DE102019104190A1

DE102019104190A1 - Düngemittel sowie Verfahren zur Herstellung eines Düngemittels

Info

Publication number: DE102019104190A1
Application number: DE102019104190.2A
Authority: DE
Inventors: Franz Binzer
Original assignee: Tmm Petfood GmbH
Current assignee: Tmm Petfood GmbH
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2020-08-20
Also published as: DE202020100609U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Düngemittel sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Düngemittels, wobei einem Reststoff aus der Pflanzenproduktion Knochenkohlemehl aus der thermischen Verwertung von Schlachtabfällen und von Tierkörpern zugemischt ist bzw. wird. Durch die Zumischung des Knochenkohlemehls ist ein Düngemittel bereitgestellt, das vollständig aus Reststoffen der Land- und Viehwirtschaft besteht, zur Bodenverbesserung beiträgt und einen hohen Gehalt des Kernnährelements Phosphor aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Düngemittel sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Düngemittels aus Reststoffen.
Der Einsatz der Abfallprodukte aus der Land- und Viehwirtschaft als Düngemittel zur Anreicherung der landwirtschaftlichen Kulturböden mit Nährstoffen ist Jahrhunderte alte Tradition und wurde erst im Rahmen der Industrialisierung durch den Einsatz synthetisch hergestellter Düngemittel zurückgedrängt.
Ein Großteil dieser Düngemittel sind mineralische Dünger, die reich an den Kernnährstoffen Stickstoff (N), Phosphor (P) und Kalium (K) sind und NPK-Düngemittel oder Volldünger genannt werden. Volldünger werden durch die Gehalte dieser Kernnährstoffe gekennzeichnet (z. B. NPK 16-16-16), wobei die Angabe des Stickstoffgehalts den Gewichtsanteil elementaren Stickstoffs beschreibt, während die Angaben von Phosphor und Kalium durch Gehaltsangaben bezogen auf den Gewichtsanteil der jeweiligen Oxide P₂O₅ bzw. K₂O erfolgen.
Die bekannten mineralischen Dünger, wie z. B. Superphosphatdünger, werden in energieaufwendigen Prozessen hergestellt. Neben der energieintensiven Düngemittelproduktion enthalten die als Ausgangsstoffe verwendeten Phosphaterze überdies Schwermetalle, die über die Pflanzendüngung in die Nahrungskette gelangen können.
Weiterhin nachteilig ist, dass die weltweiten Phosphatvorkommen begrenzt sind. So sind z. B. in Europa nahezu keine Lagerstätten zum Abbau der für die Düngemittelherstellung verwendeten Phosphaterze vorhanden. Diese begrenzten Ressourcen führen dazu, dass Düngemittel mit hohen Gehalten des Kernnährelements Phosphor einen erheblichen Kostenfaktor in der Landwirtschaft darstellen.
Weiterhin können Düngemitteln Zuschlagstoffe zur Verbesserung der Bodenstruktur beigefügt sein. Böden mit hoher Fruchtbarkeit, die ein hohes Nährstoffspeichervermögen aufgrund von Holz- und Pflanzenkohleanteilen aufweisen, sind z. B. im Amazonasbecken unter dem Namen „terra preta“ oder „Schwarzerde“ bekannt. Die Verwendung von aktivem Kohlenstoff zur Verbesserung der Bodenstruktur, z. B. betreffend Nährstoffspeicherung und Bodendurchlüftung, als Zuschlagstoff in Düngemitteln ist u. a. in der DE 598 392 offenbart.
Kohlenstoff ist bekanntlich in verschiedenen Arten fossiler oder künstlich erzeugter Kohle enthalten, unter anderem in Knochenkohle. Diese entsteht durch Zersetzung von Tierkörpern mittels Pyrolyse, d. h. ähnlich der Herstellung von Holzkohle. Ein Verfahren, bei dem die Knochenkohle als Abprodukt entsteht, ist z. B. in der DE 10 2013 103 689 A1 beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Düngemittel sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, das kostengünstig aus den Reststoffen der Pflanzen- und Tierproduktion hergestellt wird, zur Verbesserung der Bodenstruktur beiträgt und hohe Gehalte des mineralischen Kernnährelements Phosphor aufweist.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1 gelöst; zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 beschrieben.
Erfindungsgemäß sind ein Düngemittel und ein Verfahren zur Herstellung des Düngemittels bereitgestellt, wobei das Düngemittel eine Mehrzahl von Düngemittelbestandteilen umfasst, dessen mengenmäßig größter Düngemittelbestandteil ein Reststoff der Pflanzenproduktion aus kleinen oder zerkleinerten Pflanzenresten und ein weiterer ein Knochenkohlemehl ist.
Das Knochenkohlemehl, welches z. B. durch Mahlen von Knochenkohle hergestellt werden kann, ist dem Reststoff aus der Pflanzenproduktion in einer Menge zugemischt, dass das Düngemittel einen vorgegebenen Gehalt des mineralischen Kernnährelements Phosphor aufweist. Das erfindungsgemäß verwendetet Knochenkohlemehl ist ein Abprodukt der thermischen Verwertung von Schlachtabfällen oder von Tierkörpern.
Das Düngemittel mit der Zumischung von Knochenkohlemehl zeichnet sich durch verschiedene Vorteile aus. So sind alle Inhaltsstoffe natürlichen Ursprungs. Auch die Knochenkohle ist ein weitgehend naturnahes Produkt - ähnlich wie z. B. Holzkohle oder Pflanzenasche, da es durch Pyrolyse von Schlachtabfällen oder von Tierkörpern gewonnen wird. Das Düngemittel ist damit frei von aufwendig synthetisch hergestellten Düngemittelbestandteilen. Die Wiederverwertung der Reststoffe der Pflanzen- und Tierproduktion im Düngemittel ist folglich günstig sowohl für die ökologische als auch für die ökonomische Bilanz.
Der Vorteil der Knochenkohle ist weiterhin, dass es sich um ein steriles Produkt handelt, da durch die thermische Zersetzung keine keim- oder bakteriell belasteten Bestandteile aus den tierischen Vorprodukten in das Düngemittel gelangen.
Das Düngemittel mit dem zugemischten Knochenkohlemehl zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass es zur Verbesserung der Bodenstruktur beiträgt. Der Kohlenstoffanteil in der Knochenkohle bewirkt die bessere Bindung der Nährstoffe, dient als Wasserspeicher, adsorbiert Pestizide und Schwermetalle und verbessert die Bodendurchlüftung.
Weiterhin weist die Knochenkohle einen hohen Gehalt an Kalziumphosphat auf, wodurch im Düngemittel geeignete Mengen des Kernnährelements Phosphor bereitgestellt sind. Insbesondere ist keine Zugabe von synthetisch hergestellten Phosphatzusätzen zum Düngemittel notwendig.
Es kann vorgesehen sein, dass der Reststoff der Pflanzenproduktion im Düngemittel Stroh oder Spreu ist. Neben den in den Pflanzenresten vorhandenen Nährstoffen tragen die Pflanzenreste zur Erhöhung des Humusgehalts im Erdboden bei. In vorteilhafter Weise kann Rapsstroh im Düngemittel enthalten sein, da Rapsstroh im Vergleich zu anderen Strohsorten besonders hohe Anteile der Kernnährelemente Kalium und Stickstoff enthält.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Düngemittel einen Gehalt an Kohlenstoff von 0,2 Gew.-% bis 6,0 Gew.-% und einen Gehalt an P₂O₅ von 1,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% aufweisen.
Des Weiteren können die Düngemittelbestandteile in Form von Pellets, Tabletten oder Granulat agglomeriert sein. Die Vorteile der Agglomerate sind die bessere Dosierbarkeit und Handhabung sowie die Verhinderung der Entmischung der Düngemittelbestandteile.
Das Düngemittel wird erfindungsgemäß hergestellt, indem die Pflanzenreste, z. B. Strohhalme, zerkleinert werden oder vorhandene, feine Pflanzenreste, z. B. Spelzen, Hülsen, Grannen, Samenhüllen, etc., in ihrer natürlichen Form verwendet werden. Diese Pflanzenreste werden anschließend in Mischbehältern mit dem Knochenkohlemehl vermengt und so das Düngemittel erzeugt.
Vorteilhaft können die Pflanzenreste auf eine Größe von 0,5 bis 50,0 mm durch Verfahren wie Häckseln oder Mahlen zerkleinert werden. Diese Größe ist günstig für die Verarbeitung besonders beim Zumischen des Knochenkohlemehls.
Ferner kann das Düngemittel zu Agglomeraten verarbeitet werden, indem den Düngemittelbestandteilen zunächst ein wasserabbindendes Bindemittel, z. B. Stärke, hinzugefügt, mit Wasser befeuchtet und zu einer Mischung vermengt wird. Anschließend kann die so entstandene Mischung in Pellets- oder Tablettenform verpresst werden - ähnlich dem an sich bekannten Verfahren der Holzpelletsherstellung. Als Alternative kann den Düngemittelbestandteilen das wasserabbindende Bindemittel hinzugefügt und mit diesem vermengt werden. Anschließend kann eine Befeuchtung in einem Wirbelbett erfolgen, wobei es zur Ausbildung von Agglomeraten in Form von Granulat kommt. Als Abschluss erfolgt eine Trocknung.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Das Düngemittel entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel wird hergestellt, indem Rapsstroh auf die Größe von 10 mm gehäckselt wird. Die so entstandenen Rapsstrohhäcksel werden mit dem Knochenkohlenmehl in einem Mischungsverhältnis entsprechend der Tabelle 1 vermengt bis eine homogene Mischung der Düngemittelbestandteile entsteht. Tabelle 1: Mengenverhältnisse der Mischung

Rapsstrohhäcksel 91 Gew.-%

Knochenkohlemehl 9 Gew.-%
Das Düngemittel entsprechend einem weiteren Ausführungsbeispiel wird hergestellt, indem Rapsstroh auf die Größe von 20 mm gehäckselt wird. Die Rapsstrohhäcksel werden mit dem Knochenkohlenmehl, der Stärke und dem Wasser in einem Mischungsverhältnis entsprechend der Tabelle 2 vermengt bis eine homogene Mischung der Düngemittelbestandteile entsteht. Mittels einer - in allgemeiner Weise aus der Holzpelletsproduktion bekannten - Matrizenpresse werden aus der Mischung die Pellets des Düngemittels hergestellt und getrocknet. Tabelle 2: Mengenverhältnisse der Mischung

Rapsstrohhäcksel 80 Gew.-%

Knochenkohlemehl 8 Gew.-%

Wasser 11 Gew.-%

Stärke 1 Gew.-%
Das Düngemittel entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel wird hergestellt, indem Maisstroh auf die Größe von 5 mm gehäckselt wird. Die Maisstrohhäcksel werden mit dem Knochenkohlenmehl in einem Mischungsverhältnis entsprechend der Tabelle 3 vermengt bis eine homogene Mischung der Düngemittelbestandteile entsteht. Tabelle 3: Mengenverhältnisse der Mischung

Maisstrohhäcksel 93 Gew.-%

Knochenkohlemehl 7 Gew.-%
Das Düngemittel entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel wird hergestellt, indem Maisstroh auf die Größe von 5 mm gehäckselt wird. Die Maisstrohhäcksel werden mit dem Knochenkohlenmehl, der Stärke und dem Wasser in einem Mischungsverhältnis entsprechend der Tabelle 4 vermengt bis eine homogene Mischung der Düngemittelbestandteile entsteht. Anschließend erfolgt die Herstellung der Pellets mittels einer Matrizenpresse in bekannter Weise. Tabelle 4: Mengenverhältnisse der Mischung

Maisstrohhäcksel 82 Gew.-%

Knochenkohlemehl 6 Gew.-%

Wasser 11 Gew.-%

Stärke 1 Gew.-%
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 598392 [0006]
DE 102013103689 A1 [0007]

Claims

Düngemittel umfassend eine Mehrzahl von Düngemittelbestandteilen, wobei ein mengenmäßig größter Düngemittelbestandteil ein Reststoff der Pflanzenproduktion, aufweisend kleine oder zerkleinerte Pflanzenreste, ist, dadurch gekennzeichnet, das ein zusätzlicher Düngemittelbestandteil Knochenkohlemehl ist.
Düngemittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Reststoff der Pflanzenproduktion Stroh oder Spreu ist.
Düngemittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reststoff der Pflanzenproduktion Rapsstroh ist.
Düngemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Düngemittel derart formuliert ist, dass sein Kohlenstoffgehalt bei 0,2 Gew.-% bis 6,0 Gew.-% liegt.
Düngemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Düngemittel derart formuliert ist, dass sein P₂O₅-Gehalt bei 1,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% liegt.
Düngemittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Düngemittelbestandteile in Form von Pellets, Granulat oder Tabletten agglomeriert sind.
Verfahren zur Herstellung des Düngemittels nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Pflanzenreste zerkleinert werden oder feine Pflanzenreste verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass diesen das Knochenkohlemehl zugemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanzenreste durch Häckseln oder Mahlen auf eine Größe von 0,5 bis 50,0 mm zerkleinert werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Düngemittelbestandteilen ein wasserabbindendes Bindemittel hinzugefügt wird, die Düngemittelbestandteile befeuchtet, vermischt und zu Pellets oder Tabletten verpresst und getrocknet werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Düngemittelbestandteilen ein wasserabbindendes Bindemittel hinzugefügt wird, die Düngemittelbestandteile vermischt, und in einem Wirbelbett durch Befeuchtung agglomeriert und getrocknet werden.