DE102019002136A1

DE102019002136A1 - Düngemittel

Info

Publication number: DE102019002136A1
Application number: DE102019002136.3A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2020-04-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein ökologisches bodenbildendes Düngemittel als Bodenverbesserungsmittel aus natürlichen Substanzen und natürlichen Rohstoffen und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Erfindungsgemäß wird das Düngemittel aus einem Herstellungsprozess erhalten, bei welchem in mehreren Verfahrensschritten Gärreste aus einer Biogasanlage mit Tierexkrementen, Rohbraunkohle und diversen weiteren Zusatzstoffen gemischt und so aufbereitet werden, dass aus dem Gemisch ein für Pflanzen gut aufnahmefähigen Düngemittel Substrat entsteht. Der erfindungsgemäße Dünger ist sowohl durch Nutzung sonst nur schwer verwertbarer Abfallstoffe, wie Tierexkremente und Gärreststoffe rationell herstellbar als auch durch seine besonders effiziente Pflanzenaufnahmefähigkeit und Pflanzenverträglichkeit vorteilhaft einsetzbar für alle Landwirtschaftlichen- und Gartenbaulichen Zwecke. Er ist ein optimaler organisch-mineralischer Nährstoffspeicher trotz nahezu 90% Stickstoffentzug aus der festen Biomasse. Die Besonderheit des Düngers liegt in der gezielte und gut dosierbaren, je für sich, eigene Ausbringungsmöglichkeit von Stickstoff und Phosphor aus den eingesetzten behandelten Biosubstraten.

Description

Die Erfindung betrifft ein ökologisches bodenbildendes Düngemittel als Bodenverbesserungsmittel aus natürlichen Substanzen und natürlichen Rohstoffen und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Bekannt sind Kunstdünger vielfältiger Art, welche jedoch immer nur den oberirdischen Teil der Pflanzen treiben lassen und das Wurzelsystem sukzessive inaktivieren.
Bekannt ist eine Verfahrenstechnologie zur Aufwertung ammoniumreicher Reststoffe. Danach werden Kohlensaurer Kalk mit Tiermist zu einem Substrat gemischt. In einem Aufbereiter wird sodann mittels einer Ammonniak-Luftwäsche das entstehende ammoniakhaltige Gasgemisch zu einem stickstoffreichen Flüssigdünger niedergeschlagen. Nachteilig ist daran, der hohe Betriebsaufwand durch Salz- und Schwefelsäurezuführung im Verfahrensprozess. Auch sind in diesem Flüssigdünger noch mit erheblichen Stickstoffanteilen befrachtet und er weist einen hohen basischen ph-Wert auf, welcher für den Ackerbau in der Wirkungsfolge eher ungeeignet ist (revis bioenergy GmbH, Münster).
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines gut pflanzenaufnahmefähigen natürlichen bodenbildenden Düngemittels als Bodenverbesserungsmittel mit natürlichen wasser- und nährstoffspeicherfähigen Eigenschaften sowie mit aufgeschlossenen Huminstoffen zur Ertragssteigerung im Acker- und Gartenbau sowie eines Verfahrens zur Herstellung desselben aus Tiermist und aus Gärresten der Biogaserzeugung. Dabei soll auch schon im Fermentierungsprozess in der Biogasanlage eine höhere Gasausbeute erzielt werden können. Die aus dem Prozess verbleibenden zu verarbeitenden Gärreste sollen von Stickstoff, Ammoniumsulfat sowie einem möglichen Phosphorgehalt entfrachtet werden. Das Bodenverbesserungsmittel soll alle Bestandteile an Hauptnährstoffen wie ein Kunstdünger, zusätzlich jedoch auch alle Spurenelemente bzw. Spurennährstoffe enthalten.
Erfindungsgemäß wird das Düngemittel aus einem Herstellungsprozess erhalten, bei welchem in einen
ersten Verfahrenschritt
in einem Mischer

-flüssige oder feste Gärreste von 30 - 60 Gewichtsanteilen
-Tierexkremente oder Tiermist von 20 - 40 Gewichtsanteilen
-Rohbraunkohlen von 10 - 40 Gewichtsanteilen
-Gesteinsmehle von 10 - 20 Gewichtsanteilen eindosiert, vorzerkleinert und zu einem flüssigen Substrat vermengt werden und in einem

₃

₄

A) in einem Reaktor der im Substrat enthaltene Ammoniakstickstoff mittels Wärmeeinwirkung und Unterdruck auf das dispergierte und hygienisierte Mischsubstrat um 70% - 90% daraus entfernt wird indem der Stickstoff als Ammoniak entzogen und mit REA-Gips als Absorbtionsmittel zu Ammoniumsulfat (ASL) und Kalk(CaCO₃) umgesetzt wird oder
B) es wird das Substrat auf weniger als 5% der Trockensubstanz reduziert und in einem MAP-Reaktor belüftet und mit fixiertem Magnesiumclorid(MgCl₂) dosiert angereichert wobei sich durch das Ausstrippen von CO₂ der ph-Wert bis auf 9 erhöht und das gefällte Magnesium-Ammonium-Phosphat sedimentiert und als festes Düngemittel sowie das verbleibende flüssige Substrat separiert und konfektioniert wird oder
C) es wird der Phosphoranteil aus dem Substrat in einem Fällbehälter mit Eisen- oder Aluminiumsalzen zu FePO₄ und zu AlPO₄ ausgefällt und in einem

Das erfindungsgemäße Düngemittel ist sowohl durch Nutzung sonst nur schwer verwertbarer Abfallstoffe, wie Tierexkremente und Gärreststoffe rationell herstellbar als auch durch seine besonders effiziente Pflanzenaufnahmefähigkeit und Pflanzenverträglichkeit vorteilhaft einsetzbar für alle landwirtschaftlichen- und gartenbaulichen Zwecke.
Es ist ein optimaler organisch-mineralischer Nährstoffspeicher trotz nahezu 90% Stickstoffentzug aus der festen Biomasse. Die Besonderheit des Düngers liegt in der gezielte und gut dosierbaren, je für sich, eigene Ausbringungsmöglichkeit von Stickstoff und Phosphor aus den eingesetzten behandelten Biosubstraten.
Durch Applikation geeigneter Mengen werden die Bildung stabiler Humus-Bodenaggregate , die Wasserspeicherung, das Nährstoffspeicher- und Nährstoffaustauschvermögen sowie das aktive Bodenleben gefördert und dem vor alle auch humusarmen und humusfreien Böden nennenswerte Mengen von Mikronährstoffen und Spurenelementen zugeführt. Wegen seiner markanten Nährstoff- und zugleich Wasserspeicherkapazität unter Vermeidung jegliche Gefahrenbildung von lebensbedrohlichen Stickstoff- und Kohlendioxidmengen in den Gewässern und in der Luft ist es zur Bodenverbesserung gut geeignet. Eine Besonderheit des Verfahrens ist es, dass auch schon die Zwischenprodukte aus den Verfahrensschritten 1 und 2 mit ihrer Nährstoff- und Wasserspeicherkapazität nebst ph-Wert-Regulationsfaktor eine hohe pflanzenaufnehmbare Verfügbarkeit aufweisen und in den verschiedenen Wachstumsperioden jeweils auch separat verwendbar sind. Verfahrensgemäß erfolgt die Stoffumwandlung in den Bakterien- und Pilzphasen zu neuen organischen Verbindungen sekundärer stabiler Huminstoffe im Boden.
Luftstickstoff NO₂/NO_x aus der Bindung von Co₂ im Boden und in den Pfanzenreagiert mit Wasser zu H₂CO₃ und sorgt so für einen Säuerungseffekt zur ph-Werteinstellung für gute Nährstoffaufnahme. Diese CO₂ - Bindung wiederum bewirkt eine höhere Blattmasse und Blattoberfläche, was für die Photosynthese vorteilhaft ist.
Das erfindungsgemäße Düngemittel bzw. das Bodenverbesserungsmittel zeichnet sich durch einen hohen Anteil von Organicum aus und bewirkt so die Bildung von mikrobiellen Lebensräumen durch grobe und feine Porenbildung in den verschiedenartigsten Böden, was in der Rhizophäre bei etwa 30 bis 150 cm Bodentiefe geschieht wo die Wurzelhaarspitzen zur Nährstoff- und Wasseraufnahme durch den Boden dringen. Dabei scheiden die Wurzeln unter anderem Fluorsäuren aus und lösen und lösen so auch Nährstoffe aus Gesteinskristallen auf. Die Ausscheidung von Kohlendioxyd aus den Wurzeln bildet im Wasser gelöste schwache Kohlensäure, welche wiederum ein wichtiger biochemischer Faktor zur Bildung von Enzymen auf den Wurzeloberflächen ist und damit wesentlich ist für den Abbau und den Aufschluss organischer Substanzen ist. Die Kohlenstoffanteile im Bodenverbesserungsmittel bessern das Kohlenstoffreservoir für die Mikroben auch in den fixierten tieferen Bodenschichten auf. Auch können Pflanzen mit großem Wurzelanteil besser und mehr organische Stoffe wie Antibiotika, Alkaloide und andere organische Verbindungen, wie Vitamine und Aminosäuren aufnehmen. So wird über das im Bodenverbesserungsmittel enthaltene Kobalt die Bildung von Vitamin B2 und B12 bewirkt, wodurch wiederum eine Bindung von Luftstickstoff an die Pflanzen erfolgt. Durch weitere, jährliche Folgegaben und Anreicherung des Bodens mit dem Bodenverbesserungsmittel, wird dieser stabilisiert und es werden werthaltige Humuskomplexe aufgebaut, was wiederum durch bekannte Zwischenfruchtanbauvarianten untersetzt werden kann.
Nachstehend wird die Erfindung an drei Ausführungsbeispielen erläutert.
In der zugehörigen Zeichnung sind mit

