DE202020106675U1

DE202020106675U1 - Düngergranulat zur Pflanzendüngung

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Publication number: DE202020106675U1
Application number: DE202020106675.7U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-11-20
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2030-11-21

Abstract

Düngergranulat zur Pflanzendüngung aus einer Vielzahl von Granulatkörnern (1), wobei ein Granulatkorn (1) ein stickstoffhaltiges Düngemittel (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulatkorn (1) zudem eine Schicht (3) aufweist, welche das Düngemittel (2) umgibt und welche zumindest einen Superabsorber in Form eines tonmineralischen Materials aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Düngergranulat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Verfahren zum Coating von granulierten Düngemitteln ist an sich bekannt und wird auch industriell angewandt. Dabei können granulierte Dünger mit einer Schicht auf Polymerbasis, z.B. auf mit Acrylatbasis, umhüllt werden, um die Freisetzung von Düngemitteln zu verlangsamen.
Nachteilig daran ist die zunehmende Polymerbelastung im Boden, welche ggf. auch in über den Stoffkreislauf der Natur ins Bodenwasser oder in die Nahrung kommen kann.
Weiterhin bekannt ist der Einsatz von Stärke als Superabsorber zur Feuchtigkeitsspeicherung im Boden. Die Löslichkeit von Stärke ist allerdings stark pH- und temperaturabhängig, so dass u.a. bei Sonneneinstrahlung und ggf. Überhitzung des Bodens auch die Schicht mehr oder weniger klebrig sein kann, was die Wasserdurchlässigkeit unterschiedlich stark beeinflusst und entsprechend auch die Dosierung von Nährstoffen schwer beherrschbar macht.
Gerade bei der Verwendung von Stickstoffdünger ist die Stabilisierung für eine optimale Depotwirkung von größerer Wichtigkeit, da Ammonium sich nach der Freisetzung in den Boden relativ schnell zu Nitrat umsetzt und ausgewaschen werden kann, ohne dass die Pflanze vom Ammonium als Nährstoffquelle profitieren kann.
Ausgehend von dieser Vorbetrachtung ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Düngergranulat bereitzustellen, welches ökologisch verträglich ist und zugleich eine definiertere längere Verfügbarkeit von Nährstoffen bei unterschiedlichen Witterungs- und Bodenverhältnissen erlaubt.
Die Erfindung löst die vorliegende Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
Ein erfindungsgemäßes Düngergranulat zur Pflanzendüngung umfasst eine Vielzahl von Granulatkörner. Die nachfolgenden Größenangaben und Konzentrationsangaben beziehen sich immer auf den Durchschnitt über alle Granulatkörner, welcher durch stichprobenartige Entnahme ermittelt werden kann.
Eine gewisse Messunsicherheit ist dabei in der Angabe der nachfolgenden Werte bereits berücksichtigt.
Ein jeweiliges Granulatkorn umfasst ein stickstoffhaltiges Düngemittel, welches ebenfalls vorzugsweise als Granulatkorn vorliegt, und welches beschichtet ist von einer Schicht.
Die Schicht bzw. Beschichtung definiert vorzugsweise den Außenumfang des Granulatkorns. Weitere Schichten auf der Schicht sind zwar theoretisch möglich, allerdings ist eine einschichtige Schicht und ein innenliegender stickstoffhaltiges Düngemittel in der Ausgestaltung als Granulatkorn die bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung, da diese einfach herzustellen ist und eine definierte Zusammensetzung für die Freigabe des Nährstoffes hat.
Die Schicht weist einen Superabsorber in Form eines tonmineralischen Materials auf. Als Superabsorber ist dabei in Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Material zu verstehen, welches eine hohe Wasser- und Ionenspeicherkapazität aufweist, die durch die enorme Oberfläche (ca. 500 m²/g bei Zeolith) gewährleistet wird. Ein solches Material ist insbesondere ein natürliches Tonmineral, wie z.B. Zeolith, oder eine Mischung aus solchen aus mehreren natürlichen Tonmineralien
Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche
Es ist von Vorteil, wenn die Schicht zumindest zu 50 Gew. % aus dem oder den Superabsorber gebildet ist. Dadurch wird eine Speicherschicht geschaffen, welche ein Ammoniumsalz, aber auch andere Stickstoff- bzw. Nährstoffverbindungen, fixiert und dadurch stabilisiert, so dass eine Umwandlung durch das Bodenleben verhindert oder stark verzögert wird und der Nährstoff der Pflanze länger zur Verfügung steht. Gleiches gilt für Harnstoff im verringerten Umfang. Insbesondere kann die Schicht auch zumindest zu 90 Gew.% oder vollständig aus dem Superabsorber bestehen.
Damit eine effektive Menge an Nährstoffen und Wasser an das Düngemittel gebunden werden kann, ist es von Vorteil, wenn die Schicht zumindest 2 Gew.%, vorzugsweise zwischen 5-10 Gew.%, des gesamten Düngergranulats beträgt. Besonders gute Ergebnisse wurden im Bereich von 5-10 Gew.% erzielt.
Bevorzugt kann die Schicht eine durchschnittliche Schichtdicke von weniger als 8%, vorzugsweise zwischen 1-5%, bezogen auf den Äquivalentdurchmessers eines Granulatkorns, aufweisen.
Das stickstoffhaltige Düngemittel kann als ein ammoniumhaltiges Düngemittel ausgebildet sein. Die bevorzugte Konzentration an einer oder mehreren Ammoniumverbindungen beträgt mehr als 30 Gew.%, vorzugsweise mehr als 60 Gew.% bezogen auf das Gewicht des Düngemittels. Das Düngemittel kann allerdings auch zu mehr als 90 Gew.% oder vollständig aus der einen oder den mehreren Ammoniumverbindungen bestehen.
Das stickstoffhaltige Düngemittel kann alternativ auch ein harnstoffhaltiges Düngemittel ist, vorzugsweise mit einer Konzentration an einer oder mehreren Harnstoffverbindungen von mehr als 30 Gew.%, vorzugsweise mehr als 60 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Düngemittels. Das Düngemittel kann allerdings auch zu mehr als 90 Gew.% oder vollständig aus der einen oder den mehreren Harnstoffverbindungen bestehen.
In einer Variante der Erfindung besteht das Granulat ausschließlich aus Düngemittel und dem Superabsorber.
In einer weiteren Variante der Erfindung kann das Granulat zumindest ein Bindemittel zu weniger als 15 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht des Granulats enthalten.
In einer weiteren Variante sind zusätzlich zum Bindemittel weitere Additive bzw. Zusatzstoffe im Granulat enthalten, allerdings zu weniger als 15 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht des Granulats.
Die bevorzugte mittlere Korngröße der Granulatkörner des erfindungsgemäßen Düngergranulats beträgt mehr als 1 mm, vorzugsweise zwischen 2-4 mm. Die mittlere Korngröße bezieht sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf den Mittelwert der Äquivalenzdurchmesser aller Granulate einer repräsentativen Stichprobe.
Der durchschnittliche Gehalt an Superabsorber im Düngergranulat über alle Granulatkörner beträgt zumindest 3 Gew.%, vorzugsweise 5-12 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmasse eines jeweiligen Granulatkorns.
Das Düngergranulat kann, wie zuvor erwähnt, ein Bindemittel aufweisen, wobei der durchschnittliche Gehalt an Bindemittel im Düngergranulat über alle Granulatkörner zumindest 1 Gew.%, vorzugsweise 3-9 Gew.%, beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse eines jeweiligen Granulatkorns.
Die Wasserlöslichkeit kann Null sein. Die Wasseraufnahmekapazität kann vorteilhaft zumindest 12 Gew. % betragen, vorzugsweise zwischen 15-35 Gew.% betragen. Dies genügt, um die Nährstoffe im Düngergranulat zu lösen und an das Tonmineral zu binden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Düngergranulats erfolgt durch Beschichtung des granulierten Düngemittels in einem Wirbelstromabscheider im Wirbelstromverfahren und durch Einleiten eines pulverförmigen Tonmaterials in den Wirbelstrom nach Ausbildung eines Düngemittels in Granulatform unter Ausbildung einer Schicht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 Perspektivansicht eines Granulatkorns eines erfindungsgemäßen Düngergranulats.

1 zeigt ein Düngergranulat bzw. ein Granulatkorn 1 eines Düngergranulats umfassend ein Düngemittel 2. Dieses Düngemittel umfasst einen anorganischen mineralischen Dünger, vorzugsweise in Form eines Stickstoff-Düngers und oder einen Harnstoff-Dünger.
Als Stickstoff-Dünger kann bevorzugt ein Ammoniumdünger eingesetzt werden. Zur Klasse der Harnstoff-Dünger wird u.a. auch Thioharnstoffe und andere Derivate des Harnstoffs zugerechnet.
Die bevorzugte Konzentration an einem oder mehreren anorganischen mineralischen Dünger im Düngemittel 2 beträgt vorzugsweise mehr als 30 Gew.%, besonders bevorzugt mehr als 50 Gew.%, insbesondere mehr als 95 Gew.% bezogen auf die Masse des Düngemittels 2.
Weiter umfasst das Düngergranulat 1 eine Schicht 3, welche das Düngemittel 2 beschichtet. Die Schicht 3 kann porös ausgebildet sein.
Die Schicht 3 des Düngergranulats kann vorzugsweise ein tonmineralisches Superabsorber-Material aufweisen oder aus einem solchen Material bestehen. Die Schichtdicke der Schicht 3 kann vorteilhaft weniger als 0,5 mm betragen, besonders bevorzugt zwischen 0,1-0,4 mm.
Superabsorber sind an sich aus dem Gartenbau bekannt. Sie dienen der Wasser- und Nährstoffspeicherung und ermöglichen eine Erhöhung der Wasser- und Nährstoffspeicherkapazität in Böden. Die Superabsorber werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung als natürliche Tonmineralien eingesetzt, so dass kein synthetischer Stoff wie z.B. Acrylate die Bodenchemie negativ beeinflusst.
Speziell für den Fall der bevorzugt-eingesetzten Ammoniumstickstoffverbindung als Düngemittel kann diese an den Tonmineralien des Superabsorbers adsorbieren. Durch die Stabilisierung sowie durch die Verringerung der angreifbaren Oberfläche wird eine langanhaltende allmähliche Freisetzung von Nährstoffen ermöglicht. Dadurch kann überraschend eine um ca. 50% längere Ammoniumfreisetzung erreicht werden, als bei einer herkömmlichen Düngung.
Die bevorzugte mittlere Korngröße des erfindungsgemäßen Düngergranulats beträgt vorzugsweise zwischen 2-4 mm. Die Korngröße in diesem Bereich kann über eine Kamera, z.B. durch eine Aufnahme eines Bildausschnitts und eine Mittelwertbildung der im Bildausschnitt dargestellten Granulatkörner ermittelt werden oder über eine Siebung bestimmt werden
Die Beschichtung des Düngemittels kann in einem Wirbelschichtverfahren erfolgen.
Der Gehalt an Superabsorber ist dabei gegenüber dem Gehalt an Düngemittel definiert. Er beträgt im Durchschnitt aller Granulatkörner eines Düngergranulats zumindest 2 Gew.% und vorzugsweise weniger als 10 Gew.% bezogen auf die Gesamtmasse eines jeweiligen Granulatkorns. Besonders bevorzugt liegt die durchschnittliche Konzentration des Superabsorbers jedoch im Bereich zwischen 5-12 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmasse eines jeweiligen Granulats
Weitere Bestandteile des Düngergranulats können z.B. Zusatzstoffe bzw. Additive sein. Hier sind insbesondere Bindemittel bevorzugt, welche die Abriebsfestigkeit des Düngemittels 2 an der Schicht 3 verbessern.
Das Bindemittel kann beispielsweise als oberflächliche Beschichtung durch Coating, Filmbeschichtung, Umhüllung oder Agglomeration an der Oberfläche des Düngemittels angeordnet sein.
Das Düngergranulat 1 mit dem Düngemittel 2 und der Schicht 3 entspricht insgesamt den Vorgaben des Düngerechts und ist bevorzugt uneingeschränkt lagerfähig.
Auch eine mechanische Zerstörung des Düngemittels 2 durch Abrieb, Scherung und dergleichen wird durch die Schicht 3 vorteilhaft verhindert.
Durch den Einsatz des beschichteten Düngemittels in Granulatform ist bei einer Platzierung des jeweiligen Düngemittels als Depot im Boden mit Langzeit Düngewirkung möglich. Somit wird eine höhere Effizienz des ausgebrachten Düngemittels erreicht.
Durch den langanhaltenden Ammoniumvorrat wird eine Verzögerung der Umwandlung von Ammonium, das eine gesunde Pflanzenernährung bedeutet, in Nitrat für bewirkt. Dadurch kann der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln, wie z.B. Fungiziden, Halmverkürzer und chemisch-synthetische Düngerstabilisatoren verringert werden.
Darüber hinaus wird die Effizienz des eingesetzten Düngemittels aufgrund dieser Ausgestaltung erhöht, da weniger Dünger einen höheren Ertrag einbringt.
Insgesamt wird der Anteil an Stickstoff-Emissionen durch die Verwendung des eingesetzten Düngemittels im Vergleich zu einer herkömmlichen Düngung verringert und ein Stickstoff- und insbesondere auch die Nitratbelastung der Umwelt minimiert, so dass der Stickstoff durch die Langzeit-Depotwirkung sukzessive und verträglich für die Bodenbiologie für die Pflanzenernährung genutzt wird.
Weitere Zusatzstoffe, insbesondere als Teil der Schicht, können Pflanzenhilfsstoffe zur Förderung des Pflanzenwachstums einzelner Pflanzenteile oder der gesamten Pflanze und/oder Bodenhilfsstoffe zur Förderung des Bodenlebens mit von Nutzorganismen, wie z.B. Mykorrhiza-Pilzen oder dergleichen, sein.
Im Rahmen einer Verwendung kann das beschichtete Düngemittel mit entsprechender Applikationstechnik im Boden als Düngerdepot platziert werden. Das Düngemittel im Depot enthält dann konstant den gewünschten Anteil an tonmineralischen Superabsorber, der den Ammoniumanteil des Düngers stärker adsorbiert als durch den vorhandenen Ton-Humus-Komplex des entsprechenden Bodens.
Dadurch ist das Ammonium stärker vor der Umwandlung in Nitrat durch nitrifizierende Bakterien geschützt. In Folge steht der Pflanze Ammonium zur Verfügung und es entsteht weniger auswaschungsgefährdete Nitrat. Dadurch können die Erträge gegenüber einem Depot ohne Additiv, die bereits höher sind als bei konventioneller breitflächiger Düngung, deutlich erhöht werden.
Bezugszeichenliste

1: Düngergranulat / Granulatkorn
2: Düngemittel
3: Schicht

Claims

Düngergranulat zur Pflanzendüngung aus einer Vielzahl von Granulatkörnern (1), wobei ein Granulatkorn (1) ein stickstoffhaltiges Düngemittel (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulatkorn (1) zudem eine Schicht (3) aufweist, welche das Düngemittel (2) umgibt und welche zumindest einen Superabsorber in Form eines tonmineralischen Materials aufweist.
Düngergranulat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (3) eine durchschnittliche Schichtdicke von weniger als 8%, vorzugsweise zwischen 1-5%, bezogen auf den Äquivalentdurchmessers eines Granulatkorns (1), aufweist.
Düngergranulat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Schicht (3) weniger als 0,5 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,1-0,4 mm, beträgt.
Düngergranulat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (3) den Außenumfang des Granulatkorns (1) definiert.
Düngergranulat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das stickstoffhaltige Düngemittel (2) ein ammoniumhaltiges Düngemittel ist, vorzugsweise mit einer Konzentration an einer oder mehreren Ammoniumverbindungen von mehr als 30 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Düngemittels (2).
Düngergranulat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das stickstoffhaltige Düngemittel (2) ein harnstoffhaltiges Düngemittel ist, vorzugsweise mit einer Konzentration an einer oder mehreren Harnstoffverbindungen von mehr als 30 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Düngemittels (2).
Düngergranulat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bevorzugte mittlere Korngröße der Granulatkörner (1) des erfindungsgemäßen Düngergranulats mehr als 1 mm, vorzugsweise zwischen 2-4 mm, beträgt.
Düngergranulat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durchschnittliche Gehalt an Superabsorber im Düngergranulat zumindest 3 Gew.%, vorzugsweise 5-12 Gew.%, beträgt, bezogen auf die Gesamtmasse eines jeweiligen Granulatkorns (1).
Düngergranulat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserlöslichkeit des Materials der Schicht (3) weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 5 %, der Wasserlöslichkeit des Düngemittels (2) beträgt.
Düngergranulat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasseraufnahmekapazität des Materials der Schicht (3) zumindest 12 Gew.%, vorzugsweise zwischen 15 und 35 % beträgt, so dass das langsame Lösung des Düngernährstoffs im Bodenwasser ermöglicht wird.