DE3921805A1 - Mittel zur duengung, bodenmelioration und zum schutz der gewaesser - Google Patents

Description

Gattung des Anmeldungsgegenstandes

Die Erfindung betrifft Gips, vornehmlich aus Rauchgasentschwefelungsanlagen (REA-Gips), Braunkohlenaschen und Gemische aus Gips mit kalkhaltigen basischen Düngemitteln, vor allem mit Braunkohlenaschen, zur Vermeidung und Behebung von Umweltschäden, von Schäden an land-, und forstwirtschaftlich und anderweitig genutzten Böden, von neuartigen Waldschäden, als Düngemittel beziehungsweise als Bodenhilfsstoffe, zur Bodenmelioration und Waldsanierung. Dabei soll gleichzeitig dem Gewässerschutz gedient werden.

Das Mittel ist dadurch gekennzeichnet, daß Gips vor allem aus Rauchgasentschwefelungsanlagen (REA-Gips) mit basischen, schwermetallarmen, erdalkalireichen und alkalihaltigen Düngemitteln, insbesondere mit Braunkohlenaschen, Holzaschen und Kalken und nach Bedarf mit weiteren Komponenten, z. B. mit Düngemitteln, Wirtschaftsdüngern, Pflanzenhilfsstoffen und, falls erforderlich, mit REA-Abwasser, kombiniert wird.

Bei entsprechend hohem Gehalt an düngefähigen Ionen ist das für die Deponierung von Kraftwerksrückständen vorgesehene Mischdeponat zum angegebenen Zweck geeignet.

Die Gemische aus Aschen und Gips verhärten zementartig zu steinharten Stabilisaten unterschiedlichen Eigenschaften aufgrund der puzzolanischen Reaktionen der Aschebestandteile. Die Fähigkeit, auf diese Weise hydraulisch zu erhärten, beruht auf dem hohen Calciumoxid- und, in geringerem Maße auf dem Calciumsulfatgehalten, der Braunkohlenflugasche. Die Eigenschaften sind abhängig von der genauen Zusammensetzung der Ausgangsstoffe, vom Mischungsverhältnis, von der Herstellungstechnik, der Vorbehandlung, der Dauer der Lagerung, von der Oberfläche und Form, sowie von eventuellen Zusätzen. Diese Unterschiede beeinflussen nicht grundsätzlich die Eignung zum angegebenen Ziel der Verwendung, sondern stellen lediglich graduelle Anpassungsmöglichkeiten an besondere Verhältnisse dar.

Lediglich Braunkohlenaschen, REA-Gips oder die Gemische beider einzusetzen, entspräche angesichts der Belastung mancher Gewässer und einiger Böden mit eutrophierenden Stickstoff- und Phosphorverbindungen einem ökologisch angemessenen Minimalkonzept. Die Zugabe weiterer Zusätze, den Standorteigenschaften und Zielanforderungen gemäß, könnte die Annäherung an ein Optimalkonzept der Pflanzenernährung auf der vorgeschlagenen Grundlage bedeuten. Bereits abgebundene Braunkohlenaschen-REA-Gips-Gemische wären bereits dem Minimalkonzept entsprechend verwertbar. Weitere Mittel zur Düngung und Bodenverbesserung können dann nur als Zusätze beigefügt werden. Werden jedoch noch frische, noch nicht verfestigte Rohaschen verwendet, so ergibt sich der Vorteil, daß verschiedene düngefähige Stoffe in die Gemischstabilisate in dosierter Menge fest eingeschlossen und so langsamer, dem Bedarf der Pflanzen entsprechend, freigesetzt werden können.

Durch die Idee, die bisher bereits zur Düngung eingesetzten Stoffe Asche, beziehungsweise Kalk, und Gips miteinander zu kombinieren, sollen die Nachteile der Einzelkomponenten: Hohe Basizität der Ascheeluate, Verhärtung der Aschen und die leichte Auswaschbarkeit des Gipses vermindert und eingeschränkt werden. Der Gips soll die mineralischen Nährstoffe der Asche mobilisieren, das verhärtete Material besser aufschließen und wasserdurchlässig machen, den Boden auflockern, die Säure von den Ionenaustauschern des Bodens verdrängen (Regeneration) und die in der Asche enthaltenen Nährstoffe schneller den Bäumen und anderen Pflanzen verfügbar machen, sowie Erdalkalien und Schwefel liefern. Die Asche soll die Basen und ein weites Spektrum pflanzenwichtiger Makro- und Mikronährstoffe stellen. Durch die hier ausgeführte Idee sollen außerdem die für die Deponierung vorgesehenen Kraftwerkrückstände der Braunkohleverbrennung und der Rauchgasentschwefelung ökologisch sinnvoll eingesetzt werden. Die Stabilisate sind zum Zwecke der Deponierung (Mischdeponate) und anderweitiger Verwendungszwecke hinreichend genau erforscht und charakterisiert worden. Die Stabilisierung verhindert eine zu rasche Auswaschung von Mineralstoffen. Durch die Form (Briketts, Pellets, Granulate, feinkörniges Material) kann die Freisetzung von Mineralstoffen den Erfordernissen entsprechend angepaßt werden. Die in Braunkohlenaschen vorhandenen sandigen oder tonigen Begleitstoffe tragen zur Regulierung und Dosierung der Düngewirkung bei.

Die Schwermetallgehalte der Braunkohlenaschen liegen in der Regel so niedrig, daß eine Anreicherung von Böden mit toxischen Schwermetallen nach vorausgegangener Prüfung ausgeschlossen werden kann. Die Schwermetallgehalte des REA-Gipses hängen hauptsächlich von denjenigen der zur Entschwefelung eingesetzten Kalkes ab. Sie liegen in der Größenordnung der zur Düngung eingesetzten Kalke oder darunter.

Falls überhaupt nötig oder wünschenswert, könnten die Schwermetallgehalte im REA-Gips aus Braunkohlenkraftwerken durch technische Maßnahmen, etwa den Einbau von Vorwäschern zum Abfangen der Reingasstäube, weiter gesenkt werden.

Die Wirkung des Gipses in verfestigten Stabilisatoren beruht auf der in der Fachliteratur als Sulfattreiben bezeichneten, mit Volumenvergrößerung einhergehenden aufschließenden Sprengwirkung des Gipses. Bei der Bildung von Ettringit etwa können Volumen- Vergrößerungen bis zum Achtfachen auftreten:

3 CaO · Al₂O₃ + 3 CaSO₄ · 2 H₂O + 26 H₂O → 3 CaO · Al₂O₃ · 3 CaSO₄ · 32 H₂O (Ettringit)

Die in Gemischen aus Aschen und Gips in ausreichenden Mengen enthaltenen pflanzenwichtigen Makronährstoffe wie Calcium, Magnesium, Schwefel und die Mikronährelemente Bor, Kupfer, Eisen, Mangan, Fluor, Zink, Jod, Molybdän, Cobalt, Nickel, Chrom, Zinn, Arsen, Vanadium, Selen sind als Spurenelemente, vielleicht mit Ausnahme des Bors, auch für die menschliche Gesundheit unverzichtbar. Die Gefahr einer Schwermetallanreicherung durch toxische Elemente wie Blei, Cadmium und Quecksilber besteht in der Regel deshalb nicht, weil die Gehalte in den Braunkohlenaschen und im REA-Gips niedriger liegen als in vielen Waldböden und landwirtschaftlich genutzten Böden. Um auch im Einzelfall sicher zu sein, sollten vor der Verarbeitung oder der Verwendung von noch nicht näher untersuchten Aschen routinemäßig Analysen durchgeführt werden.

Es wird somit ein Depot-Düngemittel mit breitem Wirkungsspektrum als Breitbandtherapeutikum für mängelbehaftete und arme Böden, kranke Wälder und eine geschädigte oder schlecht ernährte Vegetation, vorgeschlagen.

Hierzu werden die Komponenten Asche oder Kalk mit Gips im gewünschten Mengenverhältnis gemischt, gegebenenfalls Zusätze, etwa mineralische oder organische Düngemittel, hinzugefügt und mit Wasser oder einer wäßrigen Lösung düngefähiger Salze als Anmachwasser hydraulisch erhärtet. Zur Befeuchtung des Gemisches kann auch das Umlaufwasser der Rauchgasentschwefelungsanlage, eventuell nach Verdünnen mit salzarmem Wasser, aber auch sonstige Abwässer, Gülle oder Jauche, verwendet werden. Die einzelnen Verfahrensschritte können sich an der Herstellung des für die Deponierung vorgesehenen Mischdeponats orientieren.

Das Material kann in einfachster Weise durch technische Zerkleinerung des verfestigten Stabilisats in die gewünschte Form gebracht werden. Durch bekannte Verfahren der Herstellung von Briketts, Pellets oder von Granulaten können aber auch in den Braunkohlenkraftwerken oder in deren unmittelbarer Nähe die angestrebten Produkte gewonnen werden. Weil keine längeren Transportwege erforderlich sind, kann das Produkt preisgünstig hergestellt werden.

Aber auch außerhalb und fernab der Kraftwerke können Düngemittel unter Verwendung von Gülle, Stallmist, Kompost, organischem Abfall durch Zusatz von Braunkohlenrohaschen und REA-Gips mit Hilfe von Maschinen zur Herstellung von Pellets oder Granulaten oder auf einfachere Weise durch Anrühren, Verhärten und trocknen lassen gewerblich oder in den Betrieben hergestellt werden. Auf diese Weise kann ein gut transportierbares, verteilbares und weniger geruchsbelastendes oder gewässergefährdendes Produkt gewonnen werden.

Die gestellten Anforderungen an die Verwendbarkeit für den angegebenen Zweck werden nahezu von allen Braunkohlenaschen, aber auch von Holz- und Torfaschen, erfüllt. Als Gips kommt neben REA-Gips aus Braunkohlenkraftwerken auf Gips aus Steinkohlenkraftwerken, aus der Industrie, etwa der Phosphatverarbeitung, der Flußsäureherstellung, der Dünnsäureentsorgung oder sonstigen industriellen Prozessen, ebenso wie Naturgips in Betracht, sofern er schwermetallarm und nicht radioaktiv belastet ist. Magnesium-haltiger Gips, etwa aus dem Einsatz dolomitischer Kalke zur Rauchgasentschwefelung, kann zum angegebenen Zweck besonders gut geeignet sein.

Ausdrücklich sollen für Düngezwecke, vorzugsweise in der Landwirtschaft, auch Aschen, Gips oder wäßrige Lösungen (Abwasser) aus Braunkohlenkraftwerken miteinbezogen werden, welche aufgrund verschiedener technischer Prozesse insbesondere der NO _x -Minderung im Rauchgas (DENOX-Anlagen) mit düngefähigen Stoffen wie Ammoniak, Ammoniumsalzen, Nitrat oder wichtigen Kationen wie Magnesium oder Kalium angereichert sind. Dies gilt auch für organische Abfälle, Wirtschaftsdünger und industrielle Reststoffe, die bereits oben genannt wurden. Verwendet man diese Stoffe für Düngezwecke, würden die Gewässer weniger belastet. Die Einbindung in die verfestigten Asche-Gips-Gemische stellt eine ertragssteigernde und umweltschonende Möglichkeit der Formulierung vor allem von Stickstoffverbindungen dar. Die Stickstoffgehalte könnten deshalb mindestens so hoch oder sogar höher sein als in entsprechenden gebräuchlichen Düngemitteln. Das REA-Abwasser kann soweit einbezogen werden, wie sichergestellt ist, daß die Konzentrationen bestimmter Ionen, etwa von Chlorid, die Eignung zum angegebenen Zweck nicht in Frage stellt.

Die Einbindung in die Stabilisate verhindert eine relevante Belastung des Sicker- und Grundwassers. Die Mischungsverhältnisse Braunkohlenasche: REA-Gips sollen in Anpassung an die Bodenverhältnisse offen gelassen werden, beziehungsweise jedes mögliche Mischungsverhältnis umfassen. Besonders geeignet sind für die Bodenverbesserung und die Behebung neuartiger Waldschäden auf schwach versauerten Standorten Verhältnisse zwischen 4 : 1 und 5 : 1 für Braunkohlenflugasche und REA-Gips. Dabei ist der in den Aschen bereits enthaltene Gips nicht mitberechnet.

Auf stark versauerten Standorten kann unter Umständen nur Braunkohlen-Flugasche oder sehr CaO-reiche TAV-Asche oder Asche aus Wirbelschichtfeuerungen allein oder in Verbindung mit wenig REA-Gips im angegebenen Verhältnnis verwendet werden.

Auf sauren Böden sollte die Gipsmenge nur so hoch bemessen werden, daß der aufgrund des Ionenaustauschs von Calciumionen gegen Wasserstoffionen zu erwartende Säureschub durch die löslichen Hydroxid-Ionen der Ascheeluate möglichst weitgehend neutralisiert werden kann. Selbst, wenn dies nicht vollständig gelingt, so entsteht daraus kein Nachteil für Pflanzen und Böden. Die Böden werden durch das Verdrängen der Säure verbessert und den Pflanzen schadet eine kurzfristige pH-Wert-Erniedrigung bis pH 3 nicht, wie sich in zahlreichen Experimenten gezeigt hat. Der Gipsanteil kann dann mit abnehmender Bodenversauerung gesteigert werden. zu beachten ist, daß der Gips selbst keine Säure beiträgt, sondern die Ionenaustauscher des Bodens wieder regeneriert. Es sollte jedoch vermieden werden, daß die Säure des Bodens durch zu hohe Gipsanteile lediglich tiefer verlagert oder in Gewässer gebracht wird. Dies ist aber durch Beimischung von Basen zu Gips zum Abfangen der im Humus-Oberboden freigesetzten Säure ohne weiteres möglich.

Solche Vorsichtsmaßnahmen sind jedoch nur für stark versauerte Böden angebracht. Für weniger versauerte Böden, in welchen noch durch Sulfat austauschbare Hydroxid-Ionen vorliegen, kann der Gips allein schon zu einer Behebung der Bodenversauerung beitragen. Auf basischen Böden und zur Erzielung rascher Wirkungen auf einer Reihe von Böden, z. B. Parabraunerden, kann der Gipsanteil bis auf 75% und mehr erhöht werden.

