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Verfahren zur Herstellung von Humusdüngemitteln Der Abbau der organischen
Stoffe des Bodens und des Humus hat erschreckende Ausmaße angenommen. Die mineralischen
Düngemittel sind nicht geeignet, die Erhaltung oder die Wiederherstellung dieser
wesentlichen Grundlage der Fruchtbarkeit der Ackerböden sicherzustellen. Sie bringen
vielmehr sogar die Gefahr mit sich, daß deren Abbau beschleunigt wird. Bis jetzt
ist es der Industrie nicht gelungen, eine sichere und ausreichende Lösung für dieses
Problem zu finden. Bis heute gelingt es lediglich, durch landwirtschaftliche Nutzung
des Stalldüngers und der Kompostierung von pflanzlichen und tierischen Abfallprodukten
den durch den intensiven Anbau verbrauchten Humus teilweise zu regenerieren. Der
Humus wird bekanntlich in der Natur hauptsächlich durch die Zersetzung pflanzlicher
Abfallprodukte gebildet. Jedoch sind die günstigsten Bedingungen für diese Zersetzung
selten vereinigt. Vielmehr hängt die Dauer der Umwandlung von den jahreszeitlichen
Verhältnissen ab, wobei die besten Umwandlungen im Wald stattfinden, so daß die
Regeneration des Humus praktisch unbedeutend ist. Sie kann jedenfalls die Verluste
nicht ausgleichen und daher die fortschreitende Ertragsminderung und Verschlechterung
der Böden nicht verhindern.
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Es sind daher Verfahren zur Herstellung von Humusdüngemitteln bekanntgeworden,
nach welchen pflanzliche Stoffe der verschiedensten Arten, wie Torf, Moor, Braunkohle,
Getreidestroh, Maisstengel, Reisabfälle, abgestorbene Blätter, Bagasse, Zuckerrohrabfälle
u. dgl., der Einwirkung von chemischen Reaktionsmitteln ausgesetzt werden. Auch
gehört bereits der Aufschluß von pflanzlichen Ausgangsstoffen, wie z. B. Stroh,
mit Ätzalkalien, Erdalkalien u. dgl. innerhalb eines Verfahrens zur Herstellung
von Nahrungs- oder Futtermitteln aus cellulosehaltigen pflanzlichen Teilen zum Stand
der Technik, um dadurch die Verdaulichkeit dieser Pflanzenteile zu erhöhen. Die
bekannte Tatsache jedoch, daß Sägemehl, Torf und sogar Stroh dem Stoffwechsel von
Pilzen, Bakterien, Algen u. dgl., dessen kombinierte Wirkung die Bildung von Humus
bestimmt, oft einen sehr großen Widerstand entgegensetzen, hat dazu geführt, daß
für Verfahren zur Herstellung von stickstoffhaltigen Düngemitteln Ausgangsstoffe
gewählt werden, die keine zu hohen Mengen von Lignocellulose enthalten, da man kein
Gegenmittel wußte, um dieser Erscheinung zu begegnen. Soweit hierbei eine Aufschließung
der pflanzlichen Ausgangsstoffe mit Carbonaten, wie z. B. Calciumcarbonat, erfolgt,
wird damit der Zusatz eines Neutralisierungsmittels bezweckt, um eine zu starke
Vermehrung des Säuregehaltes zu verhindern.
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Die Erfindung besteht demgegenüber in einem Verfahren zur Herstellung
von Humusdüngemitteln, welches sich dadurch auszeichnet, daß erfindungsgemäß pflanzliche
Ausgangsstoffe, wie z. B. Stroh, durch Kochen mit Alkali- oder Erdalkalihydroxyden,
wie z: B. Kalilauge oder Natronlauge, aufgeschlossen werden, wobei die Lignin-Cellulose-Komplexe
gespalten und die chemischen Reaktionsmittel in der Masse belassen werden, worauf
eine Beimischung von organischen Stoffen, wie z. B. Sägemehl, Torf oder Braunkohle,
erfolgt und das erhaltene Gemisch anschließend einer an sich bekannten Kompostierungsbehandlung
unterzogen wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also ein Weg aufgezeigt,
auf welchem es gelingt, den oft sehr großen Widerstand zu brechen, welchen Stroh,
Torf und Sägemehl dem Stoffwechsel von Pilzen, Bakterien, Algen u. dgl. entgegensetzen.