1 das Blockschaltbild des Verfahrens mit Faser-Plus-Anlage und mit
2 das Blockschaltbild des Verfahrens ohne Faser-Plus-Anlage

Beispiel 1
Dem Störstoffabscheider 1 mit einer Leistung von 5 kW werden 1 t Hühnertrockenkot a mit 1 t Gärresten a aus einer Biogasanlage mit 0,75 t feinkörniger Rohbraunkohle b und weitere Zusätze c, zugeführt und zu einer homogene Masse vermischt sowie Störstoffe d, wie Metallteile, Plasteteile, Glasscherben und anderes aus dem Gemisch ausgesondert. Dieses Gemisch wird sodann im Mischer 2 mit einer Leistung von 7,5 kW sowie integrierten Solver- bzw. Zahnscheiben und einem Durchsatz von 3 m³/h zerkleinert und weiter flüssig durchgemischt.
Anschließend gelangt das Gemisch in den Homogenisator 3 mit einer Leistung von 18 kW in welchem das Gemisch zu Kleinstfasern weiter zerkleinert und dispergiert bzw. homogenisiert wird.
Zur Hygienisierung wird das Gemisch dem beheizten Behälter 4 zugeführt, wo es auf 70° C erwärmt e wirdund dort 1 h verweilt.
Sodann werden im Reaktor A der Faser-Plus Anlage Ammoniumstickstoff aus dem Gemisch mittels Wärmeeinwirkung f und Zugabe von Gips g durch REA-Gipsreaktion zu Ammoniumsulfat gebunden und somit 90 % des N-Gehaltes entzogen, wobei die Durchlaufzeit 1 h beträgt.
Im Ergebnis wird das flüssiges Bodenverbesserungsmittel h erhalten sowie in der Vorrichtung D in flüssig und/oder fest separiert und konfektioniert.
Beispiel 2
Alternativ dazu kann das Gemisch aus dem Homogenisator 3 auch direkt weiter in die MAP-Anlage B verbracht werden wo dort durch Belüftung und Zudosierung von Magnesiumchlorid der Phosphor in Form von Magnesium-Ammonium-Phosphat auskristallisiert und direkt als Dünger verwendbar ist.
Beispiel 3
Alternativ kann das Gemisch aus dem Homogenisator 3 direkt in den Fällungsbehälter C geleitet werden, wo der Phosphor durch chemische Reaktion mittels Zugabe von Eisen- und Aluminiumsalzen als Eisenphosphat n und/oder Aluminiumphosphat n ausgefällt wird.
Das so hergestellte Bodenverbesserungsmittel wird dann in einer Separations- und/oder
Konfektionierungsanlage D für den Versandt hergerichtet.
Bezugszeichenliste

a: Gärreste, Tierexkremente
b: Rohbraunkohle
c: Zusätze
d: Störstoffe
e: Wärme
f: Wärme
g: Gips
h: Flüssigdünger
i: ASL
k: Kalk
1: Flüssigdünger
m: Magnesium-Ammonium-Phosphat
n: Eisenphosphat, Aluminiumphosphat
1: Mischer
2: Störstoffabscheider
3: Homogenisator
4: Mischbehälter für Hygienisierung
A: Reaktor (Faserplus-Anlage)
B: MAP-Anlage
C: Fällungsbehälter
D: Separierung und Konfektionierung

Claims

Düngemittel als ein ökologisches bodenbildendes Bodenverbesserungsmittel, erhalten aus natürlichen Substanzen und natürlichen Rohstoffen sowie einem Verfahren zu dessen Herstellung, wobei in einem ersten Verfahrenschritt in einem Störstoffabscheider(1) und sodann in einen Mischer(2) -flüssige oder feste Gärreste(a) von 30 - 60 Gewichtsanteilen -Tierexkremente oder Tiermist (a) von 20 - 40 Gewichtsanteilen -Rohbraunkohlen(b) von 10 - 40 Gewichtsanteilen -Gesteinsmehle(c) von 10 - 20 Gewichtsanteilen eindosiert, vorzerkleinert und zu einem flüssigen Substrat vermengt werden und in einem zweiten Verfahrensschritt die weitere Zerkleinerung und Homogenisierung zum Aufschluss von Ligninformationen aus den Celluloseanteilen des Substrates in einem Homogenisator(3) wie einer Kolloidmühle oder einer Dispergiermaschine erfolgt und zwischengelagert wird und in einem dritten Verfahrensschritt das Substrat in einem Mischbehälter(4) hygienisiert wird durch Zugabe von Branntkalk oder CaO mit der Verflüssigung von NH₃ zur Umwandlung zu NH₄ - Verbindungen oder in einem Hygienisierungsbehälter unter ausreichender Temperatureinwirkung und ausreichender Verweildauer hygienisiert wird, wobei die Prozesswärme nutzbar ist und in einem vierten Verfahrensschritt A) in einem Reaktor(A) der im Substrat enthaltene Ammoniakstickstoff mittels Wärmeeinwirkung(f) und Unterdruck auf das dispergierte und hygienisierte Substrat um 70% - 90% daraus entfernt wird indem der Stickstoff als Ammoniak entzogen und mit REA-Gips(g) als Absorbtionsmittel zu Ammoniumsulfat (ASL) (i) und Kalk(CaCO₃) (k) umgesetzt und Flüssigdünger (h) abgezogen wird oder B) es wird das Substrat in einem MAP-Reaktor(B) belüftet und mit fixiertem Magnesiumclorid(MgCl₂) dosiert angereichert wobei sich durch das Ausstrippen von CO₂ der ph-Wert bis auf 9 erhöht und das gefällte Magnesium-Ammonium-Phosphat(i) sedimentiert und als festes Düngemittel(m) sowie das verbleibende flüssige Substrat als Flüssigdünger (1) konfektioniert wird oder C) es wird das Substrat in einem Fällungsbehälter(C) mit Phosphorsalzen organisch und mineralisch zu Kalziumphosphat(n) und zu Magnesiumphosphat(n) und zu Ammoniumphosphat(n) gebundenem und in einem fünften Verfahrensschritt die Zwischen- und/oder Endprodukte, gegebenenfalls durch Wasseraussonderung im Separationsverfahren und/oder weiteren Zusatz von Gesteinsmehl konfektioniert werden.