Gips ermöglicht die Regeneration der säurebeladenen Ionenaustauscher des Bodens besser als Kalk. Die wenigen OH^--Ionen, welche aufgrund der Hydrolyse von Kalk gebildet werden:

CaCO₃ + H₂O → Ca²⁺ + HCO₃^- + OH^-

reichen nicht aus, um die Säure-Protonen von den schwachen organischen und anorganischen Säureresten des Bodens wirkungsvoll freizusetzen, wie die hohen pH-Werte in wäßrigen Lösungen von Alkali- und Erdalkali-Salzen organischer Säuren eindeutig beweisen. Auch der Gips, der sich durch die Einwirkung saurer Niederschläge auf Kalk bildet:

CaCO₃ + H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂O + CO₂,

beziehungsweise die durch Säure freigesetzten Calciumionen:

CaCO₃ + 2 H⁺ → Ca²⁺ + H₂O + CO₂

reichen nicht für einen effektiven Ionenaustausch aus, weil die Calciumionenkonzentration in diesem Fall zu gering ist. Im Sinne der Erfindung ist, daß die Säure, welche aufgrund des Ionenaustausches Ca²⁺ gegen 2H⁺ freigesetzt wird, durch die OH^--Ionen der Ascheeluate, welche hauptsächlich aus der Dissoziation von Ca(OH)₂, aber zum geringeren Teil auch aus Alkalihydroxiden stammen:

Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2 OH^-
KOH → K⁺ + OH^-

weitgehend neutralisiert wird.

Wegen der geringen Löslichkeit im Vergleich zu Kieserit sind die Säurefreisetzungen durch das Neutralsalz Calciumsulfat CaSO₄ jedoch geringer und der Eingriff in das Ökosystem Boden schonender als durch Magnesiumsulfat MgSO₄. Außerdem steigt der pH-Wert aufgrund der reduzierenden Verhältnisse in den tieferliegenden sauerstoffatmen Bodenschichten ohnehin an. Eine Versauerung des mineralischen Unterbodens auf Kosten der Melioration des sauren Oberbodens ist bei sachgerechter Anwendung somit vermeidbar.

Wegen der geringen protolytischen Wirkung von Sulfat, einer sehr schwachen Base, ist ein Austrag von Säure in Gewässer durch Sulfat nicht zu befürchten.

Als Grenzfall soll auf basischen oder nur schwach sauren Böden eine Düngung lediglich mit REA-Gips eingeschlossen sein. Die Kombination von Braunkohlenaschen und REA-Gips ist offen für jedwelche Zusätze, etwa von Stickstoff-, Phosphor- oder auch Kalium-haltigen mineralischen Düngemitteln, sowie von organischen Stoffen wie Komposten verschiedener Herkunft, von Gülle oder Schlämmen, soweit sie nicht schadstoffbelastet sind.

Sehr mobile Düngemittel wie Stickstoff-, Magnesium- und Kalium-Dünger werden durch die Kombination mit REA-Gips weniger rasch gelöst und ausgewaschen, wenig mobile Düngemittel wie sämtliche schwerlösliche Phosphat- und Carbonat-Dünger hingegen lösen sich leichter, wenn sie mit Gips durchmischt sind. In beiden Fällen wird die Wirkung entscheidend verbessert, weil die gut löslichen Dünger länger, die schwerlöslichen rascher den Wurzeln zur Verfügung stehen.

Wird eine schnelle Wirkung auf erkrankte Bestände oder mangelbehaftete Böden angestrebt, so ist auf die feineren Formen (Granulate, Pulver) und höheren Gipsanteil zurückzugreifen. Ist eine Vermeidung von Waldschäden oder eine längerfristige Wirkung beabsichtigt, werden die gröberen Formen (Briketts, Pellets) mit geringerem Gipsanteil, bis zu 25%, empfohlen. Einbringung in den Boden, etwa vor Wiederaufforstung, ist erstrebenswert. Die auszubringenden Mengen sollten sich zunächst zwischen 2-10 Tonnen pro ha oder 0,2-1,0 kg pro m² bewegen. Bei günstiger Wirkung und geeigneten Bedingungen können vor allem zur Beseitigung einer fortgeschrittenen Unterbodenversauerung auch noch höhere Mengen eingesetzt werden.

Die in sehr großen Mengen anfallenden quarzreichen und nur mäßig mit Erdalkalien angereicherten Braunkohlenflugaschen kommen als Bodenhilfsstoffe, die erdalkalireichen TAV-Aschen und Wirbelschichtfeuerungsaschen, Uraschen und Brikettaschen als Kalkdünger in Betracht. Bei ersteren könnten die einsetzbaren Mengen vergleichsweise hoch liegen, bei letzteren würde sich die Ausbringung dem Kalkbedarf des Bodens entsprechend errechnen lassen.

Grundsätzlich sind sämtliche Gemische, wie sie in den Braunkohlenkraftwerken für die Deponierung oder Wiederverwertung anfallen: Aschen aus Wirbelschichtfeuerungen und aus Feuerungen mit Trocken-Additiv-Verfahren, Elektrofilter- oder Flugasche 50-70%, Kessel- oder Naßasche 10-20% und REA-Gips 10-40% für eine ökologische Verwertung entweder als Bodenhilfsstoffe oder Düngemittel geeignet. Wegen der großen Unterschiede und Schwankungen bei den Braunkohlenaschen sind vor der Anwendung jedoch Analysen und Prüfverfahren angezeigt. Dies gilt insbesondere, um im Einzelfall eine Überdüngung, etwa durch Bor, zu vermeiden. Allerdings liegen die Borgehalte noch in der Größenordnung einiger käuflicher NPK-Dünger oder niedriger. Borreiche Aschen sind dementsprechend nur in genau dosierter Form einzusetzen.

REA-Gips allein eignet sich bereits für die Kultur von Pflanzen in wäßrigen Systemen (Hydrokultur), weil viele Pflanzen in Gegenwart gesättigter REA-Gips-Lösungen gut wachsen. Eindrucksvolle Ergebnisse wurdem mit Erdextrakten, denen Braunkohlenasche-REA-Gips-Gemische zugesetzt wurden, erzielt. Die durch Gipszusatz zu sauren Böden freigesetzte Säure sollte jedoch durch Aschezugabe neutralisiert werden oder durch den Ascheanteil in den Stabilisaten - der Säure des Bodens entsprechend - erhöht sein. Bei Verwendung von stickstoffhaltigen Aschen aus Braunkohlenkraftwerken mit NO _x -Minderungseinrichtungen kann ein weiterer Zusatz von Stickstoffverbindungen vermindert werden oder sogar entbehrlich sein.

Angaben zur Gattung

Die Erfindung betrifft Gemische aus Braunkohlenaschen und Gips aus Rauchgasentschwefelungsanlagen (REA-Gips), welche zu Stabilisaten unterschiedlicher Eigenschaften verhärten, sowie REA-Gips, gegebenenfalls in Kombination mit anderen Düngemitteln und Bodenverbesserungsmitteln. Sie sollen für die Vermeidung und Behebung von Umweltschäden, insbesondere von Schäden an land- und forstwirtschaftlich oder sonstwie genutzten Böden, von neuartigen Waldschäden, zur Düngung, als Bodenhilfsstoffe, zur Bodenmelioration und zur Waldsanierung eingesetzt werden.

Die Schwermetallgehalte von Braunkohlenaschen und REA-Gips liegen meistens wesentlich niedriger als in vielen belasteten Wald- und Ackerböden. Sie liegen im Streuungsbereich unbelasteter Kulturböden.

Die Schwermetallgehalten des REA-Gipses aus Braunkohlenkraftwerken werden im wesentlichen durch die Herkunft der zur Entschwefelung eingesetzten Naturkalke bestimmt. In den in Frage kommenden Konzentrationen sind die Schwermetalle im Regelfall weder in den Aschen noch im REA-Gips als Schadstoffe anzusprechen. Nach vorausgehender Analyse ist keine Anreicherung von schädlichen Stoffen durch Braunkohlenaschen oder REA-Gips zu befürchten.

Im übrigen ist der Schwermetalleintrag durch Asche-Gips-Stabilisate in das Bodensubstrat geringer als bei Düngemitteln, etwa Kalken, welche sich vollständig auflösen. Günstige Wirkungen werden im Hinblick auf die Gehalte und Reaktionen von Schadstoffen in Böden beobachtet.

Die angegebenen Braunkohlenaschen-REA-Gips-Stabilisate sollen auch großflächig etwa zur Bekämpfung neuartiger Waldschäden eingesetzt werden. Sie können in geeigneter Form etwa als Granulate oder Pellets in die Wälder ausgebracht oder vor Wiederaufforstung in den Boden eingearbeitet werden. Zu diesem Zweck sind auch die nicht abgebundenen Rohaschen oder nichtverfestigte fein verteilte Asche-Gips-Gemische geeignet. Sie sind grundsätzlich für alle landwirtschaftlich-, fortwirtschaftlich und anderweitig genutzte Böden nach vorheriger Prüfung geeignet. Anpassungsmöglichkeiten an die Bodenverhältnisse sind durch die Variation der Menge, des Mischungsverhältnisses und der Ausbringungsform gut erreichbar.

Auch auf steilen und immissionsexponierten, geschädigten Gebirgshängen ist ein Einsatz zur Erhaltung der Vegetation und zur Stabilisierung der Hangwälder sinnvoll und empfehlenswert. Die Erfindung soll Umweltschäden, allgemein Boden- und Waldschäden vermeiden und beheben helfen.

Einer Verwendung von Braunkohlenasche-REA-Gips-Gemischen im ökologischen Landbau steht bei Beachtung der Qualitätskriterien etwa bei der Auswahl der Aschen und der Herstellungstechnik des REA-Gipses grundsätzlich nichts im Wege.

Die Erfindung kann eine weite Anwendung finden in der Landwirtschaft, im Wein-, Garten- und Gemüsebau, in allen Intensiv- und Sonderkulturen, in Anpflanzungen und Plantagen von Energiepflanzen, etwa zur Silvikultur, zur Erhaltung und Verbesserung von Standorteigenschaften und Wachstumsbedingungen von Bäumen in Städten, an Straßen in Parks und Anlagen, insbesondere auf verfestigten und basischen Böden, als Blumendünger und Rasendünger und zu weiteren gewerblichen Zwecken. Schließlich kann sie zur Erhaltung geschädigter Baumbestände oder Anpflanzungen außerhalb geschlossener Waldbestände zur Landschafts- und Naturpflege und zur Erhaltung und Verbesserung des Bodens als Lebensgrundlage für verdrängte Pflanzen- und Tierarten genutzt werden.

Gleichzeitig soll die Erfindung eine Teillösung zur Vermeidung von Deponierückständen aus Braunkohlenkraftwerken, insbesondere zu einem umweltfreundlichen REA-Gips-Recycling, darstellen. Weil zweckentsprechend Aschen aus den Braunkohlenkraftwerken anstelle von Kalk eingesetzt werden, würde auch ein Beitrag zur Schonung vor allem der Kalkressourcen geleistet.

Braunkohlenaschen enthalten naturgemäß immer schon einen beträchtlichen Anteil an Calcium-Sulfat oder nach längerer Lagerung an Calcium-Sulfat-Dihydrat (Gips). Hier sollen die Vorteile einer weiteren Zumischung von Gips zur Herstellung eines geeigneten umweltschonenden Mittels zur Bodenverbesserung und Pflanzenernährung genutzt werden.

Stand der Wissenschaft und Technik mit Fundstellen (siehe Titelblatt)

Gips ist schon lange als Bodenverbesserungsmittel für schwere Lehmböden oder basische, alkalische Soda-Böden (Solonetz-Böden) der ariden Gebiete bekannt. Neuerdings setzt sich weltweit mehr und mehr die Erkenntnis durch, daß Gips, vor allem der als Abfallstoff reichlich anfallende Gips, auch zur Verbesserung saurer Böden, insbesondere zur Behebung der Unterbodenversauerung und der Aluminiumtoxizität genutzt werden kann (Adv. Soil Sci. 9, 1-111, 1989).

Mit zunehmendem Erkenntnisfortschritt ist auch für Braunkohlenaschen sichergestellt, daß keine Belastung durch Schwermetalle (Fortschr. Miner. 62, 1, 79-105, 1984), Radioaktivität (Braunkohle, Heft 1/2, 1-11, 1976) oder Dioxine (H. Hagemeier, Tübingen, 1988) vorliegt.

Braunkohlenaschen sind als Mittel zur Bodenmelioration (J. Katzur, 1986) unter bestimmten Bedingungen erprobt, und die günstige Wirkung von Kohlenaschen auf das Pflanzenwachstum ist erwiesen (Environmental and Experimental Botany 26, 3, 211-216, 1986). Ferner sieht das Verwertungsangebot aus den Umweltschutzgesetzen und das Verwertungskonzept für Reststoffe aus Kohlenkraftwerken eine Nutzung von Kohlenaschen als Zusatz zu natürlichen Böden, zur Verbesserung des Kornaufbaus, zur Verwendung in Land- und Forstwirtschaft, zur Rekultivierung im Garten-, Erd- und Landschaftsbau zur Pflanzenernährung und als Bodenverbesserungsmittel vor (VGB Kraftwerkstechnik 68, Heft 11, 1172-1179, 1988).

Die Verwendung beider Reststoffe, Aschen und Gips, zu den genannten Zwecken hat sich aber in der Bundesrepublik kaum durchgesetzt. Neu ist deshalb die hier verwertete Erkenntnis, daß es sich bei geeigneter Form, Menge und vor allem der Kombination beider Stoffe, um umweltfreundliche, ökologisch gesehen, passende, nützliche Recycling-Stoffe handelt.

Neben der klassischen und bekannten Verwendung von Gips auf basischen Salzböden in Ländern der Dritten Welt und der sauren humiden Tropen (K. Sommer, 1979) könnten die Stoffe Gips und Asche einen wesentlichen Beitrag zum Aufbau geschädigter Ökosysteme, etwa zum dringend notwendigen Wiederaufbau tropischer Regenwälder leisten. In Mitteleuropa wäre eine Nutzung zur Behebung neuartiger Waldschäden, aber auch ganz allgemein zur Bodenverbesserung angezeigt.

Es hat sich aufgrund der bisherigen diagnostischen Düngeversuche ergeben, daß sich neuartige Waldschäden, zumindest teilweise, beheben lassen, solange sie nicht zu weit fortgeschritten sind. Insbesondere gehen die charakteristischen Vergilbungen durch eine gezielte Düngung zurück.

Die Kohleverfeuerung hat sich in der Vergangenheit günstig auf die Gesundung und die Gesunderhaltung des Waldes ausgewirkt. Nach Wirksamwerden der Luftreinhaltungsmaßnahmen erhalten viele Böden und Wälder, vor allem in den sogenannten Reinluftgebieten, weniger, teils zu wenig, mineralische Nährstoffe und Basen zugeführt. Basenarmut und Knappheit an Nährsalzen oder auch eine einseitige Waldernährung aufgrund erhöhter Säure- und Stickstoffeinträge haben zur Entstehung der neurartigen Waldschäden beigetragen. Sekundäre Schadstoffe wie starke Säuren und Photooxidantien haben auf nährstoffmangelbehafteten, verarmten und versauerten Standorten größere Schäden hervorgerufen als auf besser versorgten oder gedüngten Böden.

Schäden sind auf stark betroffenen Flächen heute jedoch so weit fortgeschritten, daß eine Wiederaufforstung oft mißlingt und eine gewerbliche Nutzung zu landwirtschaftlichen oder forstwirtschaftlichen Zwecken behindert, eingeschränkt, bedroht und teilweise sogar unmöglich geworden ist.

Inzwischen wird mit einem großflächigen Absterben von Waldflächen ab einer bestimmten Höhenlage, ab etwa 400-800 m in den Mittelgebirgen, und auch nicht selten mit erfolglosen Aufforstungsbemühungen gerechnet. Es wird befürchtet, daß als Folge hiervon der Wasserhaushalt größerer Ökosysteme sowohl in quantitativer Hinsicht (Überschwemmungen, Hochwasser) als auch in schadstoffangereichertes Trinkwasser) bereits betroffen ist.

Aschen haben sich als Pflanzennutzstoffe bewährt. Braunkohlenaschen wurden zur Bodenmelioration, verschiedentlich auch zur Verbesserung von Waldböden zur Wiederaufforstung, erprobt. Sie könnten beitragen, die Wälder an gefährdeten Standorten zu erhalten und allgemein Holzerträge zu steigern.

In jüngster Zeit hat man umfassende Übersichten über die durchschnittlichen Schwermetallgehalte in Braunkohlenaschen und REA-Gips zusammengestellt. Die Werte liegen entweder in derselben Größenordnung, teils aber auch erheblich niedriger als in Acker- und Waldböden oder in Naturprodukten wie Kalken und Gips. Die Schwermetallkonzentrationen liegen wesentlich unter denen, die für Klärschlämme in Betracht kommen.

Vor allem nach vorhergehender Prüfung sind deshalb auch im Einzelfall zusätzliche Belastungen der Böden durch Schwermetallanreicherung ausgeschlossen.

Die Verbindung von Gips mit basischen Düngemitteln (Dolomitkalk, Soda) hat sich bereits für die Behebung von Schäden an Fichten in den Hochlagen der Mittelgebirge (Schwarzwald) versuchsweise bewährt.

Gips ist dafür bekannt, daß er die Mobilität von Nährstoffen im Boden erhöht, zur Verbesserung von Böden durch Binden von Calciumionen an Ionenaustauscher im Boden, aufgrund seiner hygroskopischen Ionen zu einem erhöhten Wasserhaltevermögen und zur Auflockerung verfestigter Böden aufgrund der Bildung von Hydraten beiträgt. So etwa wird eine bessere Krümelung schwerer Lehmböden erreicht.

Nicht allgemein bekannt ist jedoch die Kombination von mobilen Basen, insbesondere von Aschen, mit Gips in Form verfestigter Gemische zur Behebung von Umweltschäden und zur Bodenverbesserung. Dies geschieht mit dem Ziel, Nachteile der Einzelkomponenten Gips und Asche aufzuheben.

Als sicher nennbare Ursache für die Entstehung neuartiger Waldschäden werden allgemein Luftschadstoffe erkannt. Dementsprechend konzentrieren sich die Abhilfemaßnahmen vornehmlich auf die Luftreinhaltung, die Entstaubung, Entschwefelung und Entstickung der Kraftwerke und auf Autokatalysatoren. Selbstverständlich könnte man die genannten Mittel grundsätzlich auch an der Emissionsquelle zur Entsauerung der Abgase einsetzen. Andererseits sind Maßnahmen zu treffen, welche eine Verbesserung der bereits geschädigten Böden zum Ziele haben. Dies gilt nicht nur für Waldböden.

Die bisherigen Kalkungen erfüllen hauptsächlich den Zweck, durch Neutralisation saurer Niederschläge eine weitere Bodenversauerung aufzuhalten (Kompensationskalkung). Die Gesundheit der Böden wird hierdurch jedoch kaum wiederhergestellt.

Gips ist als Basisdüngerstoff, Bodenhilfsstoff und als Mittel zur Formulierung von leicht löslichen Düngemitteln wie Nitraten beschrieben worden. Durch Aschezusatz kann die Auswaschung solch leicht löslicher Bestandteile von Düngern nach Bedarf noch weiter eingeschränkt werden.

Mängel an landwirtschaftlich genutzten Böden können sehr verschiedene Ursachen haben. Durch Übernutzung, einseitige Düngung sowie durch Verfestigung der Böden können Schäden und Verluste entstehen. In allen diesen Fällen kann der Einsatz von Bodenhilfsstoffen wie in Kombination von Gips und Aschen in Verbindung mit Zusätzen von mineralischen oder organischen Düngemitteln von Nutzen sein. Auch auf herbizidbelasteten Flächen erscheint eine Sanierung durch die genannten Bodenhilfsstoffe, vor allem durch Gips, möglich.

Kritik am Stande der Technik und Wissenschaft

Auch wenn diagnostische Düngeversuche zur Aufklärung der Gründe für die neuartigen Waldschäden bisher ermutigend verliefen, kann nicht behauptet werden, die Ursachen für das neuerliche Erkranken und Sterben der Wälder seien genügend erforscht. Die Abhilfemaßnahmen beschränken sich vorwiegend auf die Verminderung von Emissionen. Diese werden als unzureichend beurteilt, weil sie nicht im erforderlichen Umfang international durchgesetzt werden können. Die bisherigen Walddüngungen, im wesentlichen Kalkungen, haben nicht überall das gebracht, was man sich versprochen hat. Alternativen zur gängigen Kalkung scheinen dringend nötig.

Die bisher durchgeführten Kompensationskalkungen sind zwar geeignet, die Säureeinträge durch den Niederschlag zu neutralisieren, nicht aber die dringend notwendige Bodenmelioration zu gewährleisten. Zu große Kalkmengen haben negative Begleiterscheinungen wie Humuszerstörung und Humusabbau und Gewässerbelastung, vor allem aufgrund einer verstärkten Nitrifikation, zur Folge gehabt.

Zu wenig sind bisher die Möglichkeiten in Betracht gezogen worden, die die Kohlenaschen und die Rückstände aus den Braunkohlenkraftwerken anbieten. Ein erheblicher Forschungsbedarf besteht derzeit noch, was die ökologischen Verwertungsmöglichkeiten, das Recycling, von Rückständen aus Braunkohlenkraftwerken betrifft.

Insbesondere sind die Vorteile einer Kombination der Aschen oder anderer basischer Düngemittel mit REA-Gips noch nicht ökologisch genutzt worden. So kann die basische Asche oder andere basische Düngemittel in Verbindung mit Gips in größeren Mengen als ohne Gipszusatz ausgebracht werden, weil ihre hohe Basizität entscheidend durch Gips in Wechselwirkung mit den Böden gesenkt werden kann. Der Gips verdrängt die Säure aus dem Boden, weil die Calciumionen die Säure-Protonen an den Ionenaustauschern des Bodens zum Teil ersetzen.

Überhaupt scheint das Spektrum der Möglichkeiten, das die Kombination von Neutralsalzen wie Gips oder Kieserit mit basischen Stoffen wie Kalken, Aschen, Alkalikarbonaten und anderen bietet, noch zu wenig erforscht und genutzt worden zu sein, obwohl zur Einschränkung des durch ein Neutralsalz ausgelöstes Säureschubes ein Zusatz von löslichen Basen angebracht wäre. Ebenso sollten Aschen und Gips vermehrt zur Formulierung und damit zur besseren Ausnutzung löslicher Dünger wie Nitrate, Kaliumsalze oder Magnesiumsulfat (Bittersalz, Kieserit) und Magnesiumhydroxid in Betracht gezogen werden.

Bisher hat man die basischen und die sauren Verbrennungsrückstände der Braunkohle meistens getrennt entsorgt. Die basischen Rückstände, die Aschen, wurden deponiert, die sauren Produkte zum großen Teil in die Luft entlassen. Dies war und ist, ökologisch und ökonomisch gesehen, keine befriedigende Lösung. Ein rohstoffarmes Industrieland wie die Bundesrepublik sollte die mineralischen und schwermetallarmen Braunkohlenaschen und den REA-Gips als Basisrohstoffe für die Produktion von Nahrungsmitteln, umweltfreundlichen Gebrauchsgütern und Brennstoffen verstärkt nutzen und der verdrängten Natur durch Verwendung von Braunkohlenaschen wieder Lebensgrundlagen schaffen.

Mit der Rauchgasentschwefelung bietet sich nunmehr die Chance, saure und basische Verbrennungsprodukte in geeigneter und ökophysiologisch verträglicher Weise wieder zu vereinigen. Die hier ausgeführte Idee zeigt die sich hierbei eröffnenden Perspektiven auf.

Riesige überschüssige Gipsmengen stehen zur Verwertung an, nachdem die Braunkohlekraftwerke vollständig "entschwefelt" sind. Was die Mengen anfallenden REA-Gipses aus Braunkohlekraftwerken betrifft, sind im Augenblick eine Reihe von Forschungsvorhaben und Erprobungen in Bearbeitung. Die Frage der Akzeptanz in der Öffentlichkeit und der Verwertungsindustrie ist derzeit jedoch noch strittig, problematisch und von Unklarheiten behaftet.

Bisher wurde noch nicht oder kaum beachtet, daß man die Rückstände aus Braunkohlenkraftwerken und deren Entschwefelungsanlagen zum Nutzen der Umwelt sinnvoll einsetzen kann.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, als Teillösung umfangreiche Umweltschäden an Böden und Wäldern, mittelbar damit auch Bedrohungen für Luft und Wasser, zu vermeiden und zu beheben und allgemein für bessere Lebensbedingungen für Pflanzen und indirekt auch für Tiere und die Gesundheit des Menschen zu sorgen. Zugleich sollen neue Möglichkeiten einer wirtschaftlichen Produktion von Roh- und Brennstoffen, von Naturstoffen, Nahrungsmitteln und anderen, eröffnet werden. Es soll zur Ertragssteigerung zur besseren Nutzung von Flächen und Düngemaßnahmen, z. B. durch Stickstoffdünger, und damit zur Existenzsicherung und zu höheren Gewinnen der Betriebe beigetragen werden.

Gegenüber den bisher in der Praxis angewendeten Maßnahmen, den Kalkungen, soll ein schneller und besser wirksames Mittel zur Behebung von Schäden an Böden und Vegetation und zur Steigerung von Standortqualitäten und Erträgen gefunden werden und gleichzeitig die nachteiligen Nebenwirkungen für die Umwelt gering gehalten werden.

Schließlich soll das Problem der Deponierung von Kraftwerksrückständen gesehen und eine ökologisch sinnvolle Verwendung für anfallende Rückstände der Baunkohlenverbrennung und der Rauchgasentschwefelung, sowie weiterer ähnlicher verwertbarer industrieller Rückstände, etwa Phosphorgips, angestrebt, sowie ein Beitrag zur Schonung der Kalkressourcen und zur Weiternutzung des zur Rauchgasentschwefelung und zur Säureneutralisation allgemein eingesetzten Kalkes geleistet werden. Ferner bestand die Aufgabe zur Düngung geeignete Aschen angesichts ihrer hohen Basizität auch in größeren Mengen düngefähig zu machen, Nachdüngungen und Transportkosten zu sparen und so die Rentabilität zu steigern.

Lösung

Eine wichtige Voraussetzung für die Problemlösung war die Erkenntnis, daß es sich bei den beiden Produkten der Braunkohlenverbrennung und Rauchgasentschwefelung nicht um umweltschädliche Abfallstoffe, sondern um verwertbare Roh-, Nutz- und Düngestoffe handelt. Dazu war es erforderlich, neuere Forschungsergebnisse, die eine verbesserte Analytik ermöglichten, auszuwerten. So kann belegt werden, daß Schadstoffbelastungen durch Schwermetalle, Radioaktivität oder Halogenkohlenwasserstoffe, etwa Dioxine oder Furane, kein Problem darstellen. Anders als bei den Klärschlämmen hat man es bei den Rückständen aus Braunkohlenkraftwerken mit weitgehend vom Menschen unbeeinflußten Naturprodukten zu tun. Anhand von Laborexperimenten und Modellversuchen ließ sich alsbald die besondere Eignung der genannten Stoffe zur Förderung pflanzlichen Wachstums, insbesondere auch des Wurzelwachstums, und die Vorteile ihrer Kombination im Hinblick auf Bodenverbesserungen und Gewässerschutz grundsätzlich nachweisen.

Die Zulassung der Stoffe nach dem Düngemittelgesetz und die bevorzugte Verwendung als umweltfreundliches Recyclingprodukt erscheint eine zwingende Konsequenz des hier genannten Sachverhalts und des Wiederverwertungsgebots. Zur Problemlösung trug aber mindestens ebenso die Erkenntnis bei, daß der als Düngemittel wenig geschätzte Gips mehr ist als ein Calcium- und Schwefeldünger, für den es angesichts der Schwefelzufuhr aus der Luft und anderer Düngemittel kaum Verwertungsmöglichkeiten gab. Insbesondere gehört hierzu der neue Gedanke, die bekannte positive, fruchtbarmachende Wirkung des Gipses auf basische Böden hier auf basische Aschen und andere basische Düngemittel erfolgreich bezogen und angewendet zu haben. Damit ergab sich gleichzeitig ein besonders geeignetes basisches Düngemittel zur Verbesserung saurer Substrate und Böden. Bei den Untersuchungen stellte sich ferner heraus, daß schon Gips allein, selbst auf sauren Böden, bessere Wachstumsbedingungen schaffen kann. Gips macht die Pflanzen gegen Säure oder Basen widerstandsfähiger, weil sie seine Ionen gegen zuviel Hydronium-(H₃O⁺)-Ionen oder zuviel Hydroxid(OH^-)-Ionen austauschen können.

Dei Lösung der beiden vordringlichen Umweltprobleme, das der Behebung von Umweltschäden an Böden, von neuartigen Waldschäden, aber auch von Schäden an landwirtschatftlich und anderweitig genutzten Flächen und das der Deponierung von Rückständen aus Kraftwerken wird angestrebt, indem beide Problemfelder in geeigneter Weise miteinander verknüpft werden. Die Asche der Braunkohlenverbrennung - oder stellvertretend Kalke - stellt die Basen und viele wichtige Mineralien zur Förderung pflanzlichen Wachstums in Land- und Forstwirtschaft, insbesondere zur Gesundung und Erhaltung der Wälter bereit. Sie enthält außerdem Ionenaustauscher und Puffersubstanzen. Der Gips verhindert in Wechselwirkung mit den Böden die hohe Basizität der Ascheeluate ohne den Basengehalt nur im mindesten zu reduzieren. Er schließt darüberhinaus die Aschen auf, macht die enthaltenen Stoffe besser für das Regenwasser zugänglich und fördert die schnellere Wirkung auf die Baumwurzeln.

Gips setzt aus stark sauren Humusoberböden und in Wechselwirkung mit Wurzeln Säuren frei, die dort durch Basen, (Aschen, Kalke) gut neutralisiert werden können. Im Mineralunterboden hingegen erhöht er ebenfalls in erwünschter Weise den pH-Wert, weil die Sulfationen aus Eisen- und Aluminiumhydroxiden OH^--Ionen freisetzen.

Durch den Gipszusatz wird die Aschedüngung den Standorterfordernissen entsprechend regulierbar.

So kann die Herstellung günstiger Bedingungen für eine gesunde Vegetation und Waldernährung möglich werden; weil durch die Aschen, Basen und ebenso Ionen, welche durch Auswaschung verlorengingen, zugeführt werden. Der Gips ist geeignet, den plötzlichen pH-Wert-Umschlag von einem Extrem, dem sauren Bereich, in das andere Extrem, den basischen Bereich, zu vermeiden. Er trägt überdies zur Struktur- und Bodenverbesserung bei. Mögliche Nachteile und Nebenwirkungen können durch die Kombination beider Stoffe, Gips und Asche, ausgeschaltet oder gering gehalten werden.

Gips setzt sich mit den basischen Bestandteilen der Asche und dem Kohlendioxid der Luft, des Wassers und Bodens zu Kalk um und sorgt hierdurch indirekt für verbesserte Puffereigenschaften. Säurepuffer sind, wie bekannt, auch zur Bekämpfung des atmosphärischen Säureeintrags wichtig.

Die Reaktionen, welche zur Herabsetzung des unphysiologisch hohen pH-Wertes der Asche durch Gips und gleichzeitig zur Regeneration der Bodenionenaustauscher führen, sind:

• 1. Die Dissoziation vom Calcium-Sulfat oder Gips: CaSO₄ → Ca₂⁺ + SO₄^2-
  CaSO₄ · 2 H₂O → Ca²⁺ + SO₄^2- + 2 H₂O
• 2. Die Hydroxidbildung: Ca²⁺ + OH^- → Ca(OH)⁺
  Ca(OH)⁺ + OH^- → Ca(OH)₂
  Ca²⁺ + 2 H₂O → Ca(OH)₂ + 2 H⁺
  bei hohem pH-Wert.
• 3. Die CO₂-Bindung mit Carbonatbildung: Ca²⁺ + CO₂ + 2 OH^- → CaCO₃ + H₂O
  beziehungsweise
  Ca²⁺ + CO₂ + H₂O → CaCO₃ + 2 H⁺
  Ca²⁺ + HCO₃- + OH^- → CaCO₃ + H₂O
• 4. Ionenaustausch mit Freisetzung von Protonen und Neutralisation: 2 RO-H + Ca²⁺ → 2 H⁺ + (RO)₂Ca
  2 H⁺ + 2 OH^- → 2 H₂ORO: organischer oder anorganischer Rest einer schwachen Säure im Boden

Gegenüber dem basisch wirkenden Ammoniak wirkt Gips entsprechend. Zur Verbesserung oder Sanierung Ammoniak-belasteter Ökosysteme, Ackerflächen und Kulturböden kann Gips beitragen. Ammoniak wird aus organischen Düngern und Abfallstoffen freigesetzt oder fällt bei industriellen Prozessen oder Umweltschutzmaßnahmen, etwa der Stickoxidminderung, an. Die hierfür geltenden vereinfachten Reaktionsgleichungen sind:

• 1. Hydrolyse von Ammoniak unter Bildung von Ammonium- und Hydroxidionen: NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH^-
• 2. Binden dieser Ionen durch die Ionen des Gipses unter CO₂-Aufnahme: 2 NH₄⁺ 2 OH^- + Ca²⁺ + SO₄^2- + CO₂ → (NH₄)₂ SO₄ + CaCO₃ + H₂O

Es entstehen so nicht nur die gut düngefähigen Salze Ammoniumsulfat und Calciumkarbonat, sondern hierdurch wird zudem der Eintrag der wasserlöslichen Komponenten ins Sicker- und Grundwasser eingeschränkt und die Geruchsbelästigung durch Binden des Ammoniaks vermindert. Das ist ein Beitrag zum Umweltschutz.

In Kombination mit basischen dolomitischen Kalken wirkt sich der Zusatz von Gips durch ein für pflanzliches Wachstum geeignetes Calcium : Magnesium-Ionenverhältnis nachweislich positiv aus, denn aus Dolomit wird ohne Gipszugabe durch die sauren Niederschläge vorzugsweise das Magnesium ausgewaschen, während das Calcium zunächst noch als Carbonat gebunden bleibt:

Mg · Ca(CO₃)₂ + 2 H⁺ → Mg²⁺ + CO₂ + H₂O + CaCO₃ Dolomit.

Andererseits trägt der Gips langfristig zur Stabilisierung der pH-Werte durch den Säureverbrauch bei, der bei der assimilatorischen Reduktion von Sulfat in grünen Pflanzenteilen und bei Reduktionsprozessen unter Sauerstoffmangel vonstatten geht:

SO₄^2- + 8H⁺ + 8 e⁻ → S^2- + 4 H₂O.

Der hierbei in Verdünnung von Blättern und Nadeln abgegebene Schwefelwasserstoff:

S^2- + 2 H₂O → H₂S + 2 OH^-

stellt als Reduktionsmittel und Radikalfänger einen Schutz gegen aggressive Photooxidantien und Radikale dar. Durch die Windbewegung wird er und damit die Säure aus besonders säurebelasteten Ökosystemen entfernt.

Die Kombination von physiologisch sauren Düngesalzen wie Ammoniumsulfat oder Ammoniumsulfatsalpeter, welche z. B. bei Entschwefelungsverfahren, etwa nach dem kombinierten Walther-Verfahren anfallen, mit Asche-Gips-Gemischen bietet sich an, weil die in diesem Fall von den Pflanzen an den Boden abgegebene Säure durch die Basen des Gemisches neutralisiert werden kann.

Auf sauren Böden wirkt sich Gips auf doppelte Weise günstig aus. Einmal wird die Calcium-Aluminium-Balance und damit das Wurzelwachstum und der Wasserhaushalt der Pflanze verbessert. Für die Calcium-Aluminium-Balance gilt:

2 log (Ca²⁺) - [3 log (Al³⁺) + 2 log (AlOH²⁺) + log (Al(OH)²⁺)].

Zum anderen werden durch Säure freigesetzte Al³⁺-Ionen von den Sulfationen zu der wenig phytotoxischen Verbindung AlSO₄⁺ weggefangen:

Al³ + SO₄^2- → AlSO₄⁺.

Freie AlOH²⁺-Ionen werden von Sulfationen und Wasser neutralisiert, wobei Jurbanit entsteht:

AlOH²⁺ + SO₄^2- + 5 H₂O → AlOHSO₄ · 5 H₂O (Jurbanit).

Das Sulfation kann aus anorganischen Bodenbestandteilen zwei Hydroxid-Ionen freisetzen, die Protonen beziehungsweise Hydronium- Ionen wegfangen. Das hat eine pH-Wert-Erhöhung und eine Verminderung der Bodenversauerung zur Folge. Derselbe Effekt tritt auch ein, wenn Sulfationen von Pflanzenwurzeln gegen OH^--Ionen, beziehungsweise Hydrogencarbonationen HCO₃-, ausgetauscht werden.

Bei diesen Austauschvorgängen, hier dargestellt am Beispiel von Gibbsit und Kaolinit, entsteht gelöstes Calciumhydroxid, das den pH-Wert erhöht:

Die Einbindung in das Stabilisat und der oberflächlich gebildete Kalk verhindert eine unkontrollierte Auswaschung von Ionen, insbesondere von Sulfat, ins Sicker- und Grundwasser. Sulfat wird zum Teil bereits in den Aschen als Ettringit fixiert und auch im Mineralboden zum Teil, etwa als Jurbanit, gebunden. Zudem bedingen die wenig und kaum löslichen Anteile der Braunkohlenasche, der Kalk, die Aluminium-, Eisen- und Silicium-Oxide gute Ionenaustauscher- und Puffereigenschaften, ähnlich wie sie Zeolith besitzt. Sowohl der Ettringit als auch das Monosulfat, Monochlorid und die in den Gemischen enthaltenen Calciumsilikathydrate können erhebliche Mengen an Spurenelementen speichern.

Umweltschäden sind durch die Ausbringung größerer Menge des brikettierten oder pelletierten Stabilisats bei vernünftiger und kontrollierten oder pelletierten Stabilisats bei vernünftiger und kontrollierter Anwendung ausgeschlossen. Die Schwefelmengen (10²-10³ kg S pro ha) reichen an bekannte jährliche atmosphärische Einträge, vor allem in belasteten Regionen, heran.

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß Gips in einigen Böden (Keuper, Zechstein) bodenbildend ist. Aufgrund der Erfahrungen mit Gipsböden und Gipsdüngungen darf man annehmen, daß unter entsprechenden Voraussetzungen keine Nachteile für den Naturhaushalt und die Gesundheit der Menschen zu erwarten sind.

Die Lösung des Problems besteht demnach in einem Recycling ungiftiger, verwertbarer und nützlicher Rückstände aus Braunkohlenkraftwerken zum Ziel, Umweltschäden zu vermeiden und beheben, sowie durch Steigerung von Erträgen wirtschaftlichen Nutzen zu erreichen. Sie wird konkret in der Zusammenführung basischer Bestandteile der Braunkohlenverbrennung mit sauren Bestandteilen der Braunkohlenverbrennung - letztere mit geringerem Anteil - und Kalk gesehen, weil die Aschen die basischen, der REA-Gips die sauren Verbrenungsprodukte in Verbindung mit Kalk, welcher zur Rauchgasentschwefelung eingesetzt wird, beitragen. Das schließt nicht aus, daß unter bestimmten Bedingungen auch die längst bekannten Einzelkomponenten, Asche und Gips, getrennt, nacheinander oder abwechselnd angewendet werden. Hier geht es hauptsächlich um die Nutzung des Vorteils der Kombination beider.

Selbstverständlich kann man die positive Wirkung von Aschen und Gips nicht erst im Boden oder zur Verbesserung der Gewässerqualität, sondern auch an der Quelle zur Vermeidung von Umweltschäden zur Neutralisation saurer Rauchgasbestandteile nutzen.

Die chemischen Reaktionen, die einer möglichen Wiederverwertung von Aschen, Gips und Ammoniak bei der Entschwefelung oder der Entfernung saurer Abgase zugrunde liegen, sind:

• 1. Ca²⁺ + 2 OH^- + SO₂ → CaSO₃ + H₂O
• 2. CaSO₃ + ½ O₂ → CaSO₄
• 3. CaSO₄ + NH₃ + H₂O → Ca² + 2 OH^- + (NH₄)₂SO₄.

Ca²⁺ steht hier stellvertretend für Erdalkali- oder Alkaliionen, SO₂ für Säuren, OH^--Ionen für CO₃^2-- oder HCO₃--Ionen, welche unter CO₂-Freisetzung denselben Zweck erfüllen.

Das System ist als Zyklus darstellbar, in welchen stets SO₂ und Basen, vor allem NH₃, unter Bildung und Ausschleusung von Ammoniumsulfat, Alkali- oder Erdalkalisulfaten eingespeist werden.

Obwohl das Gleichgewicht von Reaktions 3 thermodynamisch ungünstig liegt, wird der Reaktionsablauf durch Abfangen von OH^- und Ca²⁺-Ionen durch Säuren und Säurehydride wie SO₂ nach Reaktion 1 in die gewünschte Richtung gezwungen, so daß sich die Gesamtgleichung:

CaSO₄ + 2 NH₃ + H₂O + SO₂ → CaSO₃ + (NH₄)₂ SO₄

ergibt, wobei das praktisch wasserunlösliche CaSO₃ ausfällt und sich (NH₄)₂ SO₄ anreichert, bis das Löslichkeitsprodukt überschritten wird.

Weitere Ausgestaltung der Erfindung

An anderer Stelle sind bereits solche Möglichkeiten aufgeführt worden. Sie beziehen sich auf die Ausbringungsform (Briketts, Pellets, Granulat, Feinmaterial) und Ausbringungsweisen (Streuen, Einarbeitung in den Boden), die Vorbereitung des Materials und die bedarfsabhängigen Mischungsmöglichkeiten. Hierzu gehören je nach den gegebenen Umständen verschiedene Zusätze, etwa von Stickstoff-, Kalium-, Phosphorverbindungen und anderer.

Schließlich kann das Stabilität auch in Forstkies zur Bodenkonditionierung für die Rekultivierung in geeigneter Menge und Form eingemischt werden.

Der Anwendungsbereich zu gewerblichen, wirtschaftlichen und umweltbezogenen Zwecken ist weit gefaßt. So braucht die entsauernde und verbessernde Wirkung des Mittels nicht nur auf die feste Phase (Böden) beschränkt, sondern kann auch auf gasförmige (Abgase) und flüssige Systeme (Wasser) ausgeweitet werden.

Erzielbare Vorteile

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen vornehmlich in der Vermeidung und Behebung von Umweltschäden, in der Verbesserung, der Melioration von Böden und damit letztlich auch von Erträgen in allen Bereichen, in welchen pflanzliches Wachstum eine Rolle spielt. Eine nachhaltige Besserung erkrankter Waldbestände ist zu erwarten. Auf direktem Wege und unmittelbar über die Erhaltung der Gesundheit von Wäldern und Vegetation kann die Qualität von Luft und Wasser gesteigert und die Wahrscheinlichkeit von Umweltkatastrophen (Überschwemmungen, Erdrutschbewegungen) vermindert werden. Dies kann dazu beitragen, die Lebensgrundlage von Mensch und Natur zu sichern. Zugleich wird das Problem der Deponierung von umweltverträglichen Kraftwerktsrückständen, wenn auch nicht gelöst, so doch vermindert. Im Rheinischen Braunkohlenrevier fallen künftig jährlich bis zu 7 Millionen Tonnen Asche und 1,4 Millionen Tonnen REA-Gips an, die auch für einen Einsatz im größten Maßstab ausreichen würden. Die Kalkressourcen würden in zweifacher Weise geschont, weil Aschen anstelle von Kalk verwendet und der für die Rauchgasentschwefelung eingesetzte Kalk in Form von Gips weitergenutzt würden.

Die Steigerung der Holzerträge trägt zur Sicherung der Versorgung mit Holz, einem wichtigen regenerierbaren Roh- und Brennstoff, bei. Forstwirtschaftliche Verluste würden vermieden, vermindert oder sogar in Gewinne verwandelt werden.

Die Rentabilität und Wirkung von Düngemaßnahmen wird verbessert. In Verbindung mit Gips lassen sich größere Mengen basischer Düngemittel ausbringen, so daß sich der Einsatz größerer Aschemengen lohnt. Das Mittel ist zudem einfacher und billiger herzustellen als vergleichbare Düngemischungen.

Gegenüber den bisher üblichen Bestands- und Flächenkalkungen besteht der Vorteil darin, daß die Wirkung auf Böden und Vegetation schneller und besser ist. Die wichtigen Erdalkali-Ionen des Calciums und Magnesiums können in vergleichbarer Größenordnung enthalten sein wie in Kalken. Sie sind jedoch in der Sulfatform aufgrund der größeren Mobilität schneller und besser für die Pflanzen verfügbar. Die Gemische aus Braunkohlenasche und REA-Gips eignen sich zusätzlich zur Regeneration säurebehafteter Ionenaustauscher des Bodens besser als Kalk.

Die positive Wirkung der Braunkohlenasche-REA-Gips-Gemische auf das pflanzliche Wachstum zeigte sich in einer erheblichen Förderung des Sproß- und Wurzelwachstums, der Wurzeldifferenzierung, der Wurzelhaarbildung, der Frischgewichtszunahme und der Chlorophyllbildung.

Je nach den Boden- und Mischungsverhältnissen kann etwa das Sproßwachstum mehr als 100% gesteigert werden. Durch die gleichzeitige Förderung des Wurzelwachstums wird ein günstiges Sproß : Wurzel-Verhältnis erreicht.

Eindrucksvoll ist die Förderung der Wurzelhaarbildung durch REA-Gips. Die Förderung des Wurzelwachstums hat zur Folge, daß der Wasserhaushalt, die Wuchsleistung und die Standfestigkeit der gesamten Pflanze verbessert wird. Einige Pflanzen, etwa Sonnenblumen, zeigen einen auffällig geraden und aufrechten Wuchs im Vergleich zu den nichtbehandelten Kontrollen.

Vor allem werden die nachteiligen Nebenwirkungen der Aschen und des Gipses durch die Kombination beider vermindert. Der durch starke Basen wie Branntkalk, Magnesiumoxid und Aschen verursachte basische Schock wird durch Gipszusatz in Wechselwirkung mit den Böden abgeschwächt und schneller überwunden. Das kann sich nachweislich günstig auf pflanzliches Wachstum auswirken.

Gips bewirkt eine raschere Einstellung der basischen Ascheeluate auf physiologisch günstige pH-Werte. Er ist geeignet, die Ionenaustauscher der Böden zu regenerieren, indem die Protonen vornehmlich durch Calciumionen ersetzt werden.

Gips verbessert aufgrund der Hydratbildung die Bodenstruktur und die Krümelung schwerer Böden. Gips fördert die Wasserdurchlässigkeit der Gips-Asche-Stabilisate, so daß die für die Düngung und Bodenverbesserung wichtigen Ionen besser freigesetzt werden als aus der Asche, die aufgrund der puzzolanischen Reaktionen zementartig verhärtet. Andererseits verhindert die Einbindung des Gipses in die Asche in Form von Briketts, Pellets oder Granulaten eine unkontrollierte Auswaschung von Gips und Sulfat. Überschreitungen der Trinkwasserwerte für Sulfat von 240, beziehungsweise 250 mg/l, werden vermieden. Dies ist ein erkennbarer Vorteil zum Schutze des Sicker- und Grundwassers vor einer unerwünschten, wenn auch für die menschliche Gesundheit in weiten Grenzen ungefährlichen, Sulfatbelastung.

Zum Gewässerschutz trägt die Einbindung leicht löslicher Düngemittel, vorrangig von Stickstoff- und Magnesium-Verbindungen, in Gips oder Asche-Gips-Gemische als Formulierungsmittel wesentlich bei.

Die Humusschichten werden durch Gipszusatz zu Kalk oder Aschen weniger angegriffen, weil die durch Gips aus dem Boden verdrängte Säure die basischen Eluate neutralisiert. Dadurch wird der Humusabbau gemindert, die Nitrifikation gehemmt und Stickstoff-Verluste vermieden.

Die Baumwurzeln werden von den Mineralstoffen aufgrund der Mobilität des Gipses und der Kationenschlepperfunktion des Sulfats gut versorgt und rascher erreicht als durch Kalkung. Die Wirkung auf die Bäume ist deshalb schneller und besser. Protonen werden wegen ihrer geringen Affinität zu Sulfat weit weniger in tiefere Bodenschichten verlagert als Calcium-Ionen. Dies ist ein Vorteil, weil dadurch eine Versauerung der tieferen Bodenschichten verhindert wird.

Asche-Gips-Gemische bringen die mineralische Ernährungslage der einseitig etwa durch Stickstoffverbindungen oder Schwermetalle belasteten oder mängelbehafteten Böden wieder in ein für Pflanzen angemessenes Ionengleichgewicht. Der atmosphärische Säureeintrag wird neutralisiert und zusätzlich die Bodenversauerung aufgehoben. Aufgrund der Umsetzung von Calcium-Hydroxid-haltigen Eluaten aus Asche-Gips-Gemischen mit Kohlendioxid unter Freilandverhältnissen wird zusätzlich zu dem in den Aschen reichlich vorhandenen Kalk noch weiterer Kalk gebildet. Dieser Kalk ist nicht nur wichtig für die Säurepufferung, sondern trägt auch zu einer wohl regulierten Einwaschung von Basen und Sulfat in die Böden bei. Bereits auf der Oberfläche der Stabilisatteilchen verhindert der dort entstehende Kalk eine ungehemmte Freisetzung von Kationen und Anionen. Dieser Effekt kommt wiederum dem Gewässerschutz zugute.

Die Resistenz gegen Streß allgemein, Schädlingsbefall, Säurebelastung und Photooxidantien wird durch die im Gips-Asche-Gemisch enthaltenen Elemente verbessert.

Wiederaufforstung und Verjüngung wird möglich, wo dies bisher aufgrund der Bodenverschlechterung aussichtslos erschien. Die biologische Bodenaktivität wird langfristig gefördert. Durch Förderund der Bewurzelung wird die Standfestigkeit und Wasserversorgung der Bäume verbessert. Feinwurzelverluste werden vermindert, der Zuwachs neuer Wurzelmasse gefördert, weil das Calcium-Aluminium-Verhältnis gebessert wird. Da Gemische von Gips mit Dolomitkalk ab einer bestimmten Höhe von etwa 700-800 m in den Mittelgebirgen, im Gegensatz zu reinen Kalkungen, günstige Wirkungen hervorriefen, ist dies auch von den Gips-Asche-Gemischen zu erwarten, weil diese dieselben Erdalkali-Ionen in vergleichbarer Menge enthalten können.

Ehemalige Waldböden, welche heute devastiert sind, könnten nach Melioration und Sanierungsmaßnahmen wieder Lebensraum für bedrohte Tiere und Pflanzen bieten. Dies wäre ein Beitrag zum Artenschutz. Dem Naturschutz dienlich ist außerdem die Schonung von natürlichen Kalkressourcen, die Vermeidung von, zumindest langfristig gesehen, problematischen Deponien, die Einsparung von Deponieraum und das Recycling verwertbarer Stoffe. Die Schaffung zusätzlicher kalk- und gipsreicher Standorte im Rahmen von Renaturierungsmaßnahmen würde schließlich auch der vernichteten und zurückgedrängen Pflanzenwelt auf Kalk oder Naturgips neue Entfaltungsmöglichkeiten geben.

Die Verwertung von Aschen anstelle von Kalk, sei es zur Entschwefelung und Entstickung von Rauchgasen, sei es zu Düngezwecken, ist immer mit dem ökologischen Vorteil verbunden, daß Kohlendioxid gebunden wird, während es bei Verwendung von Kalk freigesetzt wird und die Atmosphäre belastet. Sollte es gelingen, die Braunkohlenaschen für die Umwelt im großen Maßstab nutzbar zu machen, könnte ein nicht geringer Teil des Kohlendioxids der Luft in die Aschen eingebunden oder für die gesteigerte Pflanzenproduktion mitverwertet werden.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Zur Bodenmelioration werden Braunkohlenasche-REA-Gips-Stabilisate, steinartig verhärtete Gemische, zerkleinert, so daß die größten Stücke etwa Ei-Größe haben. Alternativ können auch Eier-Briketts, Pellets, Großgranulate, Granulate, pulverförmige Mischungen von Braunkohlenasche und REA-Gips hergestellt und ungleichmäßig inselartig, oder kreisförmig um die Bäume gehäuft verwendet auf einer Waldfläche mit kranken Waldbäumen (Schadstufe 1-3) 1-10 Tonnen pro ha beziehungsweise 0,1-1 kg pro m² ausgebracht werden.

Vor einer angestrebten Wiederaufforstung oder Bodenmelioration landwirtschaftlich genutzter Flächen kann pulverförmig feines Material bestehend aus Gemischen von Braunkohlenflugaschen und REA-Gips in Mengen von rund 10 Tonnen pro ha und mehr in den Boden etwa durch Pflügen eingearbeitet werden. Eine lange vorhaltende Reserve kann durch weitere Zumischung der gröberen Formen (Briketts, Pellets, Granulate) erreicht werden.

Zur Einarbeitung in tiefgründig versauerte oder arme Böden kann wesentlich mehr Material als für die oben genannten Obenaufdüngungen eingesetzt werden. Mischungen von 5-10% Braunkohlenasche-REA-Gipsgemischen, gegebenenfalls mit Zusätzen haben sich für das Wachstum von Pflanzen als günstig erwiesen. Wenn man davon ausgeht, daß 1 m² Bodenfläche etwa 300 kg Boden entspricht oder 1 ha 3 Millionen kg, so bedeutet dies, daß pro m² 15-30 kg des Mittels oder pro ha 150-300 t in den Boden eingemischt werden könnten. Ob der Einsatz solcher Mengen wirtschaftlich ist, hängt von den Umständen ab. Zur Rekultivierung von Böden und zur Sanierung tiefgründig verfestigter Böden in den Braunkohlerevieren dürften solche Verwendungsmöglichkeiten keine größeren Probleme darstellen. Sollte eine Grundaufsanierung versauerter Waldböden, auf welchen kein normales Baumwachstum mehr möglich ist, angezeigt sein, so sind die angegebenen Asche-Gips-Mengen ebenfalls angebracht.

Die Unterbodendüngung an einzelnen Bäumen kann auch mit einer Druckluftsonde, nach dem "Terra-Lift"-Verfahren nach Zinck, erfolgen.

Zur Bodenverbesserung (Melioration) 02331 00070 552 001000280000000200012000285910222000040 0002003921805 00004 02212 größerer oder kleinerer Flächen in anderen Bereichen der Landwirtschaft, des Gemüseanbaus, des Weinbaus, Gartenhaus, Landschafts- und Naturpflege kann ebenfalls als grober Richtwert 10 Tonnen pro ha, beziehungsweise 1 kg pro m², als Bodenhilfsstoffe für die in großen Mengen anfallenden Braunkohlenflugaschen angegeben werden.

Zu Düngezwecken sind vorzugsweise Magnesium- und Calcium-reiche und Kalium-haltige Braunkohlenaschen, wie Brikettaschen, Uraschen, Wirbelschichtfeuerungsaschen, TAV-Aschen, Elektro-Filteraschen mit hohem Anteil an Erdalkalien, zu verwenden. Diese sind den Düngemittelvorschriften und dem Kalkbedarf der Böden entsprechend zu dosieren.

Zur Verbesserung devastierter und mängelbehafteter Flächen zum Zwecke der Schaffung von Lebensräumen sowie für Rekultivierungsgebiete und den Landschaftsbau kann das steinartig verhärtete Material auch zum Teil in größeren Stücken oder Brocken in die Flächen eingestreut werden. Die hierdurch angestrebten unterschiedlichen standörtlichen Bedingungen bilden die Voraussetzung für eine gewünschte Artenvielfalt.

Werden die Calciumoxid-haltigen Gemische an Ort und Stelle verhärtet und in größeren Mengen in Blöcken, zum Bau von Schutzwällen und Stützmauern zur Befestigung eingesetzt, sind die Ionenkonzentrationen des Umströmungswassers und der Eluate nicht so hoch, daß eine obere Grenze für die Anwendung angesetzt werden muß. In diesem Falle könnten die Aschegemische ähnlich wie zum Zwecke der Deponierung durch Zugabe von Wasser hydraulisch wie Zement abgebunden werden.

Die Ausbringung kann ansonsten durch Handverteilen, Abschaufeln von Anhängern, Schleuderdüngerstreuer, Gebläseausbringung oder Agroflugzeug erfolgen.

Auf landwirtschaftlich genutzten Flächen kann das Material gleichmäßig verteilt werden.

Zum Zwecke der Hydrokultur sind die Aschen wegen der hohen pH-Werte nur in gröberen Formen als Stabilität zu verwenden. Gips hingegen kann auch als feinteiliges Pulver zusätzlich hinzugegeben werden. Zur Regulierung hoher pH-Werte können saure Bodenextrakte oder Ammoniumsalze verwendet werden, sofern diese nicht bereits in den Aschen enthalten sind.

Claims (17)

1. Mittel zur Melioration geschädigter oder mängelbehafteter Böden, insbesondere verarmter, tiefgründig versauerter oder verfestigter, einseitig durch Säure, Schwermetalle, Kohlenwasserstoffe oder Stickstoffeinträge belasteter und schadstoffangereicherter Böden,
dadurch gekennzeichnet, daß Gips, vornehmlich aus Rauchgasentschwefelungsanlagen (REA-Gips), Phosphor-Gips und anderer recyclierbarer Industrie-Gips verwendet und Gips mit basischen kalkhaltigen Düngemitteln, wie Branntkalk, Löschkalk, kohlensaurem Kalk, dolomitischen Kalken, insbesondere mit allen Braunkohlenaschen wie Brikettaschen, Uraschen, Aschen aus Wirbelschichtfeuerungen und aus Feuerungen mit Trocken-Additiv-Verfahren (TAV-Aschen), sowie mit Elektrofilteraschen, Flugaschen, Naßaschen kombiniert wird. Weitere düngefähige Stoffe vor allem auch physiologisch sauer wirkende Salze wie Ammoniumsulfat können je nach Bedarf zugemischt oder eingebunden werden. Sie können auch dem Anmachwasser zugesetzt werden, beziehungsweise in diesem bereits enthalten sein.
Ganz allgemein ist das Mittel geeignet, der Versauerung der Biosäure, der Versauerung von Luft, Böden und Wasser in Seen, Flüssen und Nutzwässern entgegenzuwirken. In der Minimalausführung, Asche-Gips-Gemische ohne Zusätze, ist das Mittel zur Ergänzung zu üblichen Stickstoff-Phosphor-Kalium (NPK)-Düngung oder zur Kompensation einseitig durch eutrophierende Stickstoff- und Phosphor-Verbindungen belasteter Böden geeignet. Spezifischen Boden- und Standortansprüchen mängelbehafteter Böden ist durch geeignete, dem neuesten Stand der Pflanzenernährungswissenschaft und Bodenkunde angemessene Zusätze zu entsprechen.
Das Mittel ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß die stabilisierenden Faktoren, die puzzolanischen Reaktionen der Aschen, beziehungsweise des Calciumoxids, sowie die oberflächliche Carbonatbildung mit den mobilisierenden Faktoren, die auf die sulfattreibende, aufschließende und sprengende Wirkung des Gipses zurückzuführen sind, in ein den Erfordernissen entsprechendes Verhältnis gebracht werden. Es zeichnet sich somit durch Anpassungsfähigkeit und Flexibilität in Form und Zusammensetzung des Basen-Gips-Verhältnisses und Offenheit gegenüber Zusätzen aus.

2. Mittel, das nach Anspruch 1 zur Regeneration säurebelasteter organischer (z. B. Himinstoffe) und anorganischer (z. B. Tonmineralien) Boden-Ionenaustauscher geeignet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß durch Zufuhr von Hydroxid- und Sulfationen das Säure-Basen-Verhältnis verbessert und die Aluminiumtoxizität saurer Böden aufgehoben wird, daß dem Boden Mineralien und Basen zugeführt werden, das Calcium : Aluminium- Verhältnis in der Bodenlösung und das Stickstoff : Schwefel- Verhältnis im Nährionenangebot verbessert wird, der Boden mit den für pflanzliches Wachstum wichtigen Nährelementen Calcium, Magnesium, Kalium, Schwefel und einer Vielzahl von Spurenelementen versorgt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Strukturverbesserung, zur Gefügestabilisierung, zur Verbesserung der Ionenaustauscher- Eigenschaften der Böden und der Redox-Gleichgewichte in Ökosystemen beigetragen wird, das Bodenleben angeregt wird und die Lebensbedingungen für verschiedene Bodenorganismen, die Schadstoffe abbauen können und den Boden günstig beeinflussen, z. B. für Regenwürmer, verbessert werden.
Allgemein kann das Verhältnis von Nährkationen zu Stickstoffverbindungen, kationisch als Ammonium oder anionisch als Nitrat, für die pflanzliche Ernährung angemessener eingestellt werden.
Ein beachtlicher Säureverbrauch, verbunden mit einer pH-Wert-Erhöhung, wird auch durch die Reduktion von Sulfat, etwa in den grünen Blättern oder unter anaeroben Bedingungen in tieferen Bodenschichten, erreicht. Durch diese Desulfurikation werden mehr Protonen verbraucht als bei der Assimilation von CO₂ oder Carbonat durch die Photosynthese.

3. REA-Gips aus Rauchgasentschwefelungsanlagen, Phosphorgips aus der phosphatverarbeitenden Industrie, Gips aus der Flußsäureproduktion und sonstige nicht schadstoffbelastete Gipse, ein als Basisdünger zur Melioration versauerter Unterböden und zur Förderung des Wurzelwachstums geeignetes Mittel,
dadurch gekennzeichnet, daß in Wechselwirkung mit Böden die hohen pH-Werte der Eluate aller basischer Düngemittel, insbesondere von schwermetallarmen Aschen, aber auch von Kalken, etwa Löschkalk, Branntkalk, ammoniakhaltigen oder ammoniakbildenden Düngemitteln rasch herabgesetzt werden, da der Gips Säure aus dem Boden verdrängt und freisetzt. Durch die Zumischung von Gips zu basischen Düngemitteln werden die optimalen Ausbringungsmengen, etwa von Aschen, erhöht und die Rentabilität gesteigert. Die Gips-Beimischung fördert die Mobilität der pflanzenwichtigen Ionen in Aschen und in allen basischen, carbonatischen und phosphorhaltigen schwerlöslichen Dünge- und Bodenverbesserungsmitteln. Durch die Bildung voluminöser Hydrate durch Gips wird das basische, verfestigte und verhärtete Material, etwa von Kalken und Aschen, besser aufgeschlossen, die Löslichkeit einer ganzen Reihe schwerlöslicher Ionen gesteigert und damit die in Kalken oder Aschen vorhandenen Nährelemente leichter verfügbar gemacht.
Mit der höheren Mobilität der Sulfatform von Calcium- und Magnesium-Verbindungen verglichen mit der Carbonatform ist hauptsächlich der Vorteil verbunden, daß der mineralische Unterboden und die Baumwurzeln rascher erreicht werden.
Mit basischen Gipsgemischen läßt sich eine Unterbodenversauerung besser beheben als mit wenig mobilen kohlensauren Kalken. Besseres Wurzelwachstum wird durch die Beseitigung der Aluminiumtoxizität durch die Basen und Sulfate in den angegebenen Gemischen erreicht.
Die aufschließende Wirkung des Gipses aufgrund der Bildung voluminöser Hydrate sowie die Förderung des Wurzelwachstums wirkt sich günstig gegen eine Verfestigung des Unterbodens in Aufschüttungsböden, etwa in Rekultivierungsgebieten oder einigen irreversibel geschädigten Böden, aus.
Verfestigte basische Böden werden durch REA-Gips zusätzlich aufgrund der durch Gips geförderten Bildung von Hydrat-Komplexen gebessert. Die günstige Wirkung von Gips auf die Krümelung von schweren Lehmböden ist bekannt. Gips trägt dazu bei, auf basischen Böden einen Nährionenmangel, z. B. einen Mangan-, Zink- oder Eisenmangel, aufgrund seiner mobilisierenden Wirkung zu beheben.

4. Mittel zur Formulierung von Düngemitteln, Meliorationsmitteln und zur Verbesserung der Wirkung von Wirtschaftsdüngern, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten und Pflanzenhilfsmitteln. Die Kombination von Braunkohlenaschen und Gips mit anderen Düngemitteln eignet sich zur Formulierung von Bodenverbesserungs- und Düngemitteln,
dadurch gekennzeichnet, daß zur besseren Regulierung und Kontrolle, sowie zur Steigerung der Effektivität von Dünge- und Bodenverbesserungsmaßnahmen sowie zum Schutz der Gewässer beigetragen wird.
Es können gut- oder schwerlösliche mineralische oder organische Düngemittel in Braunkohlenaschen-REA-Gips Stabilisate eingebunden oder mit den Komponenten Asche oder Gips und deren Gemischen kombiniert werden.
Als anorganische Komponenten kommen sämtliche gebräuchliche düngefähige Salze, Oxide, Hydroxide, und Basen in Betracht. Der Zusatz von ammoniak-, ammonium- oder phosphathaltigen Komponenten empfiehlt sich zur Steigerung von Erträgen, weil Stickstoff- und Phosphorverbindungen in Asche-Gips-Gemischen höchstens in geringen Mengen enthalten sind und weil diese als Wurzelattraktoren wirksam sind. Eine Eutrophierung der Standorte ist jedoch zu vermeiden und ein Eintrag in Gewässer zu verhindern.
Das Phosphat könnte aus der Calciumphosphatabscheidung kommunaler Abwässer oder dem Aktivtonerde-Verfahren, sowie aus anderen Quellen stammen, sofern das Material nicht schadstoffbelastet ist.
Organische Komponenten können Stoffe sein wie Harnstoff, aber auch düngefähige Mittel, verwertbarer Abfall, Recycing- Produkte und Wirtschaftsdünger wie Komposte, Mist, Gülle, Jauche, Fäkalien, tierische Ausscheidungen, Schlämme, Häckselgut, Stroh, allgemein Reststoffe pflanzlicher Produktion wie der Zuckerrüben-, Mais- und Holzverarbeitung.

5. Mittel, das gegen Überdüngung zur Verbesserung düngemittelbelasteter Kulturböden geeignet ist, zu einer verminderten Umweltbelastung vor allem durch Ammoniak, allgemein durch Stickstoff- und Phosphoreinträge in Sicker- und Grundwässer, sowie zur Luftreinhaltung geringerer Geruchsbelästigung durch Stoffe beiträgt, die der Fäulnis-, Gärungs-, Abbau- und Verwesungsprozessen in Abfallstoffen, tierischen Ausscheidungen, etwa in Gülle, Mist, Schlämmen (siehe Punkt 4) entstehen oder enthalten sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die gewässerqualitätsgefährdenden oder geruchsbelästigenden gasförmigen, flüssigen oder festen Stoffe im Boden festgelegt und den Pflanzen in Form einer Depotdüngung angeboten und nach und nach zugeführt werden. Freigesetztes Ammoniak reagiert hierbei mit Gips und Wasser unter Kohlendioxidaufnahme zur Ammoniumsulfat und kohlensaurem Kalk. Phoshpat wird teilweise als Calcium-, Aluminium- oder Eisenphosphat gebunden. Schwefelverbindungen werden als Sulfide gefällt oder an Metallionen der Aschen gebunden.
Braunkohlenasche-REA-Gips-Gemische sind zugleich Pflanzenhilfsmittel, da sie die Aufarbeitung der organischen Stoffe begünstigen. Geruchsbelästigende Stoffe werden entweder von den Ionenaustauschern der Aschen oder vom Gips durch Umsetzung in Salze, etwa von Ammoniak mit Gips in Ammoniumsulfat und Kalk, gebunden.
Wie bereits bekannt, verbessert Gips die Wirkung verschiedener organischer Dünger oder Abfälle, bei welchen Ammoniak NH₃ frei wird. Das gilt auch für ammoniakhaltige Aschen aus Braunkohlenkraftwerden mit NO _x -Minderungsanlagen. Gipshaltige basische Düngemittel werden als Hilfsmittel für eine natürliche Düngung mit Pflanzenabfällen, auch ohne vorherige Kompostierung, angeboten ebenso wie zur Schnellkompostierung organischer Abfälle. Nur für den letzten Zweck wurde bisher die günstige Wirkung von Rauchgasgips genannt, dies allerdings nicht in Verbindung mit Braunkohlenaschen.

6. Mittel, das die Einbindung von Düngemittel in Braunkohlenaschen-REA-Gips-Stabilisate zum Schutz des Sicker- und Grundwassers nutzt,
dadurch gekenntzeichnet, daß die hohe Wasserlöslichkeit einiger Düngemittel wie Kalium-, Magnesium- und Stickstoff- Verbindungen von Sulfaten, Nitraten, Hydroxiden und in geringeren Anteilen von Chloriden etwa Kaliumchlorid, aber auch von Pflanzenschutzmitteln durch eben diese Einbindung in die Stabilisate und die Bildung schwerlöslichen Kalkes auf der Oberfläche des basischen Materials herabgesetzt wird, die Nutzung verzögert, die Wirkungsdauer verlängert, die Nutzung verbessert wird und die Sicker- und Grundwässer vor dem Eintrag leichtlöslicher Düngemittel vor allem von Nitrat oder gegebenenfalls auch von Pflanzenschutzmitteln, etwa von Herbiziden, geschont werden. Ebenso wird die Sulfatauswaschung hierdurch eingeschränkt. Andererseits erhöht der Gips, wie erwähnt, die Freisetzung anderer wichtiger schwerlöslicher Mineralien, weil der die Wasserdurchlässigkeit (K-Werte) der zementartig aufgrund der puzzolanischen Reaktion verhärteten Asche-Gips-Stabilisate erhöht, so daß ein wohl dosierter Stoffeintrag in den Humus- und Mineralboden und somit in den Wurzelraum erreicht wird. Wie bereits erwähnt, wird die Aluminium- und Schwermetalltoxizität saurer Böden durch die Hydroxid- und Sulfationen des Asche-Gips-Gemisches aufgehoben und somit auch der Eintrag toxischer Al³⁺-Ionen und Schwermetallionen in Gewässer verhindert.

