DE4401278C2

DE4401278C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kultursubstrat

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Publication number: DE4401278C2
Application number: DE4401278A
Authority: DE
Original assignee: Allplant Entw & Marketing GmbH
Current assignee: Allplant Entw & Marketing GmbH
Priority date: 1994-01-18
Filing date: 1994-01-18
Publication date: 1996-02-29
Anticipated expiration: 2014-01-19
Also published as: DE4401278A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kul tursubstrat sowie eine Vorrichtung zum Herstellen des Kultur substrats.

Als Kultursubstrat wird im Gartenbau vorwiegend Torf verwen det. Im biologischen Sinn ist Torf die Humusform der Moore, insbesondere der Hochmoore, die zu den besonders bedrohten Lebensräumen gehören; zahlreiche dort lebende Pflanzen und Tiere füllen die rote Liste der vom Aussterben bedrohten Ar ten. Doch noch immer werden alljährlich durch den Torfabbau etwa 1000 ha Hochmoorfläche allein in der Bundesrepublik Deutschland trocken gelegt und über 8 Millionen Kubikmeter Torf in unseren Gartenanlagen und im Erwerbsgartenbau ver wendet. Bis zu 10 000 Jahre benötigen Moore zu ihrer Entste hung - und in nur wenigen Jahrzehnten werden sie zerstört sein, wenn der Torfabbau nicht gestoppt wird. Der Verzicht, besser der Ersatz, von Torf im Gartenbau und Hobbybereich hilft, die Moore zu erhalten.

Den positiven Wirkungen des Torfes, wie z. B. die Bodenstruk turverbesserung, stehen aber auch einige Nachteile gegen über:

- Torf ist kein Dünger, wie es die Bezeichnung "Düngetorf" vortäuscht; er enthält praktisch keine Pflanzennährstoffe.
- Torf hat einen sehr niedrigen pH-Wert (pH 3-4) und ver sauert somit den Boden. Diese Versauerung führt zu Nährstoffmangel und erfordert wiederum zusätzliche kostspielige, umweltschädliche Düngung.
- Das Wasserspeicherungsvermögen des Torfes ist sehr ge ring. Der Torf verliert sehr schnell seine Feuchtigkeit und liefert dann im Vergleich zu anderen organischen Materialien (Kompost, Rindenmulch) nur sehr geringe Hu musmengen.
- In Sandböden ist die Wirkung durch Torfeinsatz meist sehr schnell erschöpft, während in schweren Lehmböden aufgrund unzureichender Luftzufuhr eine Verkohlung ab laufen kann.
- Besonders wirkungslos ist das Abdecken des Bodens mit Torf, da der Torf gerade an der Oberfläche besonders leicht austrocknet. Die positive Wirkung einer Bodenab deckung kann mittels Torf nicht erreicht werden.

Bis zum heutigen Tage wurden bereits eine Reihe von "Torfersatzprodukten" entwickelt, die einen Teil des Torfes, der für gartenbauliche Zwecke verwendet wird, ersetzen kön nen.

Ersatzstoffe organischer Art:
Rindenprodukte, Komposte, Reisspelzen, Kokosfasern, Baumwollabfälle
Ersatzstoffe mineralischer Art:
Blähton, Blähschiefer, Steinwolle, Sand und Kies, Bims, Lavalite, Perlite, Vermiculite, etc.

Ersatzstoffe synthetischer Art:
Styromull, Hygromull, Kunststoffborsten, etc.

Einige negativen Eigenschaften dieser Produkte machen oft den Einsatz höherer Mischanteile in Kultursubstraten unmög lich. Folgende Kriterien müssen beim Einsatz dieser Produkte berücksichtigt werden:

- Salzgehalt
- Nährstoffgehalt
- Stickstoffestlegung
- Gehalt an Schwermetallen und gesundheitsschädlichen Fa sern (Steinwolle, Kunststoffborsten, organische Schad stoffe)
- Wasserhaltekapazität
- Luftkapazität
- Strukturstabilität
- Ionenaustauschkapazität
- einheitliche Beschaffenheit
- Preis
- Verfügbarkeit
- Transportkosten
- Ökobilanz

Torfersatzstoffe mineralischer und synthetischer Art besit zen meist einen zu hohen Salzgehalt und eine mangelhafte Strukturstabilität; ihr Einsatz führt zu einer starken Stickstoffbindung und einem schlechten Lufthaushalt im Bo den. Synthetische Ersatzstoffe sind zudem meist gesundheits schädlich. Auch die Entsorgung und Rückführung in den biolo gischen Kreislauf bereitet bei mineralischen und syntheti schen Torfersatzprodukten Schwierigkeiten.

Bisher verwendete organische Torfersatzprodukte besitzen ebenfalls Nachteile. Beispielsweise enthält Kompost aus Gar ten- und Küchenabfällen, Müll oder Klärschlamm meist Rück stände von Pflanzenschutzmitteln, Schwermetallen, carcinoge nen Kohlenwasserstoffen, Antibiotika oder anderen Fremdstof fen. Die Herstellung von Kompost ist oft mit üblem Geruch verbunden; weiterhin können die vorstehend genannten Fremd stoffe durch Sickerwasser die Qualität des Grundwassers ne gativ beeinflussen.

Die deutsche Patentschrift DE 39 29 075 C2 beschreibt ein Ver fahren zur Wiederverwertung organischer Abfälle mit dem Ziel der Dauerhumus- und Substratherstellung, bei dem die Abfälle durch Reißen und Schlagen in Faserlängsrichtung zerkleinert, gemischt, befeuchtet und zu einer rottefähigen Tafelmiete im Freien aufgeschichtet werden, und das Tafelmietengut nach Ab sinken der Temperatur auf unter 65°C auf einen anderen Platz umgesetzt wird, wobei das Tafelmietengut nochmals zwangsge mischt, gebrochen und neu strukturiert wird. Dabei werden die organischen Abfälle, nämlich pflanzliche Grünabfälle, wie ins besondere Langgras, Laub, Rasenschnitt, Astwerk, Gehölzschnitt, Blumen, Ernterückstände, Baumstämme, Baumwurzeln und Fried hofsabfälle derart zerkleinert und gemischt, daß ihr C/N- Verhältnis auf 100 : 1 und ihr pH-Ausgangswert auf 8,5 bis 9 ein gestellt wird, die zerkleinerten und gemischten Abfälle auf ei nen Wassergehalt von 60 Vol.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, befeuchtet werden und die umgesetzte Tafelmiete auf einen Was sergehalt bis zu 60% befeuchtet und so lange gelagert wird, bis das C/N-Verhältnis maximal 25 : 1 beträgt und danach der Wasser gehalt auf 22 Vol.-% eingestellt und das Tafelmietengut abge siebt wird. Nach 66 bis 70 Tagen ist die Fermentation in den Tafelmieten so weit abgeschlossen, daß sich das gewünschte C/N- Verhältnis einstellt.

In der deutschen Patentschrift DE 38 43 670 C1 ist ein Verfah ren zur Herstellung von Viehfutter und/oder Mitteln zur Boden verbesserung durch anaerobes oder aerobes Fermentieren von ge gebenenfalls zerkleinerten, umweltstörenden Wasserpflanzen, insbesondere der Wasserhyazinthe beschrieben.

Zusammenfassend wird hervorgehoben, daß kein allgemein ver wendbarer Ersatzstoff auf dem Markt erhältlich war, der auch nur annähernd die gleichen Eigenschaften von Weißtorf be sitzt. Der für ein optimales Pflanzenwachstum wichtige Luft porenanteil bei gleichzeitig hohem Wasserspeicherungsvermö gen wurde mit den bisher bekannten Ersatzprodukten nicht er reicht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand deshalb darin, ein Material zur Verfügung zu stellen, das die we sentlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften von Weißtorf aufweist und darüber hinaus dahingehend verbessert ist, daß es im Vergleich zu Weißtorf beispielsweise einen günstigeren pH-Wert, ein höheres Wasserspeicherungsvermögen, einen höheren Luftporenanteil und Düngergehalt besitzt. Wei terhin sollte die Herstellung des Materials auf eine umwelt freundliche Weise, kostengünstig und standardisierbar mög lich sein.

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstel len eines Kultursubstrates aus organischem Ausgangsmaterial bereit. Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die folgenden Verfahrensschritte:

a) Herstellen von Biomasse durch Zerkleinern von Staudenknöterich-Pflanzen, C₄-Pflanzen oder Pflanzen aus den Gattungen Cannabis und/oder Dicksonia und
b) Schnellfermentierung der gemäß a) erhaltenen Biomasse.

Das Ernten und Zerkleinern der frischen oder abgereiften Nutzpflanzen kann mittels landwirtschaftlicher Maschinen, wie beispielsweise solchen mit einem reihenunabhängigen Maisgebiß durchgeführt werden. Vorzugsweise werden die Pflanzen anschließend gehäckselt, zerfasert oder gemahlen. Zu diesem Zweck können beispielsweise Trommelhacker, Trom melreißer, Scheibenhacker, Hammermühlen, Doppelstrommühlen, drucklose oder Druckrefiner, Markseparatoren, Rindenmühlen, Spanaufteiler, Deckschichtmühlen, Hackschnitzelzerspaner, Schlagzerspaner und ähnliche Maschinen, die zum Aufschluß von Hackschnitzeln, Spänen und Einjahrespflanzen geeignet sind, verwendet werden.

Für die Herstellung von Kultursubstrat ist Staudenknöterich (Polygonum sachalinense, Reynoutria sachalinense oder Reynoutria japonica) besonders geeignet. Der Staudenknöte rich wurde Mitte des vorherigen Jahrhunderts aus Südsachalin - einer Insel vor der Ostküste Rußlands - als Zier- und Fut terpflanze nach Europa eingeführt. Seitdem kommt er mit ei ner verwandten Art, dem japanischen Staudenknöterich, oft verwildert an Bachläufen oder Waldrändern vor. Der Vorteil einer Verwendung von Staudenknöterich liegt darin, daß die ser schnell nachwächst und mit herkömmlichen landwirtschaft lichen Maschinen ohne hohen Energieverbrauch geerntet werden kann. Bisher bekannte und verwilderte Staudenkulturen er reichten einen Ertrag von 50-150 Tonnen Frischbiomasse pro Hektar und Jahr. Ein weiterer Vorteil ist, daß beim Anbau von Staudenknöterich keine Pflanzenschutzmittel eingesetzt werden müssen, da bisher keine Schädlinge bekannt sind.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es gelungen, unter Verwendung von Colchizin eine Chromosomenzahlvermehrung (Polyploidisierung) bei Staudenknöterich zu erreichen, wo durch es ermöglicht wurde, besonders ertragreiche Sorten an zubauen. Durch Anbau von polyploidem Staudenknöterich wird ein Ernteertrag von 200 bis 500 Tonnen Frischbiomasse pro Hektar und Jahr erhalten. Im folgenden wird beschrieben, wie eine Polyploidisierung bei Staudenknöterich erreicht wurde:

1. Von Testfeldern wurden kräftige und frostresistente Staudenknöterich-Pflanzen ausgewählt; diese Pflanzen sind das Ausgangsmaterial für die in vitro-Vermehrung und für genetische Untersuchungen.
2. Zum Anlegen einer Sterilkultur wurden junge Sprossen in einer 1%-igen Natriumhypochloridlösung sterilisiert.
3. Mit Hilfe eines Mikroskops wurden die Meristeme der Pflanzen entnommen und steril auf ein Medium (Tabelle 1) gebracht. Da 80 bis 90% der entnommenen Meristeme nicht steril sind, werden diese Kulturen in den Rea genzgläsern bzw. Kulturgefäßen von Pilzen oder Bakte rien überwuchert. Um einige sterile Ausgangspflanzen zu erhalten, müssen tausende von Meristemen entnommen und kultiviert werden.
4. Sterile Meristeme wurden anschließend auf unterschied lichen Medien weitervermehrt, wodurch eine optimale Vermehrungsrate bestimmt wurde. Auf diese Weise wurden innerhalb von ca. 6 bis 12 Monaten Klone für die wei tere Vermehrung aufgebaut.
5. Die Vermehrung der Chromosomen wurde durch Zugabe von Colchizin in das Wachstumsmedium induziert. Colchizin ist ein Inhaltsstoff der Herbstzeitlose (Colchicum annuum), welcher als Mitosehemmstoff wirkt. Colchizin wurde in Wasser gelöst und filtersterilisiert, da es thermolabil ist. Die Konzentration der Colchizinlösung lag im Bereich von 0,01 bis 0,50 Gew.-%.
6. Bei Verwendung einer stark konzentrierten Colchizinlö sung war die Behandlungszeit sehr kurz, bei Verwendung einer schwach konzentrierten Lösung wurde die Behand lungszeit dementsprechend verlängert.
7. Nach der Behandlung wurden die Pflanzen mit sterilem Wasser gewaschen, um die verwendeten Chemikalien zu entfernen. Anschließend wurden die Meristeme auf ein Kulturmedium in einem verschließbaren Kulturgefäß ge setzt und unter künstlichem Licht (2000-2500 Lux, 16 Stunden) bei geeigneter Temperatur (25 +/- 1°C) und Luftfeuchtigkeit (50% rel. Luftfeuchtigkeit) kulti viert.
8. Da Colchizin hochgiftig ist, überlebten nur wenige Me risteme diese Behandlung und von diesen hatten wiederum nur einige eine erhöhte Chromosomenzahl.
9. Jede Pflanze wurde mittels eines Cytometers untersucht. Anhand der Anzahl der Stomata und der Chloroplasten in den Zellen der Cuticula konnte festgestellt werden, ob sich die Chromosomenzahl der Pflanzenzellen verändert hatten. Polyploide Pflanzen besitzen bedeutend mehr dieser Komponenten. Weiterhin kann man eine Polyploidi sierung aufgrund einer Vergrößerung der Epidermiszellen im Vergleich zu diploiden Zellen erkennen.
10. Eine Untersuchung der Wurzelspitzen ergab eindeutige Ergebnisse. Hierzu wurden die Chromosomen der Test pflanzen eingefärbt. Die Chromosomen spiralisieren sich in einem Ausmaß, daß sie unter dem Mikroskop gezählt werden können.
11. Polyploide Pflanzen bzw. Pflanzenteile wurden weiter vermehrt und nach entsprechender Kultivierungszeit als Setzlinge auf Felder ausgebracht.

Zusammensetzung eines Nährmediums für die Vermehrung von Meristemen von Staudenknöterich- und C₄-Pflanzen
CaCl₂·2 H₂O
440 mg/l
KH₂PO₄	170 mg/l
KNO₃	1900 mg/l M S Macro
NH₄ NO₃	1650 mg/l
MgSO₄·7 H₂O	370 mg/l
CoCl₂·6 H₂O	0,025 mg/l
Na₂ MoO₄·2 H₂O	0,25 mg/l
CuSO₄·5 H₂O	0,025 mg/l
KJ	0,83 mg/l M S Micro
H₃ BO₃	6,2 mg/l
MnSO₄·4 H₂O	22,3 mg/l
Zn SO₄·7 H₂O	8,6 mg/l
Na₂·EDTA	37,2 mg/l
FeSO₄·7 H₂O	27,8 mg/l
Nicotinsäure	0,50 mg/l
Pyridoxine (Vitamin B₆)	0,50 mg/l
Thiamine (Vitamin B₁)	1,0 mg/l
Zucker	30,0 g/l
Agar-Agar	6,5 g/l
BAP (6-Benzyl-aminopurin)	2,0 mg/l
NAA (1-Naphthylessigsäure)	0,01 mg/l
GA3 (Gibberillinsäure)	1,0 mg/l
Adeninsulfat	80,0 mg/l

Zur Polyploidisierung von Staudenknöterich kann auch Acenaphten verwendet werden. Da Acenaphten nicht wasserlös lich ist, werden Kristalle dieser Substanz ungelöst auf den Vegetationspunkt der Meristeme aufgebracht. Außerdem werden die zu behandelnden Pflanzenteile unter Glasglocken ge stellt, deren Innenseiten ebenfalls mit Acenaphten-Kristal len belegt sind.

Unter der Glasglocke bildet sich in Abhängigkeit von der Temperatur ein Dampfdruck der sublimierten Substanz, von dessen Höhe die Behandlungsdauer abhängt.

Staudenknöterich-Pflanzen, die hohe Biomasseerträge liefern, können auch durch gezielte Selektion spontan mutierter Pflanzen bzw. Pflanzenteile erhalten werden.

Vorzugsweise einsetzbar in das erfindungsgemäße Verfahren sind weiterhin C₄-Pflanzen.

Als C₄-Pflanzen werden eine Reihe von Pflanzenarten bezeich net, die sich durch hohe Photosyntheseraten auszeichnen. Diese beruhen auf einer effektiven Kohlendioxid-Verwertung, auch bei geringem CO₂-Angebot. Das erste nachweisbare Reak tionsprodukt ist ein C₄-Körper (Oxalacetat, Malat, Aspartat) im Gegensatz zu dem C₃-Körper 3-Phosphoglycerinsäure bei den C₃-Pflanzen. Die Morphologie der C₄-Pflanzen unterscheidet sich zu derjenigen der C₃-Pflanzen darin, daß die assimilie renden Zellen bei den C₄-Zellen kranzartig um die Blattge fäßbündel angeordnet sind, während diese bei den C₃-Pflanzen üblicherweise geschichtet sind.

Zu C₄-Pflanzen, die für das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet sind, gehören Pflanzen aus den folgenden Gattungen:
Sorghum, Miscanthus, Andropogon, Coelorhachis, Coix, Cymbo pogon, Echinoloa, Erianthus, Hyparrhenia, Leptochloa, Panicum, Paspalum, Pennisetum, Saccharum, Schizachyrum, Spartina, Sporobolus, Themeda, Thripsacum, Vetiveria und Zea.

Als besonders bevorzugt werden die zu der Pflanzengattung Sorghum gehörenden Arten angesehen:
Sorghum allmum, Sorghum halapense, Sorghum versicolor, Sorghum bicolor (Sorte CV-Silk), Sorghum bicolor var. arundinacaeum, Sorghum bicolor var. verticilliflorum, Sorghum caucasicum, Sorghum drummondii, Sorghum giganteum, Sorghum milliaceum, Sorghum milliaceum var. parvispiculum, Sorghum nidium, Sorghum pugionifolium, Sorghum serratum, Sorghum stapffii, sorghum sudanense, Sorghum vulgare, Sorghum zizanioides und Sorghum adans.

Durch jahrelange Auslese auf Versuchsfeldern ist es gelun gen, die wichtigsten Sorten der Pflanzenarten Sorghum all mum, Sorghum bicolor (Sorte: CV-Silk), Sorghum halapense für das europäische Klima winterfest zu züchten. Am besten eig nen sich für die erfindungsgemäße Herstellung von Kultur substrat stark markhaltige C₄-Pflanzen.

Um besonders ertragreiche C₄-Pflanzen zu erhalten, können die vorstehend für Staudenknöterich beschriebenen Poly ploidisierungsmethoden durchgeführt werden. Da C₄-Pflanzen zu den Monokotyledonen gehören, deren Spitzenmeristem durch Blätter gut geschützt ist, schneidet man im Keimpflanzensta dium die Koleoptile kurz über dem Spitzenmeristem ab und trägt das Colchizin auf den Torso auf. Der Blattapparat wird nach wenigen Tagen durch das Nachwachsen junger Blätter wie der aufgebaut.

Im Fall der C₄-Pflanzen können auch angekeimte Samen in Petrischalen für etwa 3 bis 4 Stunden einer dünnen Schicht Colchizinlösung ausgesetzt werden. Die günstigste Konzentra tion der wäßrigen Colchizinlösung ist artabhängig. Sie schwankt bei C₄-Gräsern zwischen 0,05-0,4%. Die Samen müssen während der Behandlung - vor allem bei einer längeren Applikation von Colchizin - regelmäßig beobachtet werden. Bei auftretender Wurzelverdickung ist die Behandlung abzu brechen. Danach werden die Samen gründlich gewaschen und in Pikierkästen ausgesät.

Aufgrund der fasrigen Grundstruktur sind Pflanzen aus den Gattungen Cannabis (Hanf) und Dicksonia ebenfalls sehr gut geeignet für das erfindungsgemäße Verfahren.

Besonders hervorgehoben wird die Verwendbarkeit von Pflanzen der folgenden Arten:
Cannabis sativa, Cannabis sativa ssp. indica, Cannabis sativa ssp. sativa, Cannabis sativa ssp. sativa gigantea (var. chinensis), Cannabis sativa ssp. sativa (Dc., Cannabis gigantea Del. ex. Vilm; Riesenhanf).

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit den zu den Baumfarnen gehörenden Pflanzen der Gattung Dicksonia, insbesondere der Art Dicksonia gigantea, durchgeführt werden.

Der Ausdruck "Schnellfermentierung" bedeutet, daß das erfin dungsgemäße Kultursubstrat in einem wesentlich kürzeren Zeitraum hergestellt werden kann im Vergleich zu einer na türlichen Kompostierung, welche etwa 4 bis 12 Monate dauert. Die Herstellungsdauer kann durch das erfindungsgemäße Ver fahren auf 2 Tage bis etwa 6 Wochen reduziert werden.

Um die Fermentierung der Biomasse zu beschleunigen, werden vorzugsweise Fermentierhilfsmittel zugemischt.

Besonders geeignet als Fermentiermittel sind Bakterien, Pil ze, die als Pilzsporen zugesetzt werden können, und/oder En zyme. Bakterien, die zu den Gattungen Bacillus und Microbac terium gehören, insbesondere die Arten Bacillus alcalo philus, Bacillus licheniformis und Bacillus subtilis eignen sich für die Kultursubstratherstellung. Da während des Fer mentierens der Biomasse die Temperatur bis auf 98°C anstei gen kann, ist die Zugabe von thermophilen Bakterien vorteil haft. Mikroorganismen enthaltende Präparate, die als Kom postzusätze kommerziell erhältlich sind, können in das er findungsgemäße Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise ist das von der Firma Dr. Heinrich Propfe, Chem. Fabrik GmbH, Mannheim, vertriebene Mikroorganismenkonzentrat Bio rott® für die erfindungsgemäße Schnellfermentierung der Bio masse gut geeignet. Bakterien können auch durch Zugabe von Gartenerde eingebracht werden.

Weiterhin können Pilze bzw. Hefen, die zu den Gattungen Aspergillus, Rhizopus, Trichoderma und Saccharomyces, insbe sondere die Arten Aspergillus oryzae, Aspergillus niger, Trichoderma longibrachiatum und Saccharomyces cerevisiae eingesetzt werden. Die Zugabe von Champignonmycel zur Bio masse ist besonders vorteilhaft.

Die Zumischung von Bakterien, Pilzen und/oder daraus iso lierten Enzymen dient dazu, die Biomasse schnell zu zerset zen. Eine zusätzliche Zugabe von Zucker oder Melasse, ein preiswertes Abfallprodukt aus der Zuckerherstellung, führt zu einer schnellen Vermehrung der Zersetzungsbakterien bzw. -pilze. Durch die Zumischung einer Zuckerlösung steigt die Temperatur im Fermenter sehr schnell bis auf 70°C und dar über an. Die erhöhten Temperaturen führen zu einer Abtötung pathogener Keime in der Biomasse.

Die vorzugsweise Zumischung von Fermentierhilfsstoffen anor ganischer Natur kann die Qualität des Kultursubstrats weiter verbessern. Beispielsweise binden Gesteinsmehle übermäßige Nässe und tragen wesentlich zu einer schnellen Vererdung der Biomasse bei. Eine Zugabe von quervernetztem Polyacrylamid granulat (z. B. Polywater-Agua-Plus® der Firma Polyplant GmbH, Xanten) führt zu dem besonderen Vorteil, daß während des Fermentiervorgangs Feuchtigkeit in der Biomasse zurück gehalten und so ein Austrocknen der Biomasse verhindert wird. Auch das Austrocknen des fertigen Kultursubstrats und das Zusammenfallen des Kultursubstrats in den Kulturgefäßen werden durch quervernetztes Polyacrylamidgranulat verzögert bzw. verhindert. Weitere anorganische Fermentierhilfsstoffe, die vorzugsweise zugesetzt werden können, sind Tonmineral mischungen, Calcium-Montmorillonit, mikronisiertes Bruch glas, Lavagesteinsmehl, Urgesteinsmehl, Thomasmehl, Koral lenalgenkalk, Thomaskali®, Rohphosphat-microfeiner Konver terkalk und Calciumsulfatdihydrat.

Tonmineralmischungen fördern die Ton-Humus-Komplexbildung, wobei darin enthaltene Erdalkalisalze aus der Biomasse durch die Fermentierung freigesetzte Huminsäuren als neutrale, wasserunlösliche Erdalkali-Humate stabilisieren.

Die oben genannten Fermentierhilfsstoffe können beispiels weise in flüssiger Form oder als Pulver zu der Biomasse zu gesetzt werden.

Vor oder während der Schnellfermentierung können vorzugs weise weitere fermentierbare bzw. kompostierbare Zusatz stoffe zugemischt werden. Solche Zusatzstoffe können ausge wählt werden aus Rinde, Sägemehl, Papier, Kartonagen, Müll, Küchenabfälle, Gartenabfälle, wie Laub und Rasenschnitt, Hühnerkot, Hühner-Tiefstreu, Jauche, Gülle, Schweine- und Rindermist, Stroh, Heu, Schlachthausabfälle, Klärschlämme, Reste der Fruchtsaftherstellung, wie insbesondere Trauben trester und Apfeltrester, Faserabfälle, wie insbesondere Baumwolle, Flachs, Hanf und Jute, Zuckerrübenschnitzel, Reisspelze sowie sämtliche organische Biomasse, die zum Kompostieren bzw. Fermentieren geeignet ist.

Es wird hervorgehoben, daß zusammen mit der erfindungsgemä ßen Biomasse aus zerkleinerten Nutzpflanzen, insbesondere Staudenknöterich- oder C₄-Pflanzen, auch Stallmist (Rinder-, Schweine-, Hühner- oder Pferdemist) fermentiert werden kann. Das Ausbringen von nicht-fermentiertem Stallmist auf Acker böden bringt verschiedene Probleme mit sich. Die wichtigsten negativen Auswirkungen seien hier kurz zusammengestellt:

- Stapelmist schadet aufgrund des Gehalts an schädlichen Stoffen (Indol, Skatol, Putrescin, Cadaverin, etc.) die Pflanzenwurzeln;
- beim Abbau von frischer organischer Substanz durch Mi kroorganismen werden wurzelhemmende Substanzen freige setzt;
- Stapelmist enthält lebensfähige Unkrautsamen und Krank heitserreger;
- durch faulenden Mist werden Schädlinge und Insekten an gelockt, wie z. B. Kartoffelkäfer;
- Stapelmist kann infolge einer "Ionenkonkurrenz" die Mi neralstoffaufnahme der Pflanzen hemmen.

Erst die gleichzeitige Fermentierung von Stallmist und zer kleinerten Nutzpflanzen ergibt ein Kultursubstrat, das be denkenlos zur Düngung verwendet werden kann.

Weitere vorzugsweise verwendbare Kompostierhilfsstoffe um fassen Kräuterpräparate, Schafgarbe, Kamille, Brennessel, Beinwell, Löwenzahn, Baldrian, Eichenrinde und sonstige Kräuter bzw. pflanzliche Bestandteile, die einen Stickstoff verlust reduzieren oder eine eventuelle Fäulnisbildung ver hindern.

Die Zugabe von Brennessel- oder Beinwellextrakten ist dann vorteilhaft, wenn der Stickstoffgehalt der zu fermentieren den Biomasse zu gering ist.

Die vorzugsweise Zumischung der vorstehend genannten kompo stierbaren Zusatzstoffe kann in Abhängigkeit des Kohlen stoff/Stickstoff-Verhältnisses (C/N-Verhältnis) erfolgen. Optimal ist ein C/N-Verhältnis im Bereich von 20 bis 30 im Ausgangsmaterial. Je besser es gelingt, dieses Verhältnis vor bzw. während des Schnellfermentierens der Biomasse ein zustellen, desto besser und rascher verläuft der Rottevor gang. Die folgende Tabelle 2 zeigt das C/N-Verhältnis eini ger kompostierbarer Zusatzstoffe.

C/N-Verhältnis einiger kompostierbarer Zusatzstoffe
kompostierbarer Zusatzstoff
C : N
Rinde\|120 : 1
Sägemehl	bis 500 : 1
Papier-Karton	350 : 1
Müll	35 : 1
Küchenabfall	40 : 1
Gartenabfall	40 : 1
Laub	50 : 1
Rasenschnitt	20 : 1
Ried, Schilf, C₄-Pflanzen	20-50 : 1
Hühnerkot	10 : 1
Hühner-Tiefstreu	15 : 1
Jauche	2 : 1
Gülle	10 : 1
Rindermist	25 : 1
Stroh (Roggen, Hafer)	60 : 1
Stroh (Weizen, Gerste)	100 : 1
Traubentrester	30 : 1
Schlachthausabfall	16 : 1
Klärschlamm	20 : 1
Polygonum sachalinense	30 : 1

Die nachstehende Tabelle 3 zeigt den Gehalt an Stickstoff, Phosphat, Kalium und Calcium für einige kompostierbare Zusatzstoffe, für Staudenknöterich und einige C₄-Pflanzen.

Tabelle 3

Die Fermentierungsdauer und die Menge der vorzugsweise zuzu mischenden Kompostierhilfsstoffe hängt davon ab, zu welchem Zweck das erfindungsgemäße Kultursubstrat verwendet werden soll. Wenn das Kultursubstrat als Mulchmaterial oder Biodün ger verwendet werden soll, ist es bereits nach einer sehr kurzen Fermentierungsdauer einsatzfähig, nämlich dann, wenn die Hitzephase im Fermenter am Abklingen ist. Das wichtigste Kriterium für die Einsatzfähigkeit des Kultursubstrats ist in diesem Fall die Geruchsfreiheit des Materials. Wenn beispielsweise Rindermist als fermentierbarer bzw. kompo stierbarer Zusatzstoff verwendet wird, kann die Schnellfer mentierung zu einem Zeitpunkt beendet werden, an dem kein typischer Mistgeruch mehr wahrnehmbar ist.

Beim Einsatz des Kultursubstrats als Dünger genügt meistens eine optische Kontrolle. Wenn der Inhalt des Fermenters ab gekühlt ist und eine krümelige Struktur aufweist, kann das Kultursubstrat zum Untermischen im Gartenboden und auf Feld flächen eingesetzt werden.

Im folgenden werden einige Untersuchungsmöglichkeiten be schrieben.

1. Kressetest

Kultursubstrat von hoher Qualität liegt dann vor, wenn Kres sesamen und -wurzeln nicht mehr geschädigt werden. Im allge meinen ist es ausreichend, das Wachstumsergebnis von Kresse als Einheitsmaßstab zugrundezulegen. Dabei wird eine flache Schale mit den ungefähren Abmessungen 40×25×6 cm mit dem zu prüfenden Kultursubstrat gefüllt und mit 10 g Kressesamen besät. Am 2. und 4. Tag wird das verbrauchte Wasser ersetzt. Am 6. Tag wird die Kresse geschnitten und gewogen. Eine Aus beute von 60 bis 100 g ist gut, ein Ergebnis von 30 g noch ausreichend. Der Kressetest ist einfach und aussagekräftig, benötigt aber zumindest 6 Tage, um ein Ergebnis zu erhalten.

2. Schnelltest

Falls man schnelle Ergebnisse während des Fermentiervorgangs benötigt, sollte man sich der folgenden Schnellmethode be dienen:

Dabei wird mittels eines Prüfsets der Gehalt von Nitrat, Nitrit, Ammonium, Sulfid sowie der pH-Wert bestimmt. Um die einzelnen Inhaltsstoffe bestimmen zu können, muß zunächst eine Extraktionslösung hergestellt werden. Dazu werden 7 bis 8 g Kaliumchlorid abgewogen. Diese Menge gibt man in eine 1 l-Flasche und füllt diese mit destilliertem Wasser auf. Für die Probenaufbereitung werden 100 g fermentierte Biomas se abgewogen und zu 100 ml Extraktionslösung gegeben, worauf etwa 2 Minuten gerührt wird. Danach wird die Suspension da durch filtriert, daß ein zweifach gefalteter Rundfilter in das Gefäß mit der Suspensionslösung gesteckt wird, so daß die Filtration von "außen nach innen" erfolgt. Die in dem so erhaltenen Filtrat befindlichen Nitrat-, Nitrit-, Ammonium- und Sulfidmengen, sowie der pH-Wert, können unter Zuhilfe nahme von üblichen Teststäbchen (erhältlich beispielsweise von der Firma Merck, Darmstadt) bestimmt werden.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Kul tursubstrat sollte die folgenden Werte aufweisen:

Nitrat
<500 mg/kg
Nitrit	0 ppm
Sulfid	0 ppm
Ammonium	0,25-2,0 ppm
pH	7 bis 8

In einem weiteren vorteilhaften Verfahrensschritt kann vor oder während der Schnellfermentierung die Biomasse zumindest zeitweise mit Wasser befeuchtet werden. Insbesondere ist es hierbei von Vorteil, wenn dem Wasser flüssige Fermentier hilfsmittel und/oder flüssige kompostierbare Zusatzstoffe zugemischt werden. Durch das Trägermedium Wasser können die flüssigen Fermentierhilfsmittel und/oder flüssigen kompo stierbaren Zusatzstoffe in feinerer Dosierung zugeleitet werden.

Um ein Kultursubstrat zu erhalten, das einen im wesentlichen gleichmäßigen Fermentationszustand aufweist und mit geringe rem Zeitaufwand herstellbar ist, kann während der Schnell fermentierung die Biomasse zumindest zeitweise vermischt und/oder verwirbelt werden.

Während der Schnellfermentierung kann weiterhin die Biomasse zumindest zeitweise durch Einblasen von Luft belüftet und/oder verwirbelt werden. Diese Maßnahme trägt auch zur Beschleunigung des Fermentationsvorgangs bei.

Um insbesondere in der Startphase die Schnellfermentierung voranzutreiben, kann während der Schnellfermentierung der Biomasse zumindest zeitweise Wärme zugeführt werden. Zu Be ginn der Fermentierung sollte das Ausgangsmaterial eine Tem peratur von 20°C bis 25°C besitzen.

Ein weiterer Regelmechanismus für die Schnellfermentierung kann darin bestehen, daß während der Schnellfermentierung der Biomasse zumindest zeitweise Wärme entzogen wird. Hier durch wird verhindert, daß bei bestimmten Prozeßphasen zu hohe Stautemperaturen im Inneren eines Fermentes auftreten.

Damit die Fermentationsbedingungen im wesentlichen exakt eingehalten werden können, ist es weiterhin von Vorteil, wenn während der Schnellfermentierung die Biomasse zumindest zeitweise entwässert wird.

Das nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Kultursubstrat weist die wesentlichen chemischen und physi kalischen Eigenschaften von Weißtorf auf, abgesehen von des sen niedrigem pH-Wert und fehlendem Düngergehalt, und ist somit ein Torfersatz von ausgezeichneter Qualität. Das er findungsgemäße Kultursubstrat ist stabil, samen- und wurzel verträglich. Pflanzen können direkt in das erfindungsgemäße Substrat eingesät oder eingepflanzt werden; Einschränkungen wie sie beim zur Zeit im Handel erhältlichen Komposthumus nötig waren, sind bei Verwendung des erfindungsgemäßen Kul tursubstrates gegenstandslos: Durch die standardisierbare, umweltfreundliche Herstellungsweise wird ein Kultursubstrat von reproduzierbarer Qualität erhalten, das auf nachwachsen den Rohstoffen basiert.

Besonders hervorzuheben ist, daß ein ausgehend von Stauden knöterich hergestelltes Kultursubstrat Stoffe enthält, die darin eingetopfte Pflanzen kräftigen und vor einem eventuel len Pilzbefall, wie Mehltau oder Nelkenrost und der bakteri ellen Krankheit Feuerbrand, schützen. Pflanzen, die in die ses Kultursubstrat eingetopft wurden, weisen bestimmte Stoffwechselveränderungen auf. Bereits wenige Stunden nach dem Eintopfen steigen die Konzentrationen verschiedener En zyme in den Pflanzen an. Dazu gehören die Chitinasen, die Bestandteile der Pilzzellwand abzubauen vermögen. Daher liegt die Vermutung nahe, daß diese Stoffwechselprodukte maßgeblich an der Abwehr der Pflanzen gegen Pilzbefall be teiligt sind. Auch andere Enzyme werden vermehrt produziert, die weitere Abwehrreaktionen der Pflanzen bewirken können. Insgesamt ist der Wirkmechanismus, der der durch das erfindungsgemäße Substrat induzierten Resistenz zugrunde liegt, sehr kompliziert und noch nicht in allen Einzelheiten geklärt.

Das erfindungsgemäße Kultursubstrat besitzt ein Wasserhalte vermögen von bis zu 270%. Dagegen besitzen beispielsweise Holzfasern nur ein Wasserhaltevermögen von 30% bis 50%. Wei terhin enthält das erfindungsgemäße Substrat alle wichtigen Nährstoffe, so daß darin eingetopfte Pflanzen in der An fangsphase nicht gedüngt werden müssen. Die Stickstoff, Phosphor und Kalium enthaltenden, verwertbaren Hauptnähr stoffe liegen in ausgeglichener Form vor und der pH-Wert liegt bei 7.

Das erfindungsgemäße Kultursubstrat kann als solches als Pflanzensubstrat oder als Zusatz in gängigen Kulturerden verwendet werden, wodurch deren Wasserhalte- und Durchlüf tungsvermögen verbessert wird. Das Substrat ist weiterhin als Anzuchterde zur Herstellung von Preßtöpfen und Quellan zuchttöpfen und für eine Verwendung im Freiland bestens ge eignet.

Weiterhin soll für eine Vorrichtung zum Herstellen von Kul tursubstrat, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, Schutz begehrt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen im wesentli chen geschlossenen Fermenter, in den zerkleinerte Biomasse einfüllbar ist und in dem eine Durchmischvorrichtung zum Durchmischen und/oder Verwirbeln der Biomasse angeordnet ist. Weiterhin ist im Bodenbereich des Fermenters eine zum Inneren des Fermenters mit einem Gitter abgedeckte Ventila toranordnung als Durchmischvorrichtung angeordnet, die be vorzugt Frischluft zum Verwirbeln der Biomasse in den Fermenter einbläst. Die Vorrichtung hat den Vorteil, daß das oben erwähnte Kultursubstrat in einer relativ kurzen Zeit und mit einem im wesentlichen gleichmäßigen Fermentations grad ausgebracht werden kann. Diese Bedingungen sind not wendig, damit das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her gestellte Kultursubstrat überhaupt erst einem kommerziellen Zweck zugeführt werden kann.

Um insbesondere bei Großanlagen den Verfahrensablauf zu ver einfachen und zu beschleunigen, kann dem Fermenter eine För deranlage zum Befüllen des Fermenters über eine Füllöffnung zugeordnet sein. Die Förderanlage kann entsprechend den Pro zeßerfordernissen kontinuierlich oder diskontinuierlich be trieben werden.

Unnötige Transportwege können bei dem erfindungsgemäßen Ver fahren vermieden werden, wenn der Förderanlage eine Zerklei nerungsvorrichtung zum Herstellen gehäckselter und/oder zer faserter und/oder gemahlener Biomasse zugeordnet ist. Die zerkleinerte Biomasse kann bei dieser Anordnung von der Zer kleinerungsvorrichtung sofort auf die Förderanlage ausge bracht werden. Zum Zudosieren von Fermentierhilfsstoffen und/oder kompostierbaren Zusatzstoffen kann dem Fermenter und/oder der Förderanlage in einer weiteren günstigen Anord nung eine Dosiereinrichtung zugeordnet sein. Durch eine sol che Maßnahme läßt sich die Vorrichtung zu einem großen Teil automatisieren und somit effektiver gestalten. Hierbei ist es weiterhin günstig, wenn dem Fermenter eine Entnahmevor richtung zum Entnehmen von im wesentlichen fertigem Kultur substrat aus dem Fermenter über eine Entnahmeöffnung zuge ordnet ist.

Damit die Befeuchtung der Biomasse im Fermenter im wesentli chen gleichmäßig und geregelt abläuft, kann der Fermenter eine Bewässerungsvorrichtung aufweisen. Von besonderem Vor teil kann es dabei sein, wenn die Bewässerungsvorrichtung in der Durchmischvorrichtung integriert ist. Wenn die Durch mischvorrichtung gleichzeitig als Bewässerungsvorrichtung dient, wird Feuchtigkeit im wesentlichen gleichmäßig unter die Biomasse gemischt. Hierdurch läßt sich in relativ kurzer Zeit ein gleichmäßiger Feuchtigkeitsgrad innerhalb des Fer menters einstellen.

Zum Bilden eines isolierenden Wandzwischenraumes kann der Fermenter eine Doppelwandung aufweisen, wobei die Wandteile voneinander beabstandet sind. Die Doppelwandung bietet auch die Möglichkeit, daß Innen- und Außenwand z. B. aus verschie denen Materialien gefertigt sein können, damit z. B. die In nenwand beständig gegen den Fermentationsprozeß und die Au ßenwand z. B. beständig gegen Witterungseinflüsse ist.

Damit die Prozeßwärme nicht als verlorene Wärme nach außen abgestrahlt wird, können die Fermenterwände mindestens eine Isolierschicht umfassen. Eine solche Isolierschicht begün stigt den Fermentationsprozeß insofern, daß nur ein geringer Bruchteil der Wärme unkontrolliert nach außen gelangen kann.

Damit andererseits genaue Prozeßtemperaturen im Inneren des Fermenters erreichbar sind, kann in einer weiteren günstigen Ausführungsform der Zwischenraum der Fermenterwände mit ei ner wärmeleitenden Flüssigkeit gefüllt sein, deren Tempera tur durch einen Heiz- und/oder Kühlsystemkreislauf einstell bar ist. Je nach den erforderlichen Prozeßbedingungen kann nunmehr der Biomasse Wärme zu- oder abgeführt werden.

Eine Auflockerung der Biomasse im Fermenter kann dadurch er langt werden, daß der Fermenter Belüftungsöffnungen und/oder Entwässerungsöffnungen aufweist. Es ist in diesem Zusammen hang auch möglich, daß eine Öffnung beide Funktionen über nimmt.

Eine ausreichende Belüftung des Fermenters kann insbesondere dadurch gewährleistet werden, daß der Fermenter auf einem Gestell mit Abstand zur Aufstellfläche angeordnet ist. Dar über hinaus kann die Vorrichtung zu mobilen Einsatzzwecken herangezogen werden, wenn das Gestell bevorzugt als Fahrge stell ausgebildet ist.

In vorteilhafter Weise kann dabei die Ventilatoranordnung gleichzeitig als Dosiereinrichtung und/oder Bewässerungsvor richtung ausgebildet sein, indem Wasser und/oder Fermentier hilfsstoffe und/oder kompostierbare Zusatzstoffe dem Luft strom der Ventilatoranordnung zum Einblasen in den Fermen terinnenraum zuführbar sind. Durch den Luftstrom werden diese Stoffe in feinteiliger Tropfenform der Biomasse zuge führt. Hierdurch erfolgt eine gleichmäßige Benetzung sämtli cher dem beladenen Luftstrom ausgesetzten Flächen.

Bevorzugterweise sind der Fermenter und/oder die Durchmisch vorrichtung aus nichtrostendem Stahl, Holz und/oder Kunst stoff hergestellt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in ei ner schematischen Darstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist einen kasten- oder walzenförmigen Fermenter 1 auf, in dem im wesentlichen mittig eine Durchmischvorrichtung 2 in Form einer am Boden 9 des Fermenters 1 angeordneten Ventilatoranordnung 18, die von einem Gitter 19 gegenüber dem Inneren des Fermenters 1 abgedeckt ist, angeordnet ist. Das Gitter 19 verhindert da bei, daß für die Ventilatoranordnung 18 schädliche Bestand teile der Biomasse in diese eindringen. Die Biomasse wird in dieser Vorrichtung durch die Ventilatoranordnung 18 im Inneren des Fermenters 1 verwirbelt. Hierdurch kann die Fermentationsgeschwindigkeit erhöht werden.

Der Fermenter 1 ist doppelwandig ausgeführt, mit jeweils einer Innenwand 5 und einer Außenwand 6. Weiterhin können an der Doppelwand 5, 6 nicht dargestellte Isolierschichten an gebracht sein. Der Zwischenraum 7 zwischen Innenwand 5 und Außenwand 6 bietet sich z. B. zur Positionierung einer sol chen Isolierschicht an. Des weiteren kann aber auch eine wärmeleitende Flüssigkeit in den Zwischenraum 7 eingebracht sein, durch die der Fermenter 1 beheizt oder gekühlt werden kann.

Durch die Wände 5, 6 sowie den Deckel 8 und Boden 9 er strecken sich Belüftungsöffnungen 10, und im wesentlichen im unteren Bereich, Entwässerungsöffnungen 11. Die Öffnungen 10, 11 sind zur Verdeutlichung relativ groß eingezeichnet, können aber auch zur Reduktion von Wärmeverlusten kleiner ausgebildet sein.

Seitlich am unteren Bereich des Fermenters 1 ist weiterhin eine mit einem Verschlußdeckel 12 verschlossene Entnahme öffnung 13 angeordnet. Am Deckel 8 des Fermenters 1 befindet sich eine Füllöffnung 14 zum Befüllen des Fermenters 1.

Dem Fermenter 1 ist weiterhin eine Fördereinrichtung 15 zu geordnet, die sich wie in Fig. 1 dargestellt ist, aus einer waagerechten, sowie aus einer im wesentlichen nach oben för dernden Komponente besteht. Der Fördereinrichtung 15 ist ei ne Zerkleinerungsvorrichtung 16 zugeordnet, durch die das Ausgangsprodukt, bevorzugt Staudenknöterich, in zerfaserte und/oder gemahlene und/oder gehäckselte Biomasse überführt wird. Der Fördereinrichtung 15 ist weiterhin eine Dosierein richtung 17 zum Zudosieren von Fermentierhilfsstoffen und/oder kompostierbaren Zusatzstoffen zugeordnet. Eine mög liche Anordnung der Dosiereinrichtung 17 wäre auch oberhalb der Zuführöffnung 14 denkbar.

Ergänzend ist noch zu erwähnen, daß in dem Fermenter 1 eine Bewässerungsvorrichtung angeordnet sein kann. Bei dieser Vorrichtung kann die Ventilatoranordnung 18 gleichzeitig als Dosiereinrichtung und/oder Bewässerungsvorrichtung dienen. Hierzu wird dem Luftstrom Wasser und/oder Fermentierhilfs stoffe und/oder feste kompostierbare Zusatzstoffe zugeführt, damit sie von diesem im wesentlichen gleichmäßig verteilt der Biomasse untergemischt werden.

Der Verwirbelungsgrad der Biomasse hängt hierbei im wesent lichen von der Größe und Leistungsfähigkeit der Ventila toranordnung ab.

Im folgenden wird der Verfahrensablauf bei der oben be schriebenen Vorrichtung kurz erläutert.

Das Ausgangsprodukt, bevorzugt Staudenknöterich, wird der Zerkleinerungsvorrichtung 16 zugeführt, die dann die zer kleinerte Biomasse auf die Fördereinrichtung 15 ausbringt. Entsprechend der anfallenden Biomasse, werden dann durch die Dosiereinrichtung 17 Fermentierhilfsstoffe und/oder kompo stierbare Zusatzstoffe zugeführt. Die so angereicherte Bio masse wird dann durch das Fördersystem weiterbewegt und über die Füllöffnung 15 dem Fermenter 1 zugeleitet. Die Durch mischvorrichtung 2 rotiert währenddessen, um die in den Fer menter 1 eingefüllte Biomasse zu vermischen. Gleichzeitig kann die Biomasse über die Bewässerungsvorrichtung befeuch tet werden. Entsprechend des Prozeßablaufes, kann der Bio masse über die wärmeleitende Flüssigkeit Wärme zugeführt oder abgeführt werden, so daß optimierte Prozeßbedingungen vorhanden sind. Nach entsprechender Fermentationsdauer, kann das Kultursubstrat mit Hilfe einer nicht dargestellten Ent nahmevorrichtung durch Öffnen des Verschlußdeckels 12 durch die Entnahmeöffnung 13 aus dem Fermenter 1 herausgenommen werden. Das Zusammenspiel von Belüftungsöffnungen 10 und Entwässerungsöffnungen 11 trägt im wesentlichen auch dazu bei, daß das Kultursubstrat entsprechend aufgelockert und mit dem gewünschten Feuchtegrad entnehmbar ist.

Des weiteren ist hierzu vorteilhaft, wenn die Belüftungs öffnungen 10 auch unterhalb der Ventilatoranordnung 18 zum Ansaugen von Frischluft angeordnet sind. Damit dieser Vorgang nicht behindert wird, ist der Fermenter 1 auf einem Gestell 20 im Abstand zur Aufstellfläche positioniert.

Im folgenden wird eine zweite Ausführungsform einer Vorrich tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an hand der Fig. 2 näher erläutert. Auch hier wurden für ähn liche und gleichartige Bauteile gleiche Bezugsziffern ge wählt, und es wird nur auf die Unterschiede zu den bereits beschriebenen Vorrichtungsmerkmalen eingegangen.

Als Material zur Herstellung des Fermenters 1 eignet sich bevorzugt nicht-rostender Stahl, Holz und/oder Kunststoff.

Sämtliche zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele der Vor richtung sind geeignet das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung:

Beispiel 1

Die folgenden Materialien wurden gründlich gemischt, an schließend mittels eines Schredders in 1 bis 5 mm große Par tikel zerkleinert und mit Wasser angefeuchtet (etwa 100 bis 150 l hartes Leitungswasser oder 400 l Regenwasser auf 1 m³ Material):

1000 l Polygonum sachalinense, zerkleinert, frische Biomasse, im September geerntet
2,5 kg Ricinusschrot oder
1 kg Harnstoff 46% oder
30 kg Brennessel- oder Beinwellextrakt
15 kg Tonmineralmischung 1 oder 2 (siehe Tabelle 4 und 5)
0,5-1 kg Polywater-Aqua-Plus®, Korngröße 1-3 mm, trocken

Die Materialien wurden mit einer Suspension aus 10 kg Melas se und 1 kg Hefe (Bäckerhefe) in Wasser versetzt. Die Fer mentation wurde 28 Tage durchgeführt.

Tonmineralmischung 1
Bestandteile:
Mineralische Zusammensetzung
Tonminerale:	Montmorillonit 70-75%
	Illit 15-20%
	Quarz 3-5%
Hauptsächliche Begleitmineralien:	Feldspat und Glimmer hohes Ionenaustauschvermögen
Chemische Analyse: @	Kieselsäure (SiO₂):	56,5%
Aluminiumoxid (Al₂O₃):	20,8%
Eisenoxid (Fe₂O₃):	5,0%
Titanoxid (TiO₂):	0,3%
Calciumoxid (CaO):	2,1%
Magnesiumoxid (MgO):	3,4%
Kaliumoxid (K₂O):	1,4%
Natriumoxid (Na₂O):	2,3%
Glühverlust:	8,3%
Mikronährstoffe:	Mangan, Kupfer, Bor,
pH-Wert (8% wäßrige Suspension):	9, Wasserbindevermögen reversibel (hoch)
Kationenaustauschvermögen:	40-50 mval/100 g/Trockenton
Wirksame (spezif.) Oberfläche:	5-7 ha/1 kg Trockenton

Beispiel 2

Unter die im Beispiel 1 verwendeten Materialien wurde zu sätzlich etwa 10 bis 20 kg Gartenerde (Muttererde) zuge mischt. Die Fermentation wurde für 42 Tage durchgeführt.

Beispiel 3

Unter die im Beispiel 1 verwendeten Materialien wurde zu sätzlich 1 mg/l Biorott® untergemischt. Die Fermentierung wurde für 14 Tage durchgeführt.

Beispiel 4

Folgende Materialien wurden wie in den Beispielen 1 bis 3 beschrieben fermentiert:

333 l Sorghum-Pflanzen, zerkleinert
333 l Grünabfälle aus der Landwirtschaft
10-20 kg Tonmineralmischung 1
10 kg Tonmineralmischung 2 (siehe Tabelle 5)
2,5-5 kg Ricinusschrot oder
1 kg Harnstoff 46% oder
50-100 l Gülle oder Jauche

Beispiel 5

Folgende Materialien wurden wie in Beispiel 1 bis 3 beschrieben fermentiert:

500 l zerkleinerte Sorghum-Pflanzen
500 l zerkleinerte Staudenknöterich-Pflanzen, frisch geerntet
10-20 kg Tonmineralmischung 1
2,5-5 kg Ricinusschrot oder
1 kg Harnstoff 46%

Beispiel 6

Folgende Materialien wurden wie in Beispiel 1 bis 3 be schrieben fermentiert:

333 l zerkleinerte Sorghum-Pflanzen geerntet im August/September oder Januar/Februar
333 l zerkleinerte Staudenknöterich-Pflanzen
333 l Altpapier, entfärbt, in 0,5 mm-Streifen gehäckselt
10-20 kg Tonmineralmischung 1
2,5-5 kg Ricinusschrot oder
1 kg Harnstoff 46%

Beispiel 7

Folgende Materialien wurden wie in Beispiel 1 bis 3 be schrieben fermentiert:

333 l zerkleinerte Staudenknöterich-Pflanzen frisch geerntet
333 l zerkleinerte Sorghum-Pflanzen
333 l Altpapier oder Papierschlamm oder Papierpulpe
250 l Reisspelze
10-20 kg Tonmineralmischung 1
2,5-5 kg Ricinusschrot oder
1 kg Harnstoff 46%

Beispiel 8

Folgende Materialien wurden wie im Beispiel 1 bis 3 be schrieben fermentiert:

333 l zerkleinerte Staudenknöterich-Pflanzen
333 l zerkleinerte Sorghum-Pflanzen
333 l Altpapier (wie beschrieben)
250 l Reisspelze
10-20 kg Tonmineralmischung 1
1 kg Polywater-Aqua-Plus®, 0,5 mm Korngröße
2,5-5 kg Ricinusschrot oder
1 kg Harnstoff 46%

Gegen Ende der Fermentierungsphase wurde 1 l Algenextrakt (Maxicrop Triple®) in 50 l Wasser aufgelöst und in die fer mentierte Masse untergemischt.

Beispiel 9

Die folgenden Materialien wurden wie in Beispiel 1 bis 3 beschrieben fermentiert:

333 l zerkleinerte C₄-Pflanzen
333 l Altpapier oder Papierschlamm oder Papierpulpe
333 l Flachsabfälle (Werk)
10-20 kg Tonmineralmischung 2 (siehe Tabelle 5)
10-20 kg Tonmineralmischung 3 (siehe Tabelle 6)
1-2 kg Harnstoff 46%

Gegen Ende der Fermentierungsphase wurde 1 kg Algenkonzen trat (Maxicrop Triple®) in 50 l Wasser aufgelöst und in die fermentierte Masse untergemischt.

Tonmineralmischung 2
Kieselerde (SiO₂)\|50,5%
Tonerde (Al₂O₃)	24,0%
Titanoxid (TiO₂)	4,0%
Eisenoxid (Fe₂O₃)	13,5%
Calciumoxid (CaO)	3,0%
Magnesiumoxid (MgO)	3,4%
Kaliumoxid (K₂O)	0,6%
Natriumoxid (Na₂O)	10,0%
Glühverlust	10,0%
Spurenelemente @	Blei	5,0 mg/kg
Bor	120,0 mg/kg
Cadmium	20,2 mg/kg
Chrom	95,0 mg/kg
Kobalt	43,0 mg/kg
Kupfer	39,0 mg/kg
Nickel	52,0 mg/kg
Zink	110,0 mg/kg
Mangan	1600,0 mg/kg
Sonstige Daten @	pH-Wert:	5,2
T-Wert:	75 mval (100 g)
N:	23 mg/l
P₂O₅:	277 mg/l
K₂O:	203 mg/l
Mg:	559 mg/l
Salz (als KCi):	0,23 g/l

Tonmineralmischung 3
Schüttgewicht, Körnung, g/l:\|0,5-3,5 mm, 770
Porosität:	52%
Wasserkapazität pro 1 Mineralgranulat:	600-800 cm³ je nach Körnung
pH-Wert:	auf Dauer neutral
Farbe der Granulate Säure-, laugen- und frostbeständig:	rot-gelb-braun
Chemische Analyse (Richtwerte) @	Kieselsäure (SiO₂)	ca. 60,00%
Tonerde (Al₂O₃)	ca. 23,00%
Titanoxid (TiO₂)	ca. 1,90%
Eisenoxid (Fe₄O₃)	ca. 3-8%
Calciumoxid (CaO)	ca. 0,20%
Magnesiumoxid (MgO)	ca. 0,80%
Kaliumoxid (K₂O)	ca. 2,20%
Natriumoxid (Na₂O)	ca. 0,30%
Karbonat und Sulfat frei

Beispiel 9

Die folgenden Materialien wurden wie in Beispiel 1 bis 3 be schrieben fermentiert:

333 l zerkleinerte C₄-Pflanzen
333 l zerkleinerte Holzrinde oder sonstige Holzabfälle, Rapsstroh, Maisstroh, Heu oder sonstige holzige Bio masse
333 l zerkleinerte Papierabfälle
1 kg Harnstoff 46%, aufgelöst in 50 l Wasser
10-20 kg Tonmineralmischung 1 oder 2
250 l Reisspelzen

Gegen Ende der Fermentierungsphasen wurde 1 kg Algenkonzen trat (Maxicrop Triple®) in 50 l Wasser aufgelöst und in die fermentierte Masse untergemischt.

Beispiel 10

500 l zerkleinerte C₄-Pflanzen
500 l Altpapier oder Papierschlamm oder Papierpulpe
10-20 kg Tonmineralmischung 1 oder 2
1 kg Polywater-Aqua-Plus®
1-3 kg Harnstoff 46%, aufgelöst in 50 l Wasser

Gegen Ende der Fermentierungsphase wurde 1 kg Algenkonzen trat (Maxicrop Triple®) in 50 l gelöst und in die fermen tierte Masse untergemischt.

Beispiel 11

333 l zerkleinerte Sorghum-Pflanzen
333 l feinstgemahlene Baumwollreste
333 l Altpapier
250 l Reisspelzen
10-20 kg Tonmineralmischung 1 oder 2
1 kg Harnstoff 46% oder 3-5 kg Ricinusschrot, in 50 l Wasser gelöst

Gegen Ende der Fermentierungsphase wurden 1 bis 3 kg Algen konzentrat (Maxicrop Triple®) in 50 l Wasser gelöst und in die fermentierte Masse untergemischt.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Kultursubstrat, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Herstellen von Biomasse durch Zerkleinern von Stauden knöterich-Pflanzen, C₄-Pflanzen oder Pflanzen aus den Gattungen Cannabis und/oder Dicksonia und
b) Schnellfermentierung der gemäß a) erhaltenen Biomasse.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pflanzen zum Zerkleinern gehäckselt und/oder zerfasert und/oder gemahlen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder während der Schnellfermentierung mindestens ein Fermentierhilfsmittel zugemischt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder während der Schnellfermentierung kompostierbare Zusatzstoffe zugemischt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß vor oder während der Schnellfermentierung die Biomasse zumindest zeitweise mit Wasser befeuchtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasser flüssige Fermentierhilfsmittel und/oder flüssige kompostierbare Zusatzstoffe zugemischt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß während der Schnellfermentierung die Biomasse zumindest zeitweise vermischt und/oder verwirbelt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß während der Schnellfermentierung die Biomasse zumindest zeitweise durch Einblasen von Luft belüftet und/oder verwirbelt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß während der Schnellfermentierung der Biomasse zumindest zeitweise Wärme zugeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß während der Schnellfermentierung der Biomasse zumindest zeitweise Wärme entzogen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß während der Schnellfermentierung die Biomasse zumindest zeitweise entwässert wird.

12. Vorrichtung zum Herstellen von Kultursubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die einen im wesentlichen geschlos senen Fermenter (1), in den die zerkleinerte Biomasse ein füllbar ist und in dem eine Durchmischvorrichtung (2) zum Durchmischen und/oder Verwirbeln der Biomasse angeordnet ist, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im Bodenbereich des Fermenters (1) eine zum Inneren des Fermenters (1) mit einem Gitter (19) abgedeckte Ventila toranordnung (18) als Durchmischvorrichtung (2) angeordnet ist, die Frischluft zum Durchwirbeln der Biomasse in den Fermenter (1) einbläst.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fermenter (1) eine Fördereinrichtung (15) zum Befüllen des Fermenters (1) über eine Füllöffnung (14) zugeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich net, daß der Fördereinrichtung (15) eine Zerkleinerungsvor richtung (16) zum Herstellen der gehäckselten und/oder zer faserten und/oder gemahlenen Biomasse zugeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fermenter (1) und/oder der För dereinrichtung (15) eine Dosiereinrichtung (17) zum Zudo sieren der Fermentierhilfsstoffe und/oder der kompostier baren Zusatzstoffe zugeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fermenter (1) eine Entnahmevorrich tung zum Entnehmen von fertigem Kultursubstrat aus dem Fer menter (1) über eine Entnahmeöffnung (13) zugeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Fermenter (1) eine Bewässerungsvor richtung zum Befeuchten der Biomasse aufweist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewässerungsvorrichtung in der Durchmischvorrichtung (2) integriert ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Fermenter (1) eine Doppelwandung (5, 6) aufweist, wobei die beiden Wandteile (5, 6) zum Bilden eines Wandzwischenraums (7) von einander beabstandet sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Fermenterwände (5, 6) mindestens eine Isolierschicht umfassen.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (7) der Fermenterwände (5, 6) mit einer wärmeleitenden Flüssigkeit gefüllt ist, deren Temperatur durch einen Heiz- und/oder Kühlsystem Kreislauf (30) einstellbar ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Fermenter (1) Belüftungsöffnungen (10) und/oder Entwässerungsöffnungen (11) aufweist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Fermenter (1) auf einem Gestell (20) mit Abstand zur Aufstellfläche angeordnet ist, wobei das Gestell (20) bevorzugt als Fahrgestell ausgebildet ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilatoranordnung (18) gleichzei tig als Dosiereinrichtung (17) und/oder Bewässerungsvor richtung ausgebildet ist, indem Wasser und/oder Fermentier hilfsstoffe und/oder kompostierbare Zusatzstoffe dem Luft strom der Ventilatoranordnung (18) zum Einblasen in den Fermenterinnenraum zuführbar sind.