Dieser Weg besteht in der Spaltung der Lignin-Cellulose-Komplexe derpflanzlichenAusgangsstoffe
durch Kochen mit Alkali- oder Erdalkalihydroxyden. Der hierdurch erzielte technische
Fortschritt besteht darin, daß die Humusbildung der in der erfindungsgemäßen Weise
behandelten pflanzlichen Ausgangsstoffe unmittelbar eingeleitet wird, während sie
sich bei dem bekannten Verfahren längere Zeit, nämlich um Monate und sogar Jahre
verzögert. Es wird also für die spätere Umwandlung von organischen Stoffen aller
Art in Düngemittel durch Kompostierung ein Erzeugnis hergestellt, welches einen
zur schnellen Vermehrung der Mikroorganismen besonders günstigen Nährboden bildet.
Nach Beimischung von organischen Stoffen entwickeln sich in
diesem
Nährboden die- Mikroorganismen, die eine große Lebenskraft erlangen, so daß sie
die organischen Stoffe, wie Sägemehl, Torf, Braunkohle u. dgl., die der mit den
üblichen Mitteln durchgeführten Kompostierung widerstehen, wirksam angreifen.
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Die verwendeten pflanzlichen Produkte können nicht nur verschiedene
Arten von Getreidestroh sein, sondern auch andere pflanzliche-Stoffe, unter der
Voraussetzung, daß ihr Lignin-Cell*ulose-Komplex eine mehr oder weniger weitgehende
Spaltung durch die erfindungsgemäße Behandlung erfährt. Das nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellte Düngemittel enthält die folgenden vier Kategorien von Stoffen:
a) Alkali- oder Erdalkali-Ionen, vor allem freie oder an Kohlensäure gebundene Kali-Ionen;
b) freie Cellulose; c) Lignin-Alkali-Komplexe, welche die inkrustierenden Stoffe
und die organischen Säuren umfassen; d) die im pflanzlichen Stoff enthaltenen Mineralsalze.
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Das Düngemittel wird daher in Form eines Stoffgemisches in physikalischer
Lösung oder oft in kolloidaler Suspension erhalten.
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Die Erfindung unterscheidet sich von einem weiteren bekannten Verfahren,
nach welchem auf pflanzliche Stoffe Ammoniak bei höherer Temperatur zur Einwirkung
gebracht wird, dadurch, daß Ammoniak ein Kochen pflanzlicher Stoffe unter keinen
Umständen gestattet. Infolgedessen kann auch durch die Einwirkung des Ammoniaks
die für die Erfindung wesentliche Spaltung der Lignin-Cellulose-Komplexe nicht erreicht
werden. Wie dargelegt, setzt die mit der Erfindung angestrebte schnelle Vermehrung
der Mikroorganismen ein Milieu voraus, wie es nur dann vorherrscht, wenn der Celluloseanteil
der pflanzlichen Ausgangsstoffe von dem verkrusteten Ligninbestandteil getrennt
wird, wobei Voraussetzung ist, daß das für diese Spaltung herangezogene Mittel,
nämlich die kochende Kali- oder Natronlauge, in der Masse erhalten bleibt.
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Nachfolgend wird ein Herstellungsbeispiel gegeben: Zu einer verdünnten
Kaliumhydroxydlösung wird Stroh gegeben, das durch beliebige geeignete Mittel zerkleinert
oder gehäckselt sein kann, worauf das Gemisch nach einer kurzen Tränkzeit während
einer Dauer, die zwischen einigen Minuten und einigen Stunden schwankt, auf eine
Temperatur gebracht wird, die den Siedepunkt des Wassers erreicht. Für 200 kg Stroh
wird z. B. eine Lösung von 5 bis 50 kg Kaliumhydroxyd in 1000 bis 30001 Wasser verwendet,
wobei die Konzentration der Kalilauge je nach der Art des pflanzlichen Stoffs, der
Kochdauer und der Temperatur gewählt wird.
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Wenn man über Behälter von einem ausreichenden Volumen verfügt, die
eine lange Einwirkungsdauer des verwendeten Reaktionsmittels ermöglichen, kann die
Spaltung der Lignin-Cellulose-Komplexe sogar bei gewöhnlicher Temperatur geschehen,
vorausgesetzt, daß die erforderlichen Maßnahmen getroffen sind, die biologische
Vorgänge sekundärer Art verhindern, welche für die Herstellung des Produkts nachteilig
sind.
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Durch den in der beschriebenen Weise durchgeführten Kochvorgang erhält
man einen Brei, der durch beliebige geeignete Mittel homogenisiert werden kann,
wobei die Behandlung in einer Faservermahlungsvorrichtung,beispielsweise derBauartBauer,
außerordentlich rasch durchgeführt werden kann. Das die Humusbildung fördernde Mittel
kann auch unter Verwendung von Soda zubereitet werden, wobei die gleichen Anteile,
wie vorangehend für Kaliumhydroxyd beschrieben, verwendet werden können. In diesem
Falle kann die Soda durch die in der deutschen Auslegeschrift 1024 100 für
ein »Verfahren zur Herstellung eines Humusdüngemittels aus der Restlauge eines Breis
von einjährigen Pflanzen« beschriebenen Mittel kompensiert werden.
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Das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gewonnene »die Humusbildung
fördernde Mittel« kann so, wie es ist, verwendet oder getrocknet werden, um seinen
Transport oder seine Aufbewahrung zu erleichtern. In diesem Falle ist es vorzuziehen,
daß ein Trocknungsgrad, der 20"/o Wassergehalt entspricht, nicht überschritten wird.
Man erhält dann ein schönes körniges Material, das in Säcke abgefüllt und über sehr
große Entfernungen transportiert werden kann, wobei die Konzentration des Produkts
jeden biologischen Vorgang einschließlich der Zerstörung der Verpackungssäcke während
des Transports verhindert. Bei der Ankunft wird das Produkt aufgelöst oder in einer
entsprechenden Menge Wasser in Suspension gebracht.
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Das »die Humusbildung fördernde Mittel« wird nach dem Verfahren gemäß
der Erfindung in einer in den nachfolgenden Beispielen beschriebenen Weise verwendet.
Beispiel 1 Nach einer entsprechenden Verdünnung mit Wasser oder mit Restlaugen der
Herstellung von Strohbrei durch ein alkalisches Verfahren wird das Produkt, beispielsweise
durch Kneten, mit den organischen Stoffen gemischt, die umgewandelt werden sollen.
Diese Gemische werden sodann nach den üblichen Kompostierungsverfahren behandelt.
In den behandelten organischen Stoffen entwickeln sich die Mikroorganismen infolge
der Anwesenheit des die Humusbildung fördernden Mittels und wirken mit einem erhöhten
Wirkungsgrad auf die erwähnten organischen Stoffe ein.
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Je nach der Art der behandelten Abfallstoffe, insbesondere, wenn es
sich um Stoffe, wie Torf, Sägemehl u. dgl., handelt, kann es notwendig werden, während
der Herstellung, d. h. beim Kochen oder beim Mischen, Stoffe zuzusetzen, die Phosphorsäure
oder Stickstoff enthalten.
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Vor allem bei Stroh läßt sich die Umwandlung in Humus und die Herstellung
eines Düngemittels in wenigen Tagen erzielen.
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Beispiel 2 Es ist auch eine unmittelbare Anwendung des Verfahrens
auf einen Boden möglich, der eine Rohbodenschicht besitzt oder mit pflanzlichen
Abfallstoffen bedeckt ist, beispielsweise auf Prärien, Steppen, Unterholzböden u.
dgl., bei denen es sich darum handelt, die Umwandlung in fruchtbaren biologischen
Humus zu aktivieren. In diesem Falle reicht das Ausstreuen des vorhergehend beschriebenen
verdünnten Produkts auf dem Boden aus, um den Vorgang der Humusbildung in den auf
diesem Boden befindlichen pflanzlichen Abfallprodukten einzuleiten.
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Ferner kann eine Verwendung durch Ausstreuen auf völlig mineralisierten
Böden, d. h. auf praktisch von organischen Stoffen entblößten Böden, vorgesehen
werden.
In den vorhergehenden Beispielen ist die Menge des zu verwendenden,
die Humusbildung fördernden Produkts nicht angegeben worden. Sie schwankt innerhalb
weiter Grenzen, je nach der Art der einer Kompostierung unterworfenen organischen
Stoffe oder je nach dem zu behandelnden Boden. Es kann jedoch angegeben werden,
daß die durch das »die Humusbildung fördernde Mittel« zugeführte Kalimenge, bezogen
auf die Gesamtmasse der zu kompostierenden Stoffe, zwischen 1 und 5d/o dieser Masse
schwanken kann, ohne daß es erforderlich ist, diese Zahl zu überschreiten.