7. Mittel, das sich nach Anspruch 1 für die Waldernährung, Waldsanierung, zur Verbesserung der Bedingungen für eine Neuanpflanzung, allgemein zur Förderung des Baumwachstums und zur Erhaltung der Baumgesundheit und zur Wiederherstellung der Frost- und Dürreresistenz aufgrund der besseren mineralischen Ernährung, insbesondere zur Behebung neuartiger Waldschäden eignet,
dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenaschen Stoffe enthalten, welche ihrer Entstehung nach auf Vegetationsreste aus Waldökosystemen zurückzuführen sind, sowie natürliche Begleitstoffe, sandige oder tonige Anteile, in recht unterschiedlicher Menge, welche die Wirkung der basischen Aschen moderieren und die betreffenden Ökosysteme schonen.
Der Anwendungsbereich beschränkt sich nicht nur auf die geschädigten Wälder Mitteleuropas. Das Mittel kann weltweit das Wachstum von Wäldern und Bäumen verbessern. Zum Wiederaufbau tropischer Regenwälder und zur Fruchtbarmachung von Böden, z. B. in Ländern der Dritten Welt, ist das Mittel auf vielfältige Weise geeignet. Eine solche Verwertung von Rückständen industrieller Prozesse würde nicht nur beitragen, global die Lebensbedingungen der gesamten Biosphäre zu erhalten, sondern auch den Hunger in der Welt zu bekämpfen.
Das Mittel enthält die basischen und sauren Rückstände der Kohlenverbrennung in Verbindung mit dem für die Rauchgasentschwefelung eingesetzten Kalk. Aschen und Gips wirken sich bei sachgemäßer Anwendung günstig auf pflanzliches Wachstum aus. Die Kombination beider Materialien ist geeignet, die Nachteile der Einzelkomponenten: Hohe Basizität und Verhärtung der Aschen, sowie die Löslichkeit des Gipses einzuschränken, beziehungsweise zu vermindern und unerwünschte ökologische Nebenwirkungen gering zu halten.
Weil die durch den basischen Schock bedingten Nachteile einer Aschedüngung in Ökosystemen durch Gipszusatz weitgehend aufgehoben werden können, werden Aschen auch in größeren Mengen als bisher einsetzbar. Damit kann die Rentabilität von Dünge- und Bodenverbesserungsmaßnahmen mit Aschen gesteigert werden. Die Kombination von basischen Düngemitteln mit Gips wirkt schneller und nachhaltiger auf Pflanzen und Böden als die üblichen Kalkungen. Zudem ist der Eintrag an Basenäquivalenten in saure Böden im Fall von Asche-Gips-Gemischen größer als bei Verwendung kohlensaurer Kalke, wenn man bei letzteren das freigesetzte Kohlendioxid, beziehungsweise die Kohlensäure als zweiprotonige Säure, mitberechnet.
Im Vergleich zur Kalkung werden die Humusschichten, insbesondere auf Waldflächen, mehr geschont, weil die basischen Anteile schneller und effektiver in den Mineralboden eindringen, die Baumwurzeln besser erreichen und den Humusboden weniger belasten, als dies durch karbonatische Düngungen der Fall ist. Das Sulfat des Gipses übernimmt hierbei die Funktion eines Kationenschleppers.
Zur Stabilisierung erdrutsch- und erosionsgefährdeter Hangwälder auf mehr oder weniger steilen und geneigten Flächen hügeliger und gebirgiger Regionen können Braunkohlenasche-Gemische an Ort und Stelle zum Zwecke der Befestigung durch Anfeuchten hydraulisch verhärtet werden. Ähnlich wie Zement kann es so zur Stütze des Erdreichs Verwendung finden.

8. Mittel, das dazu beiträgt, die Abwehrfähigkeit von Pflanzen gegenüber Luftschadstoffen, vor allem gegenüber Photooxidantien, wie Ozon und aktivierten Sauerstoffspezies zu fördern, Pigmentbleichungen zu beheben und zu verhindern, sowie die Protein- und Chlorophyllbildung zu begünstigen,
dadurch gekennzeichnet, daß nicht nur Nadel- und Blattvergilbungen, die charakteristischen Symptome der neuartigen Waldschäden, bekämpft, sondern auch Erträge in Forst- und Landwirtschaft gesteigert werden. Die Abwehrfähigkeit von Pflanzen gegenüber Photooxidantien und aktivierten Sauerstoffspezies wird durch die Bildung von Antioxidantien, zu denen Sulfhydril-Schwefelverbindungen (Thiole) gehören, aufgrund der Zufuhr von Schwefel in Form von Sulfat begünstigt. Der pflanzliche Stoffwechsel wird durch die Bildung schwefelhaltiger organischer Verbindungen wie Glutathion, Cystein, Methionin, Ferredoxin, Enzyme, Coenzyme, Cofaktoren und Struktur-Proteine, vor allem von Chloroplastenproteinen, unterstützt.
Das Stickstoff : Schwefel-Verhältnis wird gebessert. Damit ist der Vorteil einer geförderten Proteinsynthese und einer besseren Stickstoff-Verwertung verbunden. Das könnte zunehmende Bedeutung angesichts hoher Stickstoffzufuhr bei gleichzeitig zurückgehenden Schwefeleinträgen über den Luftweg und geringeren Schwefelanteilen in den Düntemitteln erlangen.
Enthalten die Aschen Stickstoff infolge der NO _x -Minderungsmaßnahmen, so kann Stickstoffdünger eingespart werden. Die Eignung für pflanzliche Proteinsynthese in allen Anwendungsbereichen sind in diesem Fall besonders günstig.

9. Mittel, das sich eignet, in allen Bereichen, in welchen pflanzliches Wachstum eine Rolle spielt, insbesondere auch im ökologischen oder biologisch-dynamischen Landbau und in einer umweltfreundliche betriebenen Landwirtschaft, Verwendung zu finden,
dadurch gekennzeichnet, daß in Fort- und Landwirtschaft, im Garten-, Obst-, Gemüse- und Weinbau, in Anpflanzungen, Kulturen, Plantagen zur Nahrungs-, Rohstoff- oder Energiegewinnung, für Bäume und Sträucher im Bereich der Städte und Straßen, vor allem auf verfestigten Böden, zur Landschaftsgestaltung, etwa in Rekultivierungsgebieten als Zusatz zu neuen Böden (Forstkies, Lößlehm) und weiteren Anwendungsbereichen bessere und vielfältigere Wachstumsbedingungen hergestellt werden. In jedem Fall trägt das Mittel zur Förderung von Erträgen durch Zufuhr von wichtigen Pflanzennährstoffen, aber auch zur besseren Nutzung von anderen Düngemitteln, etwa von Stickstoffdünger bei.
So sind günstige Wirkungen und gesteigerte Erträge in allen Intensiv- und Sonderkulturen wie Mais-, Zuckerrrüben-, Kartoffel-, Raps-, Sonnenblumen-, Erdbeer-, Zwiebel-, Möhren-, Spargel-, Erbsen-, Bohnen-, Soja-, Getreide- und im Hopfenanbau, in Zukunft etwa auch bei der Silvikultur oder Aquakultur zu erwarten. Die Gewinnung regenerativer Energieträger unter Ausnutzung des Sonnenlichts durch Pflanzen, die Produktion von Biomasse, die Wasserstoffproduktion mit biologischen Systemen, z. B. durch Mikroorganismen, Algen, Bakterien, Archaebakterien, kann durch den Einsatz dieses Mittels gefördert werden. In der Nähe von Kraftwerken bieten Agrotherm- und Hortithermanlagen Anwendungsmöglichkeiten.
Nachwachsende Roh- und Brennstoffe, sowie Nahrungs- und Futtermittel wie Holz, Zellulose, Stärke, Zucker, Fette, Öle, Alkohole, Eiweißstoffe, auch Algenprotein, Aldehyde und Säuren und eine Vielzahl weiterer industriell verwertbarer oder biotechnologisch von Mikroorganismen (Algen, Bakterien, Pilzen) niederen oder höheren Pflanzen herstellbarer Naturstoffe, etwa zur Herstellung von Medikamenten, lassen sich mit Hilfe von Braunkohlenaschen-REA-Gips-Gemischen einfacher, billiger, mit größerer Ausbeute und umweltschonender gewinnen als dies mit künstlich zusammengesetzten Düngesalzmischungen und Kulturlösungen oft der Fall ist. Ein weiterer Schwerpunkt der Anwendung eröffnet sich im Zierpflanzenbau.
Als Blumendünger eignen sich Braunkohlenasche-REA-Gips- Gemische vorzüglich. Auf Grünflächen, Rasen, Wiesen, Feldern mit Blumen, etwa Tulpenfeldern, Anpflanzungen von Zierpflanzen, Gehölzen, z. B. Baumschulen, Christbaumkulturen könnten die Gemische oder die Komponenten Asche und Gips sinnvoll eingesetzt werden. Auch für die Aqua- und Hydrokultur ergeben sich zahlreiche Verwendungsmöglichkeiten, weil Pflanzen in Gegenwart nahezu gesättigter REA-Gips- Lösungen und in reinem Quarzsand mit REA-Gips verbessertes Wachstum, vor allem auch der Wurzeln aufweisen. Werden saure Humus- und Erdextrakte für die Kultur von Pflanzen verwendet, so ist diesen so viel Kalk oder Braunkohlenasche aus Wirbelschichtfeuerungen, E-Filter-Asche, Flugasche oder TAV-Asche, mit REA-Gips im Verhältnis 4 : 1 bis 1 : 4 vermischt, zuzusetzen (5-20% Gewichtsprozent), bis der pH-Wert neutral oder für die betreffende Pflanze optimal ist.
Steinartig verhärteten Gemischen aus REA-Gips und Aschen als Ionenaustauscher, die ähnliche Eigenschaften wie Zeolithe aufweisen, müßten für die Aqua- und Hydrokultur - soweit nicht bereits vorhanden - pflanzliche Nährstoffe in bereits bekannter Zusammensetzung zugesetzt werden. Werden stickstoffhaltige Asche-REA-Gips-Gemische aus Kraftwerken mit NO _x -Minderungseinrichtungen verwendet, wird dies weniger, beziehungsweise etwa für Kalium oder Phosphat, erforderlich sein. Größere Pellets aus solchem Braunkohlenasche-REA- Gips-Stabilisat können wie Blähtone verwendet, beziehungsweise den Blähtonen als Düngerreserve zugemischt werden. In dem Maße, wie Gips aus den zementartigen verhärteten pelletierten Asche-Gips-Stabilisaten vom Wasser herausgelöst wird, erhöht sich die für einen Ionenaustausch verfügbare innere Oberfläche.

10. Mittel, das zur Sanierung schadstoff- und schwermetallbelasteter Acker- und Waldböden und anderer Nutz- und Kulturflächen sowie zur Förderung der Streßresistenz von Pflanzen auf belasteten Standorten geeignet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß Schadstoffe wie Schwermetalle Kohlenwasserstoffe, Halogenkohlenwasserstoffe, Pestizide, insbesondere Herbizide oder sonstige Rückstände besser abgebaut, mit Hilfe geeigneter Pflanzen aus Böden entfernt oder durch Immobilisierung unschädlich gemacht werden.
Schwefelgaben in Form von Sulfat können die Wachstumsbedingungen von Pflanzen auf schadstoffangereicherten Standorten verbessern. Nach Umwandlung des Sulfat-Schwefels in Sulfid-Schwefel werden toxische Schwermetalle als weitgehend säureunlösliche Metallsulfide gebunden und damit unschädlich gemacht. Nach Einbau des Schwefels in schwefelreiche organische Verbindungen wie Phytochelatine wird die Anpassungsfähigkeit von Pflanzen an Schwermetallbedingungen gesteigert. Allgemein wird die Streßresistenz der Pflanzen durch die ausgewogene mineralische Ernährung, vor allem durch die reichliche Zufuhr von Schwefel, verbessert.
Schwefelverbindungen erhöhen nachweislich die Toleranz von Pflanzen gegenüber Schwermetallen und anderen organischen Schadstoffen, Kohlenwasserstoffen oder Halogenkohlenwasserstoffen wie etwa von Herbiziden oder sonstigen industriellen Rückständen im Boden. Pflanzen, welche zum Zwecke der Bodensanierung angepflanzt werden, können dem Boden bei ausreichender Schwefelernährung mehr Schwermetalle entziehen. Kohlenwasserstoffe und Halogenkohlenwasserstoffe werden in Gegenwart von Schwefelverbindungen in Kombination mit pH-anhebenden basischen Stoffen nach Bodenverbesserungsmaßnahmen durch Anregung des Bodenlebens besser zersetzt und abgebaut.

11. Mittel, das zur Schonung von Ressourcen, zu einem umweltfreundlichen Recycling von REA-Gips und anderen umweltverträglichen Industriegipsen und allgemein zur ökololischen Wiederverwertung von Rückständen aus Braunkohlekraftwerken beiträgt, deren technisch nicht verwertbare Überschüsse sonst ausnahmslos deponiert oder entsorgt werden müßten,
dadurch gekennzeichnet, daß Kalk-, Gips- und Torfressourcen geschont werden, weil Aschen anstelle des Kalkes verwendet und der für die Rauchgasentschwefelung eingesetzte Kalk in Form von Gips weiter genutzt wird. Durch Verwendung von Rauchgasgips oder Recycling-Gips anstelle von Naturgips würden die natürlichen Gipsressorucen geschont.
Weil Braunkohle aus torfähnlichen Vorstufen entstanden ist und eine vergleichbare Elementzusammensetzung hat, würde es der Ressourcenschonung und dem Naturschutz dienlich sein, wenn man Braunkohlenasche-REA-Gips-Stabilisate - eventuell in Verbindung mit einer organischen Komponente, z. B. mit Komposten, Rindenmulch oder Häkselgut - wo dies irgend möglich ist, anstelle von Torf zur Bodenverbesserung einsetzt.

12. Mittel, das geeignet ist, durch Förderung pflanzlichen Wachstums, zum Bodenschutz, zur Substratverbesserung, zur Vermeidung der Bodenverhärtung, Windabtragung und Erosion, zur Begrünung, Rekultivierung und Renaturierung, zum Natur- und Artenschutz beizutragen, weil sanierte Flächen wieder Lebensraum für Tiere und Pflanzen bieten,
dadurch gekennzeichnet, daß durch die Umwandlung schlechter, ungeeigneter, devastierter und armer Substrate, Flächen und Böden in mineralien-, gips- und kalkreiche Standorte vielen Pflanzen, vor allem aber den selten gewordenen Arten günstige Existenzbedingungen geschaffen werden.
Das gilt für Aufschüttungen von steinigem, sandigem, tonigem oder lehmigem Bodenaushub, Erdaushub, Abraum der Braunkohle-, Erz-, Quarz- oder sonstiger Rohstoffgewinnung, im Landschaftsbau, in Rekultivierungsgebieten, an Verkehrswegen, Straßen, Autobahnen, für Halden, Hänge und Böschungen zur Befestigung, zur Verhinderung der Erosion und Staubverwehung. Als Zusatz zu Bauschutt, zur Einarbeitung in bauschuttbelastete Flächen und zur Überdeckung von Bauschuttflächen eignen sich gipsreiche Substratverbesserungsmittel, weil Gips die betonartigen, basen- und kalkreichen Bauschuttmaterialien, vor allem nach teilweiser maschineller Zerkleinerung zu Gesteinsmehlen chemisch aufschließt (Sulfattreiben), so daß Böden für pflanzliches Wachstum entstehen können. Dies gilt prinzipiell auch für andere verhärtete Materialien wie etwa Schlacken, steinige, tonige oder lehmige Bodenaushübe, auf denen pflanzliches Wachstum schlecht oder kaum möglich ist.
Durch Zusatz von Gips zu Aufschüttungsböden wird die Bodenverhärtung und Verfestigung vermindert, weil Gips aufgrund der Hydratbildung den Boden lockert, die Wasserzügigkeit verbessert und nach allmählicher Auswaschung Hohlräume für das Wurzelwachstum entstehen läßt.
Wegen der günstigen Wachstumsbedingungen und der nachweislich guten Wurzelentfaltung auf gipsreichen Substraten eignet sich das Material auch zur Überdeckung von Deponien aller Art, weil so der Wassereintrag in Deponien und damit der Austrag von Schadstoffen eingeschränkt wird.
Denn nicht nur zur Bodenkonditionierung auf allen Nutzflächen, sondern auch zum Natur- und Artenschutz, zur Renaturierung, zur Wiederherstellung von artenreichen Naturflächen, etwa zur Ansiedlung einer zurückgedrängten Vegetation basischer Standorte, wie sie für Gipsböden und stickstoffarme Kalkböden charakteristisch ist, sind Stabilisate aus Braunkohlenasche und Gips geeignet.
Die natürlichen Schwankungen in der Zusammensetzung von Braunkohlenaschen und REA-Gips sind geeignet, unterschiedliche standörtliche Bedingungen für pflanzliches Wachstum zu schaffen. Größere Artenvielfalt und ökologische Diversität wären die Folge. Die Einbeziehung der erdalkalihaltigen Kraftwerksrückstände könnte zur Gesunderhaltung von Natur und Mensch beitragen.
Wenn Asche-Gips-Gemische anstelle von Kalk für den Umweltschutz eingesetzt werden, wirkt sich dies auch vorteilhaft für den Kohlendioxid-Haushalt aus, weil Kohlendioxid von Aschen gebunden, von Kalk aber freigesetzt wird.

13. Mittel zur Sanierung, Wiederherstellung, Qualitätsverbesserung und Aufbereitung von Wässern, Gewässern und Abwässern, zur Säureneutralisation, Beseitigung der Aluminiumtoxizität, Anreicherung von Erdalkalien und Spurenelementen, zur Eliminierung von Phosphat, Stickstoff und organischen Verunreinigungen,
dadurch gekennzeichnet, daß basische Braunkohlenaschen, beziehungsweise Braunkohlenasche-Gips-Gemische und deren Eluate zu den genannten Zwecken verwendet werden. Stark versauerte Gewässer von Flüssen, Seen, Talsperren sind nicht selten durch hohe Gehalte an löslichem Aluminium sowie durch Schwermetalle belastet. Durch Behandlung oder Zusatz der genannten Mittel kann die Säure neutralisiert und die Aluminiumionen als Hydroxide gefällt oder zusammen mit den Schwermetallen an die unlösliche Asche-Matrix, welche ähnliche Ionenaustauschereigenschaften wie Zeolith besitzt, adsorbiert werden. Die Erhöhung der Erdalkaligehalte der Gewässer durch die Behandlung trägt zur Qualitätssteigerung und Förderung der menschlichen Gesundheit bei. Weil stark versauerte und Aluminium-belastete Gewässer oft biologisch praktisch tot sind, bieten sie keinen Lebensraum für Fische, Amphibien, Schnecken, Insekten und Kleinlebewesen. Durch kontrollierte udn wohldosierte Zufuhr von Basen, Erdalkalien und Spurenelementen durch das angegebene Mittel kann dieser Mangel behoben und die Gewässer wieder belebt werden. Eine günstige Wirkung ist gegenüber allen versauerten aquatischen Systemen, gleichgültig ob die Säure durch saure Niederschläge oder andere Gründe, etwa Kontakte mit Sulfidabraum, eingetragen wurde.
Phosphatreiche Wässer, vor allem Abwässer, etwa kommunale Abwässer, können durch Zusatz von basischen Gips-Asche- Gemischen oder deren Eluaten in einem Wirbelbettreaktor bei hohen pH-Werten zur Calciumphosphatabscheidung CaHPO₄ behandelt werden. Zusätzlich können die tonigen und sandigen Bestandteile dem Aktivtonerde-Verfahren entsprechend zur Adsorption von Phosphat am Wirbelbettmedium bei niedrigeren pH-Werten genutzt werden.
Zur Stickstoffeliminierung wird das Wachstum von denitrifizierenden, nitrat- und Ammonium-zehrenden Mikroorganismen etwa Cyanophyceen, Hefen, Bakterien, Algen, Pilzen und höheren Pflanzen durch den Einsatz von Braunkohlenaschen- REA-Gips bei der biologischen Reinigung verschmutzter und eutrophierter Gewässer gefördert und der Stickstoff wie bei allen bisher vorgeschlagenen Düngemaßnahmen besser genutzt, verwertet und so anschließend dem Gewässer entzogen werden.
Die in beiden Fällen, der Reinigung des Wassers von Phosphaten und Nitraten, anfallenden phosphor- und stickstoffhaltigen Rückstände und Sedimente können prizipiell zu Düngezwecken aufbereitet und wiederverwendet werden, sofern sie keine bedenklichen Gehalte an toxischen Stoffen, Schwermetallen oder Halogenkohlenwasserstoffen aufweisen. Zum Beispiel können sie zur Herstellung von Granulaten und Briketts, wie vorgeschlagen, eingesetzt werden. Die Entfernung von Stickstoffverbindungen aus Gewässern und Abwässern trägt zur Wasserreinhaltung und zur menschlichen Gesundheit bei.

14. Mittel zur Verminderung und Verwertung anfallender Müllmengen, zur Herstellung von Komposten, zur Schnellkompostierung organischer Abfälle aus Hausmüll, Garten- und Küchenbetrieben, aus Inhalten "grüner Tonnen", pflanzlicher und anderer organischer Rückstände der industriellen, forstlichen oder landwirtschaftlichen Produktion, etwa von Holz, Mais, Getreide, Obst, Gemüse, Zuckerrüben, Kartoffeln, Weintrauben sowie tierischen Ausscheidungen, Kot, Mist, flüssige Ausscheidungen und tierische Kadaver, eventuell unter Nutzung der hierbei freigesetzten Wärmeenergie,
dadurch gekennzeichnet, daß Braunkohlenaschen oder Braunkohlenaschen- Gips-Gemische als basische, kalkhaltige Komponenten als Kompostierungshilfen zum Abfangen und zur Neutralisation der bei den Dissimilationsvorgängen, Gärung und Atmung, entstehenden Säure verwendet werden. Der pH-Wert ist auf eine optimale Aktivität der mikrobiellen Destruenten (Bakterien, Pilze) einzustellen. Gegenüber der Müllverbrennung oder Deponierung erweist sich dieses Verfahren als umweltfreundlich und raumsparend. Wie bei der Kombination mit organischen Düngestoffen, welche unter Bildung geruchsbelästigender Stoffe wie Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Mercaptane, Putrescin, Cadaverin und anderer Amine mikrobiell zersetzt werden, tragen Aschen und Gips zur Einschränkung der Geruchsbelästigung und damit zur Reinhaltung der Luft bei (siehe Punkt 6). Durch die Anregung der Aktivität bestimmter Mikroorganismen kann in gewissen Grenzen auch ein biologischer Abbau von als Verunreinigungen enthaltenen Problemstoffen wie Resten von organischen Lösungsmitteln, Kunststoffen, Kohlenwasserstoffen und sogar einiger Halogenkohlenwasserstoffe erreicht werden. Gegebenenfalls ist eine entsprechende Beimpfung mit für diese Zwecke geeigneten Mikroorganismen Für diesen Zweck sollten die Materialien in feinteiliger, gemahlener Form und unter ausreichender Sauerstoffzufuhr und Feuchtigkeit vermischt werden.

15. Verfahren zur Herstellung von düngefähigen, bodenverbessernden und pflanzenschutzwirksamen Stabilisaten, von Depotdüngern, von Pflanzennährstoffen und formulierten Pflanzenschutzmitteln (Granulaten, Pellets, Briketts) mit einem sie enthaltenden Düngemittel, Bodenverbesserungsmittel oder Wirkstoff mit geringer und gleichmäßiger Abgabegeschwindigkeit,
dadurch gekennzeichnet, daß Braunkohlenaschen oder Branntkalk mit Gips und gegebenenfalls anderen Düngemitteln und Pflanzenwirkstoffen, etwa Herbiziden, Insektiziden, Fungiziden oder Nematoziden, unter Ausnutzung der puzzolanischen Eigenschaften von Braunkohlenaschen oder Branntkalk zu granulierten oder pelletierten Gemischstabilisaten nach Zugabe einer wäßrigen Komponente verhärten. Wasserlösliche Düngemittel oder Pflanzenwirkstoffe können hierbei in fester Form von der Herstellung der verfestigten Stabilisate zugemischt oder der Anmachflüssigkeit zugegeben werden, beziehungsweise in dieser enthalten sein.
Durch die Einwirkung des Niederschlagswassers werden leicht wasserlösliche Düngesalze und Wirkstoffe langsam nach und nach freigesetzt, stehen den Pflanzen länger zur Verfügung und werden weniger in das Sicker- und Grundwasser gewaschen. Durch den Anteil an zugemischtem Gips kann dieser Prozeß reguliert werden, weil ein höherer Gipsanteil die Freisetzung von Nährstoffen aus den verhärteten Stabilisaten fördert. Nicht wasserlösliche Beimengungen, etwa von organischen Abfällen, sind in feinteiliger bis grober Form vor Zusatz der Anmachflüssigkeit in geeigneter Menge zuzusetzen. Feststoffe, die in einer flüssigen Phase in Form von Gülle, Jauche, Klärwasser oder Schlämmen zugeführt werden, sind in solchen Mengen einzubringen, daß das mitgeführte Wasser die beabsichtigte hydraulische Verhärtung der Gemische aufgrund der puzzolanischen Reaktionen bewirken kann.
Auf diese Weise wird die Geruchsbelästigung vieler Flüssigphasendünger, Miste, Fäkalien und Schlämme stark eingeschränkt und ihre Wirkungsdauer verlängert. Durch die stark basische Wirkung frischer Aschen werden schädliche Keime abgetötet. Ist eine Nachbehandlung, etwa Erhitzen, zur Abtötung eventuell noch vorhandener Keime, erforderlich, so ist dies in der festen Phase oft wirkungsvoller und energiesparender möglich als in der flüssigen. Neben der Herstellung geformter Granulate und Pellets ist es auch im Sinne der Erfindung, das verfestigte Material nach der Verhärtung maschinell zu zerkleinern und größere oder feinere Bruchstücke, je nach Anforderung, zu Düngezwecken zu verwenden.

16. Verfahren zur Melioration saurer Böden, zur Beseitigung der Unterbodenversauerung, zur Förderung des Wurzelwachstums, zur Behebung der Aluminium-Toxizität,
dadurch gekennzeichnet, daß Böden mit kalkhaltigen Mitteln, vorzugsweise mit Braunkohlenaschen oder Braunkohlenaschen- Gips-Gemischen bis etwa zu einem pH-Wert von 5 aufgekalkt werden und die tiefgründige Verbesserung des Bodens durch Gipszusatz oder nachfolgende Gipsdüngung bewirkt wird. Der Anteil an Gips hat sich nach den Böden, der Vorbehandlung, der Form und Menge des Bodenverbesserungsmittels zu richten. Ebenso ist die Zugabe weiterer düngefähiger oder bodenverbessernder Mittel den Ansprüchen der Böden in Anpassung an die zu erreichenden Ziele zu wählen und zu bemessen. Mit Gips ist eine bessere und schnellere Verbesserung der Calcium- Aluminium-Balance mit gefördertem Wurzel- und Tiefenwachstum der Pflanzen als mit kohlensauren Kalken zu erreichen.

17. Verfahren zur Entfernung von Luftverunreinigungen, von sauren Abgasen, insbesondere zur Entschwefelung aus Kraftwerks-, Industrie-, Müll- oder sonstigen Verbrennungsanlagen, sowie zur Neutralisation basischer und saurer flüssiger Abwässer, Ablaugen und Dünnsäuren,
dadurch gekennzeichnet, daß industriell anfallende Basen und Laugen, z. B. Oxid-, hydroxid- oder carbonatreiche Braunkohlenaschen aus allen Braunkohleverbrennungsanlagen, insbesondere aus Anlagen, die nach dem Trockenadditivverfahren arbeiten, sowie wäßrige Extrakte und Eluate derselben zum angegebenen Zweck genutzt werden. Die Zufuhr von Laugen oder Ablaugen, von Ammoniak oder Ammoniak-haltigen Abwässern aus der Industrie oder aus NO _x -Minderungsanlagen kann unter Wiederverwertung von Calciumsulfat- oder Gips-haltigen wäßrigen Lösungen und Suspensionen unter Ausfällung und Abscheidung von Ammoniumsulfat zur Naßentschwefelung und zur Entfernung saurer Luftverunreinigungen erfolgen.
Damit werden gleichzeitig Aschen und Gips teilweise wiederverwertet als auch das für Gewässer problematische Ammoniak unter Bildung von Ammoniumsulfat, einem als Depotdüngemittel geeigneten stickstoffhaltigen Salz, entsorgt. Abwässer, die Säure, Basen oder Salze enthalten, können durch Einbeziehung in den auf Kalk- und Ammoniak-Basis betriebenen Prozeß der Naßentschwefelung entsorgt werden. Eine teilweise Entfernung von Stickoxiden ist unter den Bedingungen einer Ammoniakeinspeisung, Sauerstoffzufuhr und der katalytischen Wirkung von feinverteilten Asche-Bestandteilen möglich.