DE4418499C2 - Pflanzsubstrat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Pflanzsubstrat mit einem weitgehend inerten, stabilen Korngerüst sowie mit Nährstoffträgern.

Pflanzsubstrate finden Verwendung bei verschiedenen Formen der Dachbegrünung, bei der Innenbegrünung, als Baum-, Pflanzgefäß-, Topf-, Jungpflanzen und Kultursubstrat im Erwerbsgartenbau. Weiterhin als Bodenhilfsstoff, als Zuschlagsstoff für andere Substratmischungen sowie als Bodenverbesserungsmittel.

An Substrate, besonders an die, die im Außenbereich Verwendung finden, werden hohe Anforderungen gestellt, vor allem im Bezug auf Erosionssicherheit, Trittfestigkeit, Stabilität, Zersetzungsgrad, Abriebfestigkeit, Frostsicherheit, Entmischbarkeit, Kapillarität sowie an den Wasser- und Lufthaushalt. Im Innenbereich sind geringe Salzgehalte einzuhalten.

Pflanzsubstrate werden in verschiedenen Zusammensetzungen und Mischungen hergestellt. Ein Pflanzsubstrat weist in der Regel ein weitgehend inertes, froststabiles und lagerstabiles Korngerüst sowie darüberhinaus Nährstoffträger auf. So werden als Grundgerüste u. a. Braun- und Steinkohleaschen, Lava, Bims, Ziegelsplitt, Schaumglas, Blähton und Blähschiefer verwendet. Diese Materialien finden gebrochen oder ungebrochen Verwendung. Künstlich hergestellte Grundgerüste wie Blähton, Blähschiefer, Schaumglas und Mineralwolle sind aufgrund ihres Herstellungsverfahrens in höchstem Maße umweltunfreundlich, da hierzu ein erheblicher Energiebedarf erforderlich ist. Aber auch natürliche Grundgerüste wie Bims und Lava tragen bei ihrer Gewinnung zur Schädigung der Landschaft bei, weil ihr Abbau in der Landschaft erfolgen muß und hier entsprechende Landschaftsschäden hinterläßt, die nach erfolgtem Abbau in der Regel zu rekultivieren sind.

Mineralisch aufgedüngte Substrate neigen zu Nährstoffauswaschungen, insbesondere zu Nitratauswaschungen, deshalb sind mineralische Düngemaßnahmen auf ein notwendiges Minimum zu reduzieren.

Auch Substrate mit zu hohen Humusanteilen können bei der Umsetzung bei zu weitem C/N-Verhältnis zum Stickstoffentzug für die Pflanzen führen. Diesem Stickstoffentzug läßt sich durch kontrollierte Bedingungen, wie z. B. im Erwerbsgartenbau, entgegenwirken.

Reine Komposte sind nicht lagerstabil, besitzen kein klar definiertes C/N-Verhältnis, haben zu hohe Salzgehalte und weisen eine zu hohe Feinteilauswaschung auf.

Gewachsene Böden bzw. damit angereicherte Erdmischungen erweisen sich häufig als zu schwer, besitzen ein ungünstiges Porenvolumen, können stark mit Unkrautsamen belastet sein und sind oft sehr stark abschlämmbar. Zudem können sie einen zu hohen Kalkgehalt enthalten, der auskristallisieren kann und vor allem im Dachbegrünungsbereich durch Ablagerungen zu Schäden an Abläufen führen kann.

Aus der DE 32 43 187 A1 ist eine Pflanzerde bekannt, die zu 50 bis 75% aus Kohlenschlacke von Kraftwerken und zu 25 bis 50% aus Hochmoortorf besteht. Diese Kohlenschlacke, die bei 600 bis 800°C Brenntemperatur anfällt, ist nicht amorph und chemisch inert. Vielmehr ist die Freisetzung von Nährstoffen aus der Kohlenschlacke beabsichtigt, da ein Düngeeffekt bewirkt werden soll. Nachteilig sind insbesondere die hohen Kalium- und Phosphorgehalte dieser Schlacken, die zu Überdüngungen und unerwünschten Auswaschungen führen können.

Aus der DE 43 01 312 A1 ist ein Pflanzensubstrat mit einem weitgehend inerten, stabilen Grundgerüst sowