktur und die Eigenschaften von MOFs (Metal organic frameworks) also Metall-organische Gerüste (engl. metal-organic frameworks, MOF) beschrieben werden, die in einer fortführenden Weiterbildung der Erfindung als zusätzlicher Wasserspeicher und Speichermedium für flüchtige Gasbestandteile, wie Ammoniak, Methan und Schwefelwasserstoff in den erfindungsgemäßen Materialkompositen Verwendung finden.The following describes the structure and properties of MOFs (Metal Organic Frameworks), which in a further development of the invention serve as additional water storage and storage medium for volatile gas constituents, such as ammonia , Methane and hydrogen sulfide in the material composites of the invention find use.

MOFs sind extrem mikroporöse kristalline Materialien, die aus metallischen Knotenpunkten, den so genannten SBUs (Structural Building Units) und organischen Molekülen (Linkern) als Verbindungselementen zwischen den Knotenpunkten aufgebaut sind. Es können ein-, zwei- und dreidimensionale Netzwerke ausgebildet werden. Wobei vorzugsweise MOFs mit dreidimensionalen Netzwerken aufgrund deren Porenstruktur zur Hestellung der erfindungsgemäßen Materialkomposite verwendet werden. Für mögliche Anwendungen als Speichermedium ist die große innere Oberfläche (bis über 4500 m2/g) von Bedeutung. Die Porengröße kann über die Größe der organischen Liganden exakt festgelegt werden, so dass nur Moleküle einer bestimmten Größe hinein passen.MOFs are extremely microporous crystalline materials composed of metal nodes, the so-called SBUs (Structural Building Units) and organic molecules (linkers), as connecting elements between the nodes. One-, two- and three-dimensional networks can be formed. Preferably, MOFs with three-dimensional networks are used because of their pore structure for the production of the material composites according to the invention. For possible applications as a storage medium, the large inner surface (up to more than 4500 m 2 / g) is important. The pore size can be precisely determined by the size of the organic ligands, so that only molecules of a certain size fit into it.

Im Gegensatz zu Zeolithen, also anorganischen Kristallen mit Poren ähnlicher Größe, sind MOFs weniger temperaturbeständig, allerdings ist die mögliche Vielfalt von maßegeschneiderten MOFs gegenüber den Zeolithen von erheblichem Vorteil und auch deren geringere Massendichte ist für den erfindungsgemäßen Einsatz von erheblichem Vorteil.In contrast to zeolites, ie inorganic crystals with pores of similar size, MOFs are less temperature resistant, however, the potential variety of tailored MOFs over the zeolites is of considerable advantage and also their lower mass density is of considerable advantage for the use according to the invention.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Es wurde nun überraschend, unter Verweis auf Anspruch 1, gefunden, dass durch Umsetzung von bevorzugt wasserhaltigen Gärresten mit mindestens einem Hydrogel-Komposit (HGK) durch einen einfachen Misch- und Knetprozess die erfindungsgemäße Aufgabe voll und kostengünstig gelöst wird.It has now surprisingly, with reference to claim 1, found that by implementing preferably hydrous digestate with at least one hydrogel composite (HGK) by a simple mixing and kneading process, the object of the invention is fully and inexpensively solved.

Die Ansprüche 2 bis 21 offenbaren weitere vorteilhafte und beanspruchte Ausbildungen der Erfindung.The claims 2 to 21 disclose further advantageous and claimed embodiments of the invention.

Dieses Ergebnis war überraschend, denn es ist bekannt, dass der Zusatz von reinen Superabsorberpolymeren (SAP) führt zwar zur Bindung des in den Gärresten enthaltenen Wasseranteils durch Hydrogelbildung aber es resultiert bei diesem Umsetzungsprozess eine schmierige, schlammartige und sehr homogene Masse, die nicht für den Einsatz als Bodenhilfsstoff und/oder Düngemittel mit Langzeitwasserpeicher-Eigenschaften geignet ist und bei den erfindungsgemäß beanspruchten Anwendungen zu einer unerwünschten bzw. zu einer kontraproduktiven Bodenverdichtung führt.This result was surprising, because it is known that the addition of pure superabsorbent polymers (SAP) leads to binding of the water content contained in the digestate by hydrogel formation but results in this implementation process a greasy, mud-like and very homogeneous mass, which is not for the Use as a soil additive and / or fertilizer with long-term water storage properties is suitable and leads in the claimed invention claimed applications to an undesirable or to a counterproductive soil compaction.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kompositmaterialien können sowohl flüssige Gärreste-Suspensionen mit beispielsweise einem Feststoffanteil zwischen 3 bis 15 Gew.-% und/oder die abgetrennte wässrige, Gärreste-Fraktion aus der die ungelösten Feststoffe entfernt wurden und diese wässrige Fraktion auch in Form eines teilentwässerten Konzentrates und/oder teilentwässerte und/oder getrocknete Gärreste eingesetzt werden und/oder entsprechende Abmischungen.For the preparation of the composite materials according to the invention both liquid digestate suspensions with, for example, a solids content of 3 to 15 wt .-% and / or the separated aqueous, digestate fraction from which the undissolved solids were removed and this aqueous fraction in the form of a partially dewatered concentrate and / or partially dewatered and / or dried fermentation residues are used and / or appropriate blends.

Die gewünschten Eigenschaften und Nährstoff-Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Materialkomposite können durch die Auswahl der Gärreste aufgrund deren Herkunft, Beschaffenheit und Inhaltstoffe und festgelegt werden.The desired properties and nutrient composition of the material composites according to the invention can be determined by the selection of the fermentation residues based on their origin, nature and ingredients.

So ist es beispielsweise möglich, aus den Gärresten die bei der Fermentierung von Biomasse mit dem Hauptbestandteil Mais resultieren, Materialkomposite mit den spezifischen Nährstoffen herzustellen, die letztlich diese Pflanze dem Boden entzogen hat. For example, it is possible to use the fermentation residues that result from the fermentation of biomass with the main constituent of corn to produce material composites with the specific nutrients that has ultimately removed this plant from the ground.

Es war überraschend und nicht zu erwarten, dass die in der PCT/DE 2009/000943 und PCT/DE/2010/000840 beschrieben Hydrogel-Komoposite grundsätzlich zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kompositmaterialien auf der Basis von Gärresten und/oder kompostierten Gärresten geeignet sind. Dies gilt auch für die Superabsorber die als Hybridmaterialien ausgebildet sind wie in der EP 1879932 B offenbart.It was surprising and not to be expected that in the PCT / DE2009 / 000943 and PCT / DE / 2010/000840 described hydrogel Komoposite are basically suitable for the preparation of the composite materials according to the invention on the basis of digestate and / or composted digestate. This also applies to the superabsorbent which are formed as hybrid materials as in the EP 1879932 B disclosed.

Des Weiteren wurde gefunden, dass eine Ausbildung der Hydrogel-Komposite (HGK) mit der erfindungsgemäßen Herstellungstechnik in einem Arbeitsschritt erfolgen kann und/oder das erfindungsgemäße Materialkomposit gesamthaft als Hydrogel-Komposit ausgebildet wird.Furthermore, it has been found that formation of the hydrogel composite (HGK) with the production technique according to the invention can be carried out in one work step and / or the material composite according to the invention is formed overall as a hydrogel composite.

Es hat sich auch gezeigt, dass eine nachträgliche anaerobe Kompostierung von Gärresten, die vorher zu einem erfindungsgemäßen Kompositmaterial umgesetzt wurden, zu einer deutlichen Verbesserung der Kompostqualität führt und den Verrottungsrozess abkürzt und es ermöglicht den Wasserhaushalt und die Temperaturführung in der Rotte positiv zu beeinflussen. Dies ist besonders bei der thermophil ablaufenden Kompostierung und der Hygienisierung wichtig. Die enthaltenen Hydrogelkomposite wirken nämlich auch als Wärmespeicher und nicht nur als Wasserspeicher. Bezüglich des Wirkungsmechanismus wird verwiesen auf die Lehre aus der PCT/EP/72010/060277 , die auch für Hydrogelkomposite anzuwenden ist.It has also been shown that a subsequent anaerobic composting of digestate, which were previously implemented to a composite material according to the invention, leads to a significant improvement in the compost quality and abbreviates the decomposition process and it allows the water balance and the temperature control in the rump to positively influence. This is especially important in thermophilic composting and sanitization. The hydrogel composites contained act as a heat storage and not only as a water reservoir. With regard to the mechanism of action, reference is made to the teaching of PCT / EP / 72010/060 277 , which is also applicable to hydrogel composites.

Die erfindungsgemässen Materialkomposite erlauben in vorteilhafter Weise eine nachhaltige und preisewerte Nutzung der Gärreste die in Biogasanlagen und in anderen Fermentierungsanlagen anfallen, wie auch die Nutzung des Sekundärrohstoffes Holzasche als mineralischer Nährstoffzuschlag. Das erfindungsgemäss hergestellte und zusammengesetze Materialkomposit gibt nach der Ausbringung die enthaltenen Nährstoffe in vorteilhafter Weise langsamer frei als entsprechend unbearbeitet ausgetragene Gärreste, so dass in vorteilhafter Weise die Überdüngung von Feldern und das Eintreten von Nährstoffen, insbesondere von Nitriden, Nitraten und Phosphaten in das Grundwasser verringert wird. Das integrierte Langzeitwasserspeicher- und Abgabevermögen wirkt sich dabei positiv aus, da es die Pflanzenwurzeln nachhaltig mit Wasser und gelösten Nährstoffen, auch in Trockenperioden, versorgt aber auch verhindert, dass bei überdurchschnittlicher Wasserzufuhr, bzw. durch Dauerregen, die gepeicherten Nährstoffe ausgewaschen werden.The material composites of the invention advantageously permit a sustainable and cost-effective use of the digestate obtained in biogas plants and in other fermentation plants, as well as the use of the secondary raw material wood ash as a mineral nutrient supplement. The material composite prepared and put together according to the invention releases the nutrients contained after the application advantageously slower than corresponding unprocessed discharged fermentation residues, so that advantageously reduces the over-fertilization of fields and the entry of nutrients, in particular nitrides, nitrates and phosphates in the groundwater becomes. The integrated Langzeitwasserspeicher- and discharge capacity has a positive effect because it provides the plant roots sustainably with water and dissolved nutrients, even in periods of drought, but also prevents that with above-average water intake, or by continuous rain, the stored nutrients are washed out.

Überraschend war, dass bei der Düngung mit den erfindungsgemässen Materialkompositen bei unterschiedlichsten Kulturpflanzen im Vergleich zum Einsatz von reinen Gärresten als Wirtschaftsdünger, signifikante Ertragssteigegrungen zu verzeichnen waren und die Ausbildung der unterirdischen und oberirdischen Biomasse gesteigert wurde. Dies auch im Vergleich zu den Ertragssteigerungen die nur durch die Ausbringung von SAP erzielt wurden.It was surprising that during the fertilization with the material composites according to the invention in a wide variety of crops in comparison to the use of pure digestate as farmyard fertilizer, significant yield increases were recorded and the formation of the underground and above-ground biomass was increased. This also compared to the yield increases that were achieved only by the application of SAP.

Nachfolgende Ausführungs- und Anwendungsbeispiele können nur ansatzweise die vielfältigen Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Kompositmaterialien und deren Anwendung und Einsatzmöglichkeiten als Düngemittelzubereitung aufzeigen und muss sich zwangsläufig, wegen der geforderten Nachvollziehbarkeit der Erfindungslehre auf wenige Beispiele beschränken.Subsequent examples of use and implementation can only begin to show the diverse compositions of the composite materials according to the invention and their application and possible uses as a fertilizer preparation and must inevitably be limited to a few examples because of the required traceability of the theory of the invention.

Die Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäßen Ausbildungen der Kompositmaterialien sind entsprechend zugeordnet und kommentiert.The properties and advantages of the embodiments of the composite materials according to the invention are correspondingly assigned and commented on.

Anzuführen ist, dass die gewählten Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Kompositmaterialien sich nicht ausrichten nach den Bestimmungen des Dünge- und Abfallrechts in der BRD und der EU und auch nicht pflanzenphysiologischen Forderungen, denn es ist aus der gesamten Lehre der Erfindung ersichtlich, dass durch das Baukastensystem eine entsprechende Anpassung durch Auswahl und Kombination aller Primär- und Sekundärrohstoffe möglich ist.It should be noted that the selected compositions of the composite materials according to the invention are not aligned according to the provisions of the fertilizer and waste legislation in Germany and the EU and also not plant physiological requirements, because it is apparent from the entire teaching of the invention that the modular system a corresponding Adaptation by selection and combination of all primary and secondary raw materials is possible.

Es wurde wurde ergänzend gefunden und ist explizit auszuführen und festzuhalten, dass zur optimalen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Materialkomposite u. a. folgendes gewährleistet sein muss:

  • – es muß mindestens in der Gesamtmasse des Material-Komposits ein Anteil an SAP von > 2 Gew-% enthalten sein,
  • – soweit Hybridmaterial als SAP bzw. Hydrogel-Komposit zum Einsatz kommt, muss der Anteil der einpolymerisierten Füllstoffe mindestes 10 Gew-% betragen und der Anteil der Polymermatrix in der Gesamtmasse des zugesezten Hybridmaterials bei mindestens 10 Gew-% liegen, so dass eine optimale Ausbildung des Kompositmaterials erfolgt,
  • – die Partikelgröße von SAP der im Kompositmaterial und/oder in dem darin ausgebildeten und/oder enthaltenen Hydrogel-Komposit muss < 1000 my, vorzugsweise < 500 my und besonders bevorzugt < 200 my sein, dadurch wird das Wasserspeicher- und Abgabevermögen wesentlich erhöht und auch Feinstteilchen gebunden.
  • – das zeitabhängige Wasseraufnahme- und Abgabevermögen des Kompositmaterials muss mindestens dem 5-Fachen des Eigengewichtes entprechen um die Pflanzenwurzel ausreichend mit Wasser und wasserlöslichen gespeicherten Nährstoffen versorgen zu können und ausreichend überschüssiges Wasser aufgrund starken Regenfällen und/oder Überwässerung schnell zu speichern und um dadurch auch den Einsatz in heißen Klimazonen und semi-ariden und ariden Gebieten zu ermöglichen.
It has been found in addition and must be explicitly stated and stated that the following must be ensured for optimum design of the material composites of the invention:
  • It must contain at least in the total mass of the material composite a proportion of SAP of> 2% by weight,
  • - As far as hybrid material is used as SAP or hydrogel composite, the proportion of polymerized fillers must be at least 10% by weight and the proportion of the polymer matrix in the total mass of the zugssezten hybrid material at least 10% by weight, so that an optimal training the composite material takes place,
  • The particle size of SAP in the composite material and / or in the hydrogel composite formed and / or contained therein must be <1000 my, preferably <500 my and more preferably <200 my, as a result the water storage and release capacity is substantially increased and also Very fine particles bound.
  • - The time-dependent water absorption and release capacity of the composite material must be at least 5 times its own weight to be able to provide the plant root sufficiently with water and water-soluble stored nutrients and quickly store enough excess water due to heavy rainfall and / or overhydration and thereby also the To enable use in hot climates and semi-arid and arid areas.

Ausführungsbeispieleembodiments

Soweit nicht abweichend deklariert, sind die Sekundärrohstoffe Gärreste und Holzasche wie folgt definiert und mit einer Typenbezeichnung versehen, die in den Ausführungsbeispielen entsprechend aufgeführt sind. Tabelle 5 Garreste-Suspension aus Biogasanlage – Typ: GSA Biomasse: Mais und Co. 10% Beimischung Rindergülle Form: zähflüssige wässrige Suspension/Lösung wie aus Fermenter anfallend TM % von FM (Suspension) pH Nges Kg/t FM NH4-N Kg/t FM P2O5 Kg/t FM K2O Kg/t FM MgO Kg/t FM CaO Kg/t FM S Kg/t FM 7,1 8,3 4,6 2,7 1,7 4,8 0,8 2,0 n. b. TM = Trockenmasse; FM = Frischmasse; t = 1000 kg Tabelle 6 Gärreste-Flüssigphase (Filtrat) Typ: GSAF gewonnen aus Typ: GSA Form: FM = wässrige Lösung/Suspension mit feinen Schwebstoffen TM % von FM (Suspension) pH Nges Kg/t FM NH4-N Kg/t FM P2O5 Kg/t FM K2O Kg/t FM MgO Kg/t FM CaO Kg/t FM S Kg/t FM 4,61 8,2 4,00 2,48 1,29 4,32 0,59 1,58 n. b. TM = Trockenmasse; FM = Frischmasse; t = 1000 kg Tabelle 7 Gärreste-Feststoffphase Typ: GSA35 gewonnen aus Typ: GSA Form: FM = mit 35 Gew.-% TM/Feststoffen aus Gärreste Typ: SLA TM % von FM (Suspen sion) pH Nges Kg/t FM NH4-N Kg/t FM P2O5 Kg/t FM K2O Kg/t FM MgO Kg/t FM CaO Kg/t FM S Kg/t FM 35 8,2 0,60 0,22 0,41 0,48 0,21 0,42 n. b. TM = Trockenmasse; FM = Frischmasse; t = 1000 kgUnless otherwise stated, the secondary raw materials digestate and wood ash are defined as follows and provided with a type designation which is correspondingly listed in the exemplary embodiments. Table 5 Garreste suspension from biogas plant - Type: GSA Biomass: Maize and Co. 10% admixture of cattle slurry Form: viscous aqueous suspension / solution as obtained from fermenter TM% of FM (suspension) pH N ges Kg / t FM NH 4 -N Kg / t FM P 2 O 5 Kg / t FM K 2 O Kg / t FM MgO Kg / t FM CaO Kg / t FM S Kg / t FM 7.1 8.3 4.6 2.7 1.7 4.8 0.8 2.0 nb TM = dry matter; FM = fresh mass; t = 1000 kg Table 6 Digested liquid phase (filtrate) Type: GSAF recovered from Type: GSA Form: FM = aqueous solution / suspension with fine suspended solids TM% of FM (suspension) pH N ges Kg / t FM NH 4 -N Kg / t FM P 2 O 5 Kg / t FM K 2 O Kg / t FM MgO Kg / t FM CaO Kg / t FM S Kg / t FM 4.61 8.2 4.00 2.48 1.29 4.32 0.59 1.58 nb TM = dry matter; FM = fresh mass; t = 1000 kg. Table 7 Digested solids phase Type: GSA35 recovered from Type: GSA Form: FM = at 35% by weight TM / solids from digestate Type: SLA TM% of FM (Suspen sion) pH N ges Kg / t FM NH 4 -N Kg / t FM P 2 O 5 Kg / t FM K 2 O Kg / t FM MgO Kg / t FM CaO Kg / t FM S Kg / t FM 35 8.2 0.60 0.22 0.41 0.48 0.21 0.42 nb TM = dry matter; FM = fresh mass; t = 1000 kg

Die bei den Gärreste-Fraktionen deklarierten Inhalts- und Wirkstoffe sind analytische Kennzahlen aus Einzelbestimmungen und den Rohstoff bedingten Schwankungen unterworfen, die aus den biologischen Prozessen zwangsläufig resultieren.The contents and active substances declared in the fermentation residue fractions are subject to analytical parameters from individual determinations and fluctuations caused by the raw material, which inevitably result from the biological processes.

Zusammensetzungen von SAP (Superabsorberpolymer) und Hydrogel-Komposite Compositions of SAP (superabsorbent polymer) and hydrogel composites

Superabsorberpolymer (SAP) Typ: 200Super Absorbent Polymer (SAP) Type: 200

  • Polymerwirkstoff für Hydrogel-KompositePolymer agent for hydrogel composites
  • Chemische Struktur: Modifizierte, vernetztes Copolymer Acrylamid/Acrylsäure, Kaliumsalz;Chemical Structure: Modified crosslinked copolymer acrylamide / acrylic acid, potassium salt;
  • Korngröße: < 200 MikrometerGrain size: <200 microns
  • Kaliumgehalt: 5 berechnet als K2O in Gew.-%Potassium content: 5 calculated as K 2 O wt .-% in
  • Stickstoffgehalt: 13 berechnet als CarbamidsückstoffNitrogen content: 13 calculated as carbamide backbone
  • Einordnung: SAP Typ 200 ist klassiert als NK-Dünger (13 + 5) mit Langzeitwirkung. (Lieferant: E&W GreenLand International GmbH, 13599 Berlin) Classification: SAP type 200 is classified as NK fertilizer (13 + 5) with long-term effect. (Supplier: E & W GreenLand International GmbH, 13599 Berlin)

Superabsorberpolymer (SAP) Typ: 1280Super Absorbent Polymer (SAP) Type: 1280

  • Polymerwirkstoff für Hydrogel-KompositePolymer agent for hydrogel composites
  • Chemische Struktur: Modifiziertes, vernetztes Acrylsäurepolymer, Kaliumsalz;Chemical Structure: Modified Crosslinked Acrylic Acid Polymer, Potassium Salt;
  • Korngröße: < 850 MikrometerGrain size: <850 microns
  • Kaliumgehalt: 7,5 berechnet als K2O in Gew.-%Potassium content: 7.5 calculated as K 2 O in% by weight
  • Stickstoffgehalt: entfälltNitrogen content: not applicable
  • (Lieferant: E&W GreenLand International GmbH, 13599 Berlin)(Supplier: E & W GreenLand International GmbH, 13599 Berlin)

Hydrogelkomposit (HGK) Geoplant Typ: 50/80 Form: FeingranulatHydrogel composite (HGK) Geoplant type: 50/80 Shape: fine granules

Zusammensetzung in Gew.-%:Composition in% by weight:

  • SAP Typ 1280 (mod.): 50SAP Type 1280 (mod.): 50
  • Lavagesteinsmehl: 20Lava stone flour: 20
  • Perlite-Partikel, gebläht: 20Perlite particles, puffed: 20
  • Wasser: 10Water: 10
  • (Hersteller: E&W GreenLand International GmbH, 13599 Berlin)(Manufacturer: E & W GreenLand International GmbH, 13599 Berlin)

Hydrogelkomposit (HGK) Geoplant Typ: 50/50 Form: FeingranulatHydrogel composite (HGK) Geoplant type: 50/50 Shape: fine granules

Zusammensetzung in Gew.-%:Composition in% by weight:

  • SAP Typ 200 (mod.): 50SAP Type 200 (mod.): 50
  • Lavagesteinsmehl: 20Lava stone flour: 20
  • Perlite-Partikel, gebläht: 20Perlite particles, puffed: 20
  • Wasser: 10Water: 10
  • (Hersteller: E&W GreenLand International GmbH, 13599 Berlin)(Manufacturer: E & W GreenLand International GmbH, 13599 Berlin)

Holzasche Typ: MH1Wood ash type: MH1

  • Form: poröses Grobasche-Feinasche-Mischung mit einer Schüttdichte von ca. 300 g/LiterShape: porous coarse ash / fine ash mixture with a bulk density of approx. 300 g / liter
  • Typisierung: Brennraumaschegemisch aus gemischtem Waldholz Typing: mixed firewood mix of mixed forest wood
  • Standardisiert als: Basischer MehrnährstoffdüngerStandardized as: Basic compound fertilizer

Typbestimmende Bestandteile (Mindestgehalte als Oxide ausgewiesen): CaO 35% K2O 6% MgO 3% P2O5 2% Type-determining ingredients (minimum contents indicated as oxides): CaO 35% K 2 O 6% MgO 3% P 2 O 5 2%

Die Elemente Ca, K, Mg als Mischung aus Oxiden und Carbonaten vorliegend und P in oxidischer, carbonatischer oder silikatischer Bindung.The elements Ca, K, Mg present as a mixture of oxides and carbonates and P in oxidic, carbonate or silicate bond.

Bei nachfolgenden Ausführungsbeispielen wurde bewusst bei der Nährstoffberechnung der erfindungsgemäßen Kompositmaterialien, beim Stickstoff nur der Wert: Nges (Gesamtstickstoff) ausgewiesen, da der Stickstoffanteil aus der Stickstoffanreicherung in den Kompositmaterialien durch die SAP-Polymere (Copolymere) auf der Basis Acrylsäure/Acrylamid erst beim zeitabhängigen biologischen Abbau der Polymere verfügbar ist. Spurenelemente und mineralische Nährstoffe aus dem Lavamehlanteil sind nicht erfasst. Auch nicht der Gehalt an Silikaten. Beispiel 1 – Kompositmaterial Zusammensetzung in Gew.-% und Kg – Ansatzgröße 1000 kg Nr. Material/Rohstoff Bezeichhungen Typ Anteil Gew.-% Anteil in kg Entspr. Trocken-Masse (TM) in kg 1 Gärreste GSA 70 700 50 (ger1.) 2 Perlite-Partikel, gebläht < 500 my 15 150 150 3 Hydrogel-Komposit (HGK) SAP-Polymeranteil: 50 Gew.-% 50/50 15 150 135 4 Summen 100 1000 335 (ger1.) = gerundet
Herstellung: 2 und 3 wurden in einem zweiwelligem Vakuum-Pflugscharmischer (mit integrierten rotierenden Zerhackermesser) vorgemischt und dann wurde die homogenisierte (aufgerührte) Gärreste-Suspension bei einer Temperatur von 20°C eingetragen und untergemischt und bei einer Temperatur von ca. 30°C dem Materialkomposit unter Vakuum und bei laufenden Mischer 330 kg Wasser entzogen.
In the case of the following exemplary embodiments, only the value: N ges (total nitrogen) was deliberately used in the nutrient calculation of the composite materials according to the invention, since the nitrogen content from the nitrogen enrichment in the composite materials by the SAP polymers (copolymers) based on acrylic acid / acrylamide did not occur until the time-dependent biodegradation of the polymers is available. Trace elements and mineral nutrients from the lava powder are not covered. Not even the content of silicates. Example 1 - Composite material composition in wt .-% and Kg - batch size 1000 kg No. Material / Raw Material Designations Type Proportion% by weight Share in kg Corr. Dry mass (TM) in kg 1 digestate GSA 70 700 50 (ger 1. ) 2 Perlite particles, inflated <500 my 15 150 150 3 Hydrogel composite (HGK) SAP polymer content: 50% by weight 50/50 15 150 135 4 buzz 100 1000 335 (ger 1. ) = rounded
Preparation: 2 and 3 were premixed in a two-shaft vacuum ploughshare mixer (with integrated rotary chopper knife) and then the homogenized (stirred) digestate suspension was added at a temperature of 20 ° C and mixed in and at a temperature of about 30 ° C. The material composite under vacuum and with running mixer withdrawn 330 kg of water.

Kennzahlen FertigproduktKey figures finished product

  • Trockenmasse (TM) in Gew.-%: 50 (ger.)Dry matter (TM) in% by weight: 50 (ger.)
  • Wassergehalt in Gew.-%: 50 (ger.)Water content in weight%: 50 (ger.)
  • Form und Konsistenz: rieselfähige, Erden ähnliche StrukturShape and consistency: free-flowing, earth-like structure
  • Geruch: erdig feucht – ohne geruchliche Ammoniak-WahrnehmungOdor: earthy, moist - without smelly ammonia perception
  • Farbe: braunColor: brown
  • Wasserspeichervermögen: 15-Fache des Eigengewichtes unter zeitabhängiger Volumenvergrößerung.Water storage capacity: 15 times its own weight under time-dependent volume increase.

Nährstoff-Kennzahlen kg in 1000 kg Kompositmaterial – Beispiel 1: Nges P2O5 K2O MgO CaO 4,8 1,8 10,1 0,84 2,09 Nutrient indicators kg in 1000 kg composite material - Example 1: N tot P 2 O 5 K 2 O MgO CaO 4.8 1.8 10.1 0.84 2.09

Die ermittelten Nährstoff-Kennzahlen sind versuchsbedingt nur Anhaltswerte. Die analytischen Methoden müssen teilweise überarbeitet und angepasst werden.The determined nutrient key figures are for experimental purposes only reference values. The analytical methods must be partially revised and adapted.

Das Kompositmaterial kann in dieser Form als Bodenhilfsstoff und Düngemittel ohne Stickstoffverlust eingelagert und ausgebracht werden und eignet sich auch hervorragend als Zusatz zu Kompost und Erd- und Kukultursubstraten zur Verbesserung deren Nährstoffbilanz, Strukrur und des Wasserspeichervermögens.The composite material can be stored and applied in this form as a soil additive and fertilizer without loss of nitrogen and is also ideal as an additive to compost and soil and Kukultursubstraten to improve their nutrient balance, Strukrur and the water storage capacity.

Nach weiterem Wasserentzug, durch schonende Umluftrockung auf einen Wassergehalt zwischen 10–15 Gew.-% gebracht, kann das Kompositmaterial mit allen herkömmlichen Kompaktierungsverfahren zu Pellets und/oder Granulaten umgeformt werden. Es war überraschend, dass sich das erfindungsgemäße Kompositmaterial auch bei niederen Temperaturen im Umluftrockner bei ca. 35°C bis 50°C sehr schnell trocknen läßt.After further dehydration, brought to a water content between 10-15 wt .-%, by gently circulating air drying, the composite material can be converted with all conventional Kompaktierungsverfahren to pellets and / or granules. It was surprising that the composite material according to the invention can be dried very rapidly at about 35 ° C. to 50 ° C. even at low temperatures in the circulating air dryer.

Wobei es sich dabei nicht ganz vermeiden läßt, dass geringfügige Mengen Ammoniak entweichen, die abgesaugt werden müssen.Whereby it can not be entirely avoided that small amounts of ammonia escape, which must be extracted.

In einer vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird daher unter Verweis auf Anspruch 3 natürliches und/oder synthetisches Zeolithe zugesetzt, so dass die flüchtigen Ammoniakbestandteile in den Poren der Zeolithe eingelagert und fixiert sind/werden. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass Mischungen von Zeolithen mit unterschiedlichen Porengrößen zum Einsatz kommen, so dass einerseits der in Wasser gelöste Ammoniak eingelagert wird und andererseits auch entstehende bildende gasförmige Abspaltungen gebunden werden. Je nach Zugabemenge wird zusätzlich erreicht, insbesondere dann wenn aktivierte, das bedeutet wasserfreie Zeolithe, verwendet werden, dass zusätzlich Wasser gebunden wird, so dass auf eine Nachtrocknung der feuchten erfindungsgemäßen Material-Komposite ganz oder teilweise verzichtet werden kann. Die Zeolithe können direkt und/oder als Bestandteil der zugesetzten Hydrogel-Komposite eingebracht werden. In an advantageous development of the invention, natural and / or synthetic zeolites are therefore added with reference to claim 3, so that the volatile components of ammonia are incorporated and fixed in the pores of the zeolites. It has proven to be particularly advantageous that mixtures of zeolites with different pore sizes are used, so that on the one hand the ammonia dissolved in water is stored and on the other hand also forming gaseous formative cleavages are bound. Depending on the addition amount is additionally achieved, especially when activated, which means anhydrous zeolites, are used, that in addition water is bound, so that can be completely or partially dispensed with a post-drying of the wet material composites of the invention. The zeolites can be introduced directly and / or as part of the added hydrogel composites.

Für eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung wurde mit Verweis auf Anspruch 9 gefunden, dass der Zusatz von speziellen MOFs (metall organic framworks) allein und/oder auch in Kombination mit Zeolithen, MOFs (metall organic framworks) verbesserte Ergebnisse bringt, da die extrem große Oberfläche und Porenkapazität nur sehr geringe Zuschlagmengen bei sehr großer Speicherkapazität erfordert.For a further advantageous embodiment of the invention was found with reference to claim 9, that the addition of special MOFs (metal organic framworks) alone and / or in combination with zeolites, MOFs (metal organic framworks) brings improved results, since the extremely large Surface and pore capacity only very small aggregate quantities with very large storage capacity requires.

Besonders bevorzugt wird beispielsweise der Einsatz von MOFs zur Speicherung und Fixierung der Stickstoff-Fracht bei der Herstellung erfindungsgemäßer Materialkomposite bei denen beispielsweise die wässrigen Filtrate, Sugate gemäß des Gärreste-Typs GSAF verwendet werden. Dies gilt inbesondere dann, wenn diese in einer Vorstufe durch Wasserentzug aufkonzentiert werden.Particular preference is given, for example, to the use of MOFs for storing and fixing the nitrogen load in the production of inventive material composites in which, for example, the aqueous filtrates, sugates according to the digestate type GSAF are used. This applies in particular if they are concentrated in a preliminary stage by dehydration.

Die in den MOFs eingelagerten Nährstoffe werden im Boden nicht ausgewaschen, sondern stehen den Pflanzen über einen langen Zeitraum zur Verfügung und dienen als zusätzlicher Wasserspeicher. Beispiel 2 – Kompositmaterial Zusammensetzung in Gew.-% und Kg – Ansatzgröße 1000 kg Nr. Material/Rohstoff Bezeichhungen Typ Anteil Gew. -% Anteil in kg Entspr. TrockenMasse (TM) in kg 1 Gärreste GSA 35 58 580 203 2 Holzasche MH1 18 180 180 3 Hydrogel-Komposit (HGK) SAP-Polymeranteil: 50 Gew.-% 50/50 24 240 216 4 Summen 100 1000 600 (ger1.) (ger1.) = gerundet
Herstellung: 1, 2 und 3 wurden in einem zweiwelligen Vakuum-Pflug scharmischer (mit integrierten rotierenden Zerhackermesser) 3 min. innig vermischt und dann das krümelige Matrialkomposit, das ähnlich strukturiert war wie Kompost, ausgetragen.
The nutrients stored in the MOFs are not washed out in the soil, but are available to the plants over a long period of time and serve as additional water storage. Example 2 - Composite material Composition in wt .-% and Kg - batch size 1000 kg No. Material / Raw Material Designations Type Share weight% Share in kg Corr. Dry matter (TM) in kg 1 digestate GSA 35 58 580 203 2 wood ash MH1 18 180 180 3 Hydrogel composite (HGK) SAP polymer content: 50% by weight 50/50 24 240 216 4 buzz 100 1000 600 (ger 1. ) (ger 1. ) = rounded
Preparation: 1, 2 and 3 were in a two-shaft vacuum plow Scharmischer (with integrated rotary chopper knife) 3 min. intimately mixed and then the crumbly Matrialkomposit, which was structured similar to compost, discharged.

Kennzahlen FertigproduktKey figures finished product

  • Trockenmasse (TM) in Gew.-%: 60Dry matter (TM) in wt.%: 60
  • Wassergehalt in Gew.-%: 40Water content in wt.%: 40
  • Form und Konsistenz: rieselfähige, Kompost ähnliche StrukturShape and consistency: pourable, compost-like structure
  • Geruch: erdig feucht – ohne geruchliche Ammoniak-WahrnehmungOdor: earthy, moist - without smelly ammonia perception
  • Farbe: braunColor: brown
  • Wasserspeichervermögen: 18-Fache des Eigengewichtes unter zeitabhängiger Volumenvergrößerung.Water storage capacity: 18 times its own weight under time-dependent volume increase.

Nährstoff-Kennzahlen kg in 1000 kg Kompositmaterial – Beispiel 2: Nges P2O5 K2O MgO CaO 6,6 3,8 9,0 5,52 63,2 Nutrient indicators kg in 1000 kg composite material - Example 2: N ges P 2 O 5 K 2 O MgO CaO 6.6 3.8 9.0 5.52 63.2

Das Materialkomposit ist sehr homogen, streu- und austragsfähig mit den üblichen landwirtschaflichen Vorrichtungen und Maschinen. Es kann in dieser Form in Silos gelagert oder abgesackt werden oder wie unter Beispiel 1 beschrieben weiter verarbeitet werden. Es eignet sich aber auch hervorragend zur weiteren Umsetzung mittels anaerober Nachrotte zur Herstellung von Qualitätskompost. The material composite is very homogeneous, capable of sprinkling and discharging with the usual agricultural equipment and machinery. It can be stored in this form in silos or bagged or processed as described in Example 1 on. But it is also ideal for further implementation by means of anaerobic Nachrotte for the production of quality compost.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Matrialkomposite wird daduch erreicht, dass mindestens 5 Gew.-% aus fermentierten Reststoffen, vorzugsweise aus Gärresten basierter Kompost zugesetzt wird.A further advantageous embodiment of the Matrialkomposite invention is achieved daduch that at least 5 wt .-% of fermented residues, preferably from digestate-based compost is added.

Die in Beispiel 2 verwendete Holzasche kann im erfindungsgemäßen Material-Komposit auch ganz und/oder teilweise durch Pflanzenasche und/oder Asche (Brennraumasche) aus der thermischen Verwertung (Verbrennung) von frühtertiärer Braunkohle (Weichbraunkohle) anfällt, ersetzt werden.The wood ash used in Example 2 can be in the composite material of the invention also completely and / or partially by plant ash and / or ash (combustion chamber ash) from the thermal utilization (incineration) of early tertiary lignite (lignite) obtained replaces.

Eine das erfindungsgemäße Materialkomposit in den Struktureigenschaften verbessernde Weiterbildung wird dadurch erreicht, dass Braunkohle-Xylitfasern zugesetzt werden, die der langfristigen Verbesserung der Bodenstruktur dienen. Dies liegt daran, dass diese Fasern nur sehr langsam verrotten und ausserdem durch ihre Huminbestandteile die Humusausbildung im Boden fördern. Diese Wirkung kann noch wesentlich verstärkt werden, wenn feingemahlenes Braunkohle-Xylit und/oder frühtertiäre Braunkohle (Weich-Braunkohle) in das erfindungsgemäße Materialkomposit eingearbeitet werden. Durch diese Zusätze wird ausserdem das C/N Verhältnis im Materialkomposit wesentlich verbessert.A further improvement of the structural properties of the material composite according to the invention is achieved by adding lignite-xylitol fibers which serve to improve the soil structure in the long term. This is because these fibers rot only very slowly and also promote humus formation in the soil through their humic constituents. This effect can be significantly enhanced if finely ground lignite xylitol and / or early tartar brown coal (soft lignite) are incorporated into the composite material according to the invention. These additions also significantly improve the C / N ratio in the composite material.

Zur Verbesserung der Struktur wird in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausbildung der Kompositmaterialien CFP (Coir Fibre Pith) mit einem Anteil > 4 Gew.-% zugesetzt.To improve the structure, the composite materials CFP (Coir Fiber Pith) with a proportion of> 4 wt .-% is added in a further inventive design.

CFP ist ein nachwachsender Sekundärrohstoff und fällt als Abfallprodukt pro Jahr mit Millionen von Tonnen bei der Gewinnung von Kokosfasern an und hat eine korkähnliche aber offenzellige hochporöse Struktur und ein hohes Wasserauf- und Abgabevermögen. Der Ligninanteil in CFP kann bis 40 Gew.-% betragen und gewährleistet, da dieses nur sehr schwer über einen Zeitraum von 4–5 Jahren durch die Weiss- und Braunfäulnispilze insbesondere durch P.ostereatus abgebaut wird, die Langzeitwirkung als Bodenverbesserer. Die in CFP enthaltenen Cellulose- und Hemicellulose-Anteile werden schneller abgebaut und verbessern ebenfalls das C/N Verhältnis im erfindungsgemäßen Material-Komposit. Beispiel 3 – Kompositmaterial Zusammensetzung in Gew.-% und Kg – Ansatzgröße 1000 kg Nr. Material/Rohstoff Bezeichnungen Typ Anteil Gew.-% Anteil in kg Entspr. Trocken-Masse (TM) in kg 1 Gärreste GSA 45 450 32 (ger1.) 2 Nat. Zeolithe, aktivierter Klinoptolith 5 50 50 3 Hydrogel-Komposit (HGK) SAP-Polymeranteil: 50 Gew.-% 50/50 50 500 450 4 Summen 100 1000 532 (ger1.) = gerundet
Herstellung: 2 und 3 wurden in einem zweiwelligem Pflugscharmischer (mit integrierten rotierenden Zerhackermesser) 2 min. innig vermischt und wird über eine Flüssigkeits-Dosierung bei laufendem Mischer innerhalb von 2 min. zugegeben und dann nochmals 1 min. nachgemischt. Danach kann das sich als rieselfähiges Feingranulat ausgebildete Material-Komposit ausgetragen, im Silo zwischengelagert und dann in Säcke oder andere Behältnisse abgefüllt werden.
CFP is a renewable secondary raw material that accumulates millions of tonnes of waste per year in the production of coconut fibers and has a cork-like but open-cell, highly porous structure and a high water and discharge capacity. The lignin content in CFP can be up to 40% by weight and, since it is very difficult to degrade over a period of 4-5 years by the white and brown rot fungi, in particular by P.ostereatus, the long-term action as soil improver is ensured. The cellulose and hemicellulose fractions contained in CFP degrade faster and also improve the C / N ratio in the composite material according to the invention. Example 3 - Composite material composition in wt .-% and Kg - batch size 1000 kg No. Material / raw material designations Type Proportion% by weight Share in kg Corr. Dry mass (TM) in kg 1 digestate GSA 45 450 32 (ger 1. ) 2 Nat. Zeolites, activated clinoptolite 5 50 50 3 Hydrogel composite (HGK) SAP polymer content: 50% by weight 50/50 50 500 450 4 buzz 100 1000 532 (ger 1. ) = rounded
Production: 2 and 3 were in a two-shaft ploughshare mixer (with integrated rotary chopper knife) 2 min. intimately mixed and is about a liquid dosage with the mixer running within 2 min. added and then again 1 min. remixed. Thereafter, the formed as a flowable fine granules material composite discharged, stored in the silo and then filled into bags or other containers.

Kennzahlen Fertigprodukt Key figures finished product

  • Trockenmasse (TM) in Gew.-%: 53,2Dry matter (TM) in wt.%: 53.2
  • Wassergehalt in Gew.-%: 46,8Water content in wt.%: 46.8
  • Form und Konsistenz: rieselfähiges nicht zusamenbackendes, erdfeuchtes FeingranulatShape and consistency: free-flowing, not moist, fine-grained fine granules
  • Geruch: erdig feucht – ohne geruchliche Ammoniak-WahrnehmungOdor: earthy, moist - without smelly ammonia perception
  • Farbe: grau-braunColor: gray-brown
  • Wasserspeichervermögen: 35-Fache des Eigengewichtes unter zeitabhängiger Volumenvergrößerung.Water storage capacity: 35 times its own weight under time-dependent volume increase.

Nährstoff-Kennzahlen in kg pro 1000 kg Kompositmaterial – Beispiel 3: Nges P2O5 K2O MgO CaO 14,45 0,8 11,25 0,36 0,9 Nutrient indices in kg per 1000 kg of composite material - Example 3: N ges P 2 O 5 K 2 O MgO CaO 14.45 0.8 11.25 0.36 0.9

Dieses Kompositmaterial (Beispiel 3) eignet sich als Bodenhilfsstoff und Langzeitwasserspeicher mit düngender Wirkung vornehmlich für den Einsatz im Garten- und Lanschaftsbau und für den Einsatz beim Hobbygärtner. Selbstverständlich kann für diese erfindungsgemäße Zusammensetzung des Materialkomposites auch aufkonzentriertes Gärreste-Filtrat (Sugat) eingesetzt werden, wenn der Nährstoffgehalt angehoben werden soll. Das Kompositmaterial hat eine erdähnliche Struktur und kann daher leicht unter alle Pflanzerden, Pflanz- und Kultursubstrate homogen untergemischt werden und lagert sich sofort an die Erdkrumen und/oder Substratpartikel an.This composite material (Example 3) is suitable as a soil additive and long-term water storage with fertilizing effect primarily for use in garden and Lanschaftsbau and for use in hobby gardeners. Of course, concentrated fermentation residue filtrate (Sugat) can also be used for this composition according to the invention of the material composite if the nutrient content is to be increased. The composite material has an earth-like structure and can therefore easily be homogeneously mixed under all plant soil, plant and culture substrates and immediately attaches to the earth crumbs and / or substrate particles.

Es wurde gefunden, dass eine weitere vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Kompositmaterials dadurch erreicht wird, dass diesem mindestens 2%, berechnet als Trockenmasse, Magensium-, und/oder Calcium-Ligninsulfonat zugesetzt wird, das dann als Komplex des Typs „Ligninerdalkalihydroxid” vorliegt und ganz und/oder teilweise durch Einwirken von CO2 carbonatisiert. Der Zusatz von Linginsulfonat aus zuckerhaltiger und/oder voll und/oder teilentzuckerter Linginsulfonatablauge aus der Zellstoffindustrie wirkt als Bindemittel im Materialkomposit insbesondere bei den Zusammensetzungen, die nach der Trocknung auf eine Restfeuchte von < 20 Gew.-% zu Pellets und/oder Granulaten kompaktiert und/oder ausgeformt werden. Beispiel 4 – Kompositmaterial Zusammensetzung in Gew.-% und Kg-Ansatzgröße 1000 kg Nr. Material/Rohstoff Bezeichnungen Typ Anteil Gew.-% Anteil in kg Entspr. Trocken-Masse (TM) in kg 1 Gärreste GSA 40 400 28,5 (ger1.) 2 Perlite-Partikel, gebläht < 150 my 5 50 50 3 SAP – Hybridmaterial 2 SAP-Polymeranteil: ca. 23 Gew.-% Lavagesteinsmehl/Silikate u. a. ca. 29 Gew.-% Wasser: 48 GH3 55 550 286 4 Summen 100 1000 361,5 (ger1.) = gerundet
SAP-Hybridmaterial2 Kontrollwerte aus Eingangskontrolle vom Hersteller deklariert als teilneutraslisierte Polyacrylsäure, Gesteinsmehl und Wasser; GH3 = SAP-Hybridmaterial der Marke GEOHUMUS entsprechend EP 18799328
Anmerkung: Das Hybridmaterial GH2 hat eine offenporige, schwammartige Struktur und die Partikelgröße liegt bei 2–5 mm.
Hersteller: Geohumus International GmbH, 60388 Frankfurt a. M.
Herstellung: 2 und 3 wurden in einem einwelligen rotierenden Zwangsmischer vermischt und dann mittels Volumendosierung einem Schneckenmischer zugeführt und unter Druck- und Kneteinwirkung bei einer Temperatur von ca. 25°C zum Kompositmaterial umgesetzt. Dieses Kompositmaterial von gummiartiger, plastischer Konsistenz wurde dann über eine Lochscheibe mit rotierendem Messersatz ausgetragen in Form von Stranggranulaten mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Länge von ca. 4–5 mm.
It has been found that a further advantageous embodiment of the composite material according to the invention is achieved by adding thereto at least 2%, calculated as dry matter, of magnesium, and / or calcium lignosulfonate, which is then present as complex of the type "lignin-based alkali hydroxide" and completely and / or partially carbonated by the action of CO 2 . The addition of lingosulfonate from sugar-containing and / or fully and / or partially desugared lingosulfonate waste liquor from the pulp industry acts as a binder in the material composite, in particular in the compositions which, after drying, are compacted to pellets and / or granules to a residual moisture content of <20% by weight / or be formed. Example 4 - Composite material composition in wt .-% and kg batch size 1000 kg No. Material / raw material designations Type Proportion% by weight Share in kg Corr. Dry mass (TM) in kg 1 digestate GSA 40 400 28.5 (ger 1. ) 2 Perlite particles, inflated <150 my 5 50 50 3 SAP hybrid material 2 SAP polymer fraction: about 23% by weight lava rock flour / silicates and others about 29% by weight water: 48% GH 3 55 550 286 4 buzz 100 1000 361.5 (ger 1. ) = rounded
SAP hybrid material 2 control values from inception control declared by the manufacturer as partially neutralized polyacrylic acid, rock powder and water; GH 3 = SAP hybrid material of the brand GEOHUMUS accordingly EP 18799328
Note: The hybrid material GH 2 has an open-pored, sponge-like structure and the particle size is 2-5 mm.
Manufacturer: Geohumus International GmbH, 60388 Frankfurt a. M.
Preparation: 2 and 3 were mixed in a single-shaft rotary compulsory mixer and then fed by volumetric metering a screw mixer and under pressure and kneading at a Temperature of about 25 ° C converted to the composite material. This composite material of rubber-like, plastic consistency was then discharged through a perforated disc with a rotating knife set in the form of extruded granules with a diameter of 3 mm and a length of about 4-5 mm.

Kennzahlen FertigproduktKey figures finished product

  • Trockenmasse (TM) in Gew.-%: 36,1Dry matter (by weight) in% by weight: 36.1
  • Wassergehalt in Gew.-%: 63,9Water content in wt.%: 63.9
  • Form und Konsistenz: elastisches Strangranulat, leicht klebrigShape and consistency: elastic strand granules, slightly sticky
  • Geruch: erdig feucht – ohne geruchliche Ammoniak-WahrnehmungOdor: earthy, moist - without smelly ammonia perception
  • Farbe: grau-braunColor: gray-brown
  • Wasserspeichervermögen: 25-Fache des Eigengewichtes unter zeitabhängiger Volumenvergrößerung.Water storage capacity: 25 times its own weight under time-dependent volume increase.

Nährstoff-Kennzahlen kg in 1000 kg Kompositmaterial – Beispiel 4: Nges P2O5 K2O MgO CaO 1,8 0,7 3,55 0,32 0,80 Nutrient indicators kg in 1000 kg composite material - Example 4: N ges P 2 O 5 K 2 O MgO CaO 1.8 0.7 3.55 0.32 0.80

Das Materialkomposit gemäß dieser Zusammensetzung muss, soweit eine direkte Austragung im Agrarbereich erfolgen soll, auf eine Restfeuchte von ca. 40 Gew.-% getrocknet werden. Nach dieser Nachtrocknung kann dann das sehr poröse Matrialkomposit mit allen herkömmlichen maschinellen Austragungsvorrichtungen für Mineraldünger agrargerecht appliziert werden.The material composite according to this composition, as far as a direct discharge in the agricultural sector is to take place, must be dried to a residual moisture content of about 40% by weight. After this drying, the very porous Matrialkomposit can then be applied agrargerecht with all conventional mechanical Austragungsvorrichtungen for mineral fertilizers.

Diese erfindungsgemäße Ausführung des Materialkomposits ist bestens zum Abmischen und zur Anwendung in Kombination mit separierten Gärresten mit einer Trockenmasse ab 30 Gew.-% geeignet, die als homogene, rieselfähige Mischung, wie Wirtschaftsdünger auszubringen ist.This embodiment of the material composite according to the invention is ideally suited for mixing and for use in combination with separated fermentation residues with a dry matter from 30% by weight, which is to be applied as a homogeneous, free-flowing mixture, such as farm fertilizer.

Es hat sich gezeigt, dass ein sofort ausbringungsfähiges Matrialkomposit gem. Beispiel 4 möglich ist, wenn SAP-Hybridmaterialien mit einem Wassergehalt < 20 Gew.-% eingesetzt werden.It has been shown that an immediately ausbringungsfähiges Matrialkomposit gem. Example 4 is possible if SAP hybrid materials with a water content <20 wt .-% are used.

Es wurde in einer Weiterbildung der Erfindung gefunden, dass sich beispielsweise das Kompositmaterial gem. Ausführungsbeispiel 4 zur Hestellung von flächigen Matten eignet, die beispielsweise mittels Kalander hergestellt werden können. Zur Verfestigung der flächigen Gebilde können dem Materialkomposit natürlich basierte Faserstoffe, beispielsweise Kokosfasern, Xyliltfaser, Cellulosefaser u. a. m., zugesetzt werden.It has been found in a development of the invention that, for example, the composite material gem. Embodiment 4 is suitable for the production of flat mats which can be produced for example by means of calenders. For solidification of the sheet-like structure, the material composite naturally based fibers, such as coconut fibers, xylilt fiber, cellulose fiber u. a. m., Are added.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung bezüglich Zusammensetzung und Herstellung wird dadurch erreicht, dass bei der Herstellung mittels einem Schneckenmischer, wie beispielsweise unter Ausführungsbeispiel 4 beschrieben, Branntkalk (Calciumoxid) und/oder gebrannter Dolomit (Calcium-Magensiumoxid) und/oder Dolomithalbbrannt und/oder nicht carbonisierte Holz- und/oder Pflanzenasche vorgelegt wird, die dann durch die Hydroxidausbildung mit den wässrigen Bestandteilen der Gärreste Wasser bindet und dies über das stöchiometrische Verhältnis hinaus durch physikalische Wasserbindung in der Gesamtmasse.A further advantageous development of the invention with regard to composition and production is achieved in that burnt lime (calcium oxide) and / or calcined dolomite (calcium-magnesium oxide) and / or dolomite half burned and / or in the preparation by means of a screw mixer, as described for example in Example 4 non-carbonated wood and / or plant ash is submitted, which then binds by the hydroxide formation with the aqueous constituents of the digestate water and this beyond the stoichiometric ratio by physical water binding in the total mass.

Die Erdalkalihydroxide werden dann durch die Einwirkung von CO2 in die entsprechenden Carbonate umgewandelt. Das entstehende Wasser wird eingelagert oder entweicht teilweise.The alkaline earth hydroxides are then converted to the corresponding carbonates by the action of CO 2 . The resulting water is stored or partially escapes.

Der exotherm ablaufende Prozess nach der Umsetzungsgleichung am Beispiel von CaO: CaO + H2O = Ca(OH)2 + 15,2 Cal. führt zwar zu einem Temperaturanstieg beim Mischprozess, der u. a. Ammoniak austreiben kann, sofern dieser nicht durch die erfindungsgemäße Zugabe von MOFs und/oder Zeolithe weitgehendst gebunden wird. Durch die erfindungsgemäße Zugabe der Erdalkalioxide können so weitgehendst oberflächentrockene, erdenähnliche, kompakte Kompositmaterialien hergestellt werden, die als Wasser speichernde, stark basisch wirkende Mineraldünger zum Einsatz kommen können.The exothermic process according to the conversion equation using the example of CaO: CaO + H 2 O = Ca (OH) 2 + 15.2 Cal. Although it leads to an increase in temperature during the mixing process, which can drive out, inter alia, ammonia, unless it is largely bound by the inventive addition of MOFs and / or zeolites. As a result of the addition of the alkaline earth metal oxides according to the invention it is thus possible to produce largely surface-dry, earth-like, compact composite materials which can be used as water-storing, strongly basic mineral fertilizers.

Durch die Zugabe von Ligninsulfonatverbindungen und deren Umsetzung gem. den Ansprüchen 20 und 21 kann das Lösevermögen der im erfindungsgemäßen Materialkomposit enthaltenen Nähr- und Mineralstoffe beeinflusst werden und auch das Wasserspeicher- und Abgabevermögen. Es wird in diesem Zusammenhang auf die DE Offenlegungsschrift 25 43 169 verwiesen.By the addition of lignosulfonate compounds and their implementation gem. Claims 20 and 21, the dissolving power of the nutrients and minerals contained in the composite material according to the invention be influenced and also the water storage and discharge capacity. It is in this context on the DE Laid-Open 25 43 169 directed.

Beispiel 5 – Kompositmaterial Example 5 - Composite material

Zum Aufbau eines erdfeuchten Feingranulates, das als basisch wirkender Bodenhilfsstoff zur so genannten Walddüngung mit einem guten Wasserspeicher- und -Abgabevermögen eingesetzt werden soll, wird die Zusammensetzung gem. Beispiel 3 wie folgt aufgebaut und gem. Beispiel 3 hergestellt. Anstelle der Gärreste Typ GSAF kann auch ein aufkonzentiertes Filtrat mit einer Trockenmasse von beispielsweise 10 Gew.-% und mehr zum Einsatz kommen.
Zusammensetzung in Gew.-% und Kg – Ansatzgröße 1000 kg Nr. Material/Rohstoff Bezeichnungen Typ Anteil Gew.-% Anteil in kg Entspr. Trocken-Masse (TM) in kg 1 Gärreste GSAF 36 360 16,6 (ger1.) 2 Holzasche MH1 26 260 260 3 Hydrogel-Komposit (HGK) SAP-Polymeranteil: 50 Gew.-% 5080 38 380 342 4 Summen 100 1000 618,6 (ger1.) = gerundet
For the construction of an earth-moist fine granules, which is to be used as a basic soil conditioner for so-called forest fertilization with a good water storage and dispensing capacity, the composition is gem. Example 3 constructed as follows and acc. Example 3 prepared. Instead of the digestate type GSAF, an up-concentrated filtrate with a dry mass of, for example, 10% by weight and more can also be used.
Composition in wt .-% and Kg - batch size 1000 kg No. Material / raw material designations Type Proportion% by weight Share in kg Corr. Dry mass (TM) in kg 1 digestate GSAF 36 360 16.6 (ger 1. ) 2 wood ash MH1 26 260 260 3 Hydrogel composite (HGK) SAP polymer content: 50% by weight 5080 38 380 342 4 buzz 100 1000 618.6 (ger 1. ) = rounded

Kennzahlen FertigproduktKey figures finished product

  • Trockenmasse (TM) in Gew.-%: 62 (ger.)Dry weight (DM) in weight%: 62 (ger.)
  • Wassergehalt in Gew.-%: 38 (ger.)Water content in wt .-%: 38 (ger.)
  • Form und Konsistenz: erdfeuchtes FeingranulatShape and consistency: earth-moist fine granules
  • Geruch: erdig feucht – ohne geruchliche Ammoniak-WahrnehmungOdor: earthy, moist - without smelly ammonia perception
  • Farbe: hellgrau – bräunlichColor: light gray - brownish
  • Wasserspeichervermögen: 35-Fache des Eigengewichtes unter zeitabhängiger Volumenvergrößerung.Water storage capacity: 35 times its own weight under time-dependent volume increase.

Nährstoff-Kennzahlen kg in 1000 kg Kompositmatrial – Beispiel 5: Nges P2O5 K2O MgO CaO 1,44 5,7 28,4 8,0 91,6 Nutrient data kg in 1000 kg composite matrix - Example 5: N ges P 2 O 5 K 2 O MgO CaO 1.44 5.7 28.4 8.0 91.6

Die Produktbeschaffenheit ähnlich dem Kompositmaterial gem. Ausführungsbeispiel 3 mit reduziertem Stickstoffanteil.The product condition similar to the composite material acc. Embodiment 3 with reduced nitrogen content.

Nach Anspruch 5 kann das Kompositmaterial auch gesamthaft als Hydrogel-Komposit ausgebildet sein, darunter wird nach der Lehre der Erfindung verstanden, dass beispielsweise alle trockenen Bestandteile unter Bezug auf Anspruch 1 und die Folgeansprüche, auch die SAP-Anteile, für das auszubildende Kompositmaterials, ggf. auch getrockente Gärreste, ohne Zusatz von Wasser und/oder wasserhaltigen Gärresten, innig vermischt werden und dann die wasserhaltigen Gärreste und ggf. noch zusätzliches Prozesswasser in diese Mischung eingetragen wird, so dass es zu einer gesamthaften Ausbildung des Kompositmaterials als stabiles homogenes, einheitlich strukturiertes Hydrogel-Komposit kommt.According to claim 5, the composite material can also be formed overall as a hydrogel composite, which is understood in the teaching of the invention that, for example, all dry ingredients with reference to claim 1 and the subsequent claims, including the SAP shares, for the composite material to be formed, if necessary Also, dried fermentation residues, without the addition of water and / or water-containing digestate, are intimately mixed and then the water-containing digestate and possibly additional process water is added to this mixture, so that there is an overall formation of the composite material as a stable homogeneous, uniformly structured Hydrogel composite comes.

Die Umsetzung von Gärreste durch Zugabe von bereits ausgebildeten stark wasserhaltigen Hydrogel-Kompositen zu einem einheitlichen „Gesamt-Hydrogel-Komposit” ist fliessend und es liegen teilweise Mischformen vor. Die Wirkungsmechanismen sind noch nicht vollständig geklärt.The implementation of fermentation residues by adding already formed hydrogel-rich hydrogel composites to a uniform "total hydrogel composite" is fluid and there are some hybrids before. The mechanisms of action are not yet fully understood.

Die erfindungsgemäß beanspruchte Ausbildung des Kompositmaterials als NPK-Düngemittel, gemäß Anspruch 19., wird dadurch erreicht, dass als wirksames SAP im HGK u. a. ein SAP-Copolymer zum Einsatz kommt, das als NK-Düngemittel typisiert ist und durch die in den Gärresten enthaltenen Stickstoff-Frachten und mineralischen Bestandteilen angereichert wird und so die Herstellung unterschiedlichster NPK-Düngemittel mit Langzeitwasserspeicher-Eigenschaften ermöglicht. Die ggf. erforderlichen Zusatzgaben an mineralischen Bestandteilen können beispielsweise über Holz- und Pflanzenaschen eingebracht werden.The inventively claimed formation of the composite material as NPK fertilizer, according to claim 19, is achieved in that as an effective SAP in HGK, inter alia, an SAP copolymer used which is typified by NK fertilizers and enriched by the nitrogen loads and mineral constituents contained in the fermentation residues, thus enabling the production of a wide variety of NPK fertilizers with long-term water storage properties. The possibly required additional mineral components can be introduced, for example, via wood and vegetable ashes.

Das Kompositmaterial kann als idealer Träger für feste und flüssige Düngemittel, Insektizide, Pestizide, Bakterizide und Fungizide usw, dienen, die homogen eingebunden sind und/oder werden.The composite material can serve as an ideal carrier for solid and liquid fertilizers, insecticides, pesticides, bactericides and fungicides, etc., which are homogeneously incorporated and / or are.

Die gefundenen Herstellungstechniken erlauben eine einfache technische und kostengünstige Umsetzung der Erfindung mit gebräuchlichen und robusten Standardmaschinen. Die umfassende Beschreibung der Erfindung, die ausgewählten Ausführungbeispiele und Erläuterungen offenbaren, ohne Anspruch auf Vollständigkeit bzgl. der Ausführungsformen und Anwendungen nach der Lehre der Erfindung zu erheben, die Vielfalt der möglichen Zusammensetzungen der Kompositmaterialien aus Gärresten, deren Anwendung und Herstellung.The found manufacturing techniques allow a simple technical and cost-effective implementation of the invention with conventional and robust standard machines. The broad description of the invention, the selected embodiments and illustrations disclose, without being exhaustive of the embodiments and applications of the invention, the variety of possible compositions of the digestate composite materials, their use and manufacture.

Eine umfassende Verwertung und Anwendung von Gärresten in der weltweiten Agrarwirtschaft in Form der erfindungsgemäßen wasserspeichernden Kompositmaterialien trägt, durch die Rückführung der mineralischen und organischen Nährstoffe in den Ackerboden und mit der dadurch verbundene Erhöhung der Biomasseproduktion und den daraus resultierenden höheren Umsetzung von CO2 in den Pflanzen, wesentlich zu einer Reduzierung der negativen CO2-Bilanz bei. Ausserdem werden erhebliche Mengen an synthetischem Stickstoffdünger eingespart.A comprehensive utilization and application of digestate in the global agriculture in the form of the water-storing composite materials according to the invention contributes, by the return of mineral and organic nutrients in the field soil and the associated increase in biomass production and the resulting higher conversion of CO 2 in the plants significantly contributes to a reduction in the negative CO 2 balance. In addition, significant amounts of synthetic nitrogen fertilizer can be saved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • DE 2543169 [0123] DE 2543169 [0123]

Claims (25)

Wasser und/oder wässrige Lösungen, auch wässrige Nährstofflösungen, speicherndes und das Wasser und die wässrigen Lösungen wieder abgebendes Kompositmaterial, insbesondere als Formkörper ausgebildet vorzugsweise zum Einsatz, aber nicht ausschließlich, als Bodenhilfsstoff und/oder Düngemittel, auch als Matte mit Zusatz von Faserstoffen, vorzugsweise, verrottbare und/oder unverrottbare organischen Faserstoffe ausgebildet, enthaltend: a) mindestens ein natürliches und/oder synthetisches Superabsorber-Polymer, b) mindestens einen organischen und/oder anorganischen, mineralischen Füllstoff und/oder Bodenhilfsstoff der vorzugsweise auf der Basis von Eruptivgestein und/oder organische und/oder anorganische Düngemittelzubereitung und/oder organischen, auch in Faserform vorliegend, und/oder anorganische Zuschlagstoff und/oder Wirkstoff und/oder Bindemittel. dadurch gekennzeichnet, dass c) feste und/oder flüssige Gärreste aus fermentierter Biomasse enthalten ist, d) dass das nach a) im Kompositmaterial enthaltene natürliche und/oder synthetische Superabsorber-Polymer (SAP) als Hydrogel-Komposit (HGK) ausgebildet ist, e) der rechnerische Anteil an reinem Superabsorber-Polymer (SAP) in der Gesamtmasse in der Summe > 2 Gew.-% ausmacht, f) mindestens das 5-Fache seines Eigengewichtes unter zeitabhängiger Volumenvergrößerung an Wasser und/oder wässrigen Lösungen speichert und wieder abgeben kann.Water and / or aqueous solutions, including aqueous nutrient solutions, storing and the water and the aqueous solutions again releasing composite material, in particular as a shaped body preferably used, but not exclusively, as a soil additive and / or fertilizer, also as a mat with the addition of fibrous materials, a) at least one natural and / or synthetic superabsorbent polymer, b) at least one organic and / or inorganic, mineral filler and / or soil adjuvant, preferably based on igneous rock and / or organic and / or inorganic fertilizer preparation and / or organic, also present in fiber form, and / or inorganic additive and / or active ingredient and / or binder. characterized in that c) solid and / or liquid fermentation residues from fermented biomass is contained, d) that according to a) contained in the composite natural and / or synthetic superabsorbent polymer (SAP) is formed as a hydrogel composite (HGK), e ) the calculated proportion of pure superabsorbent polymer (SAP) in the total mass in the sum> 2 wt .-%, f) at least 5 times its own weight with time-dependent increase in volume of water and / or aqueous solutions stores and can deliver again , Kompositmaterial nach Anspruch 1c), 1e) und 1f) dadurch gekennzeichnet, dass a) darin mindestens ein Hybridmaterial mit superabsorbierenden Eigenschaften enthalten ist, b) der Masseanteil der in die Polymermatrix des Hybridmaterials einpolymerisierten Füllstoffe mindestens 10 Gew.-% beträgt, c) die Polymermatrix ein natürliches und/oder synthetisches Superabsorber-Polymer (SAP) ist, d) die Polymermatrix mindestens 10 Gew.-% der Gesamtmasse des Hybridmaterials ausmacht.Composite material according to claim 1c), 1e) and 1f), characterized in that a) it contains at least one hybrid material with superabsorbent properties, b) the mass fraction of the fillers copolymerized into the polymer matrix of the hybrid material is at least 10% by weight, c) the polymer matrix is a natural and / or synthetic superabsorbent polymer (SAP), d) the polymer matrix constitutes at least 10% by weight of the total mass of the hybrid material. Kompositmaterial nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass in diesem und/oder in dem bei der Herstellung zugesetzten und/oder ausgebildetem Hydrogel-Komposit natürliches und/oder synthetisches Zeolith enthalten ist.Composite material according to Claims 1 and 2, characterized in that natural and / or synthetic zeolite is contained in this and / or in the hydrogel composite added and / or formed in the preparation. Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass in diesem und/oder bei der Herstellung zugesetzten und/oder ausgebildeten Hydrogel-Komposit geblähte, gemahlene, poröse Gesteinspartikel, vorzugsweise auf der Basis von Eruptivgestein enthalten sind.Composite material according to claims 1 and 3, characterized in that in this and / or added in the preparation and / or formed hydrogel composite expanded, ground, porous rock particles, preferably based on igneous rock are included. Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass dieses gesamthaft als Hydrogel-Komposit ausgebildet ist.Composite material according to claims 1 to 4, characterized in that this is formed overall as a hydrogel composite. Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass in diesem und/oder bei der Herstellung zugesetzten und/oder ausgebildeten Hydrogel-Komposit mindestens 1 Gew-% mineralische auf Holz basierte Asche und/oder ein anorganischer, mineralischer Reststoff, wie diese bei der thermischen Verwertung (Verbrennung) von Energiepflanzen und/oder Gärresten und/oder bei der thermischen Verwertung von Braunkohle anfallen und/oder ein daraus gefertigter, kompaktierter Formkörper enthalten ist.Composite material according to claims 1 to 5, characterized in that in this and / or in the manufacture added and / or formed hydrogel composite at least 1% by weight of mineral wood-based ash and / or an inorganic, mineral residue, such as this in the thermal utilization (combustion) of energy crops and / or digestate and / or incurred in the thermal utilization of lignite and / or produced therefrom, a compacted molded body is included. Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass dieses und/oder das bei Herstellung zugesetzte und/oder ausgebildete Hydrogel-Komposit, Coir Fibre Pith (CFP) enthält.Composite material according to claims 1 to 6, characterized in that this and / or added during preparation and / or formed hydrogel composite, Coir contains fiber Pith (CFP). Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtgehalt an Coir Fibre Pith (CFP) im Kompositmaterial > 4 Gew.-% ist.Composite material according to claims 1 to 7, characterized in that the total content of Coir Fiber Pith (CFP) in the composite material is> 4% by weight. Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass in diesem und/oder in der bei der Herstellung zugesetzten und/oder ausgebildeten Hydrogel-Komposit mindestens eine kristalline Verbindung, zugehörig zu der Gruppe der MOFs (Metal organic frameworks), enthalten ist.Composite material according to claims 1 to 8, characterized in that at least one crystalline compound belonging to the group of MOFs (Metal Organic Frameworks) is contained in this and / or in the hydrogel composite added and / or formed in the preparation. Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die ursprüngliche Partikelgröße im zugesetzten und/oder bei der Herstellung des ausgebildeten Hydrogel-Komposit enthaltenen SAP < 1000 my vorzugsweise < 500 my und besonders bevorzugt < 200 my beträgt. Composite material according to claims 1 to 9, characterized in that the original particle size in the added and / or contained in the preparation of the formed hydrogel composite SAP <1000 my preferably <500 my and more preferably <200 my. Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das in diesem und/oder bei der Herstellung zugesetzten und/oder ausgebildeten Hydrogel-Komposit mindestens 5 Gew.-% aus fermentierten Reststoffen basierter Kompost enthalten ist.Composite material according to Claims 1 to 10, characterized in that the hydrogel composite added and / or formed in this and / or in the preparation contains at least 5% by weight of compost based on fermented residues. Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass dieses vollständig durch anaerobe Nachvergärung als Kompost ausgebildet ist.Composite material according to claims 1 to 11, characterized in that it is completely formed by anaerobic post-fermentation as compost. Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass das darin enthaltene und/oder bei der Herstellung zugesetzten und/oder ausgebildeten Hydrogel-Komposit mindestens ein SAP in Form eines Kaliumsalzes eines vernetzten und/oder teilvernetzten Polyacrylsäure-Polyacrylamid-Copolymers und/oder Propfpolymers enthält.Composite material according to Claims 1 to 12, characterized in that the hydrogel composite contained therein and / or added and / or formed in the preparation comprises at least one SAP in the form of a potassium salt of a crosslinked and / or partially crosslinked polyacrylic acid-polyacrylamide copolymer and / or graft polymer contains. Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass das darin enthaltene SAP und/oder bei der Herstellung zugesetzte und/oder ausgebildetem Hydrogel-Komposit mindestens ein Kaliumsalz eines vernetzten und/oder teilvernetzten Polyacrylsäure-Polyacrylamid-Copolymers und/oder Propfpolymers enthält, mit einem Stickstoffanteil (N) > 10 Gew.-%, berechnet als Carbamidstickstoff und der Kaliumanteil (K) > 3 Gew.-%, berechnet als Kaliumoxid (K2O), ist.Composite material according to Claims 1 to 13, characterized in that the SAP contained therein and / or hydrogel composite added and / or formed in the preparation comprises at least one potassium salt of a crosslinked and / or partially crosslinked polyacrylic acid-polyacrylamide copolymer and / or graft polymer a nitrogen content (N)> 10% by weight, calculated as carbamide nitrogen, and the potassium content (K)> 3% by weight, calculated as potassium oxide (K 2 O). Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass dieses und/oder bei der Herstellung zugesetzte und/oder ausgebildete Hydrogel-Komposit mindestens 2 Gew.-% mineralische Asche (Holzasche) stammend aus der thermischen Verwertung von Holz und/oder Pflanzen enthält.Composite material according to claims 1 to 14, characterized in that this and / or added in the preparation and / or formed hydrogel composite contains at least 2 wt .-% mineral ash (wood ash) derived from the thermal utilization of wood and / or plants. Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass dieses und/oder das bei der Herstellung ausgebildete und/oder zugesetzte Hydrogel-Komposit mindestens 2 Gew.-% mineralische Asche stammend aus der thermischen Verwertung von frühtertiärer Braunkohle enthält.Composite material according to Claims 1 to 15, characterized in that this and / or the hydrogel composite formed and / or added during production contains at least 2% by weight of mineral ash originating from the thermal utilization of early-tertiary lignite. Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass dieses und/oder das bei der Herstellung ausgebildete und/oder zugesetzte Hydrogelkomposit Braunkohle-Xylit in Form von Fasern und/oder gemahlenen Partikeln enthält.Composite material according to Claims 1 to 16, characterized in that this and / or the hydrogel composite formed and / or added during production contains brown coal xylitol in the form of fibers and / or ground particles. Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass dieses und/oder das bei der Herstellung ausgebildete und/oder zugesetzte Hydrogel-Komposit frühtertiäre Braunkohle (Weichbraunkohle) enthält.Composite material according to claims 1 to 17, characterized in that this and / or the hydrogel composite formed and / or added in the preparation contains early tartar brown coal (lignite). Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass dieses als NPK-Düngemittel (Stickstoff-Phosphor-Kalium-Düngemittel) ausgebildet ist.Composite material according to claims 1 to 18, characterized in that it is designed as NPK fertilizer (nitrogen-phosphorus-potassium fertilizer). Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass dieses und/oder das bei der Herstellung ausgebildete und/oder zugesetzte Hydrogel-Komposit unverzuckerte und/oder teilentzuckerte und/oder zuckerhaltiges Calcium und/oder Magnesium und/oder Magnesium-Ligninsulfonatkomplex auf der Basis von Ligninablauge aus der Zellstofferzeugung enthält.Composite material according to claims 1 to 19, characterized in that this and / or the hydrogel composite formed and / or added in the preparation contains unsweetened and / or partially sugared and / or sugar-containing calcium and / or magnesium and / or magnesium lignosulfonate complex on the basis of lignin liquor from pulp production. Kompositmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass die enthaltene Ligninsulfonatverbindung ganz und/oder teilweise durch Umsetzung mit Erdalkalioxiden als Ligninsulfonathydroxid-Komplex umgewandelt ist, der durch Einwirkung von CO2 teilweise und/oder vollständig in carbonatisierter Form vorliegt.Composite material according to claims 1 to 20, characterized in that the lignosulfonate compound contained is wholly and / or partially converted by reaction with alkaline earth oxides as Ligninsulfonathydroxid complex which is partially and / or completely in carbonated form by the action of CO 2 . Herstellung des erfindungsgemäßen Kompositmaterials nach den Ansprüchen 1 bis 21 zusammengesetzt, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in einem Misch- und/oder Knetprozess mittels eines Ein- oder Zweiwellenschneckenmischer und/oder Ein- oder Zweiwellenpflugscharmischer hergestellt wird.Production of the composite material according to the invention according to claims 1 to 21 composed, characterized in that this is produced in a mixing and / or kneading process by means of a single or twin screw mixer and / or single or Zweiwellenpflugscharmischer. Herstellung des erfindungsgemäßen Kompositmaterials nach den Ansprüchen 1 bis 21 zusammengesetzt und nach Anspruch 22 hergestellt, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung Gärreste mit einem Wasseranteil > 75 Gew.-% eingesetzt werden.Production of the composite material according to the invention according to claims 1 to 21 composed and prepared according to claim 22, characterized in that for the production of fermentation residues with a water content> 75 wt .-% are used. Herstellung des erfindungsgemäßen Kompositmaterials nach den Ansprüchen 1 bis 21 zusammengesetzt und nach Anspruch 22 hergestellt, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung Branntkalk (Calciumoxid) und/oder gebrannter Dolomit (Calcium-Magnesiumoxid) und/oder Dolomithalbbrannt und/oder nicht carbonatisierte und/oder nur teilweise carbonatisierte Holz- und/oder Pflanzenasche zugegeben und/oder vorgelegt und mit wasserhaltigen Gärresten umgesetzt wird.Preparation of the composite material according to the invention according to claims 1 to 21 and made according to claim 22, characterized in that in the production of quicklime (calcium oxide) and / or calcined dolomite (calcium-magnesium oxide) and / or Dolomithalbbrannt and / or non-carbonated and / or only partially carbonated wood and / or plant ash added and / or presented and reacted with water-containing fermentation residues. Verwendung des Kompositmaterials, nach den Ansprüchen 1 bis 24 zusammengesetzt und hergestellt, als Bodenhilfsstoff, Düngemittel, insbesondere als kombinierter Stickstoff-, Phosphor-, und Kaliumdünger (NPK-Dünger), Wasserspeicher, Wasser- und Nährstofflieferant für Wachstum, Keimung und die Kultivierung von Pflanzen, als Pflanzsubstrat oder als Bodenzusatzstoff, auch in Abmischung mit Erdboden und/oder Erdsubstraten, zur Verbesserung des Bodenklimas und zur Förderung der Humusbildung, als Trägermaterial für feste und flüssige Düngemittel, Insektizide, Pestizide, Bakterizide und Fungizide und als Kompost, Zusatzstoff zur Verbesserung von Kompost und zur Rekultivierung von semi- und ariden Flächen, Trocken- und Wüstengebieten und als Speicher für pflanzenverfügbare, auch flüchtige Stickstoffverbindungen. Steigerung der oberirdischen und unterirdischen Biomasseausbildung bei Pflanzen aller Art. Use of the composite material according to claims 1 to 24 composed and prepared as a soil additive, fertilizer, in particular as a combined nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer (NPK fertilizer), water storage, water and nutrient supplier for growth, germination and the cultivation of Plants, as a plant substrate or as a soil additive, also in admixture with soil and / or earth substrates, to improve the soil climate and promote the formation of humus, as a carrier material for solid and liquid fertilizers, insecticides, pesticides, bactericides and fungicides and as a compost, additive for improvement of compost and for recultivation of semi-arid and arid areas, dry and desert areas and as storage for plant-available, even volatile nitrogen compounds. Increase in above-ground and underground biomass formation in plants of all kinds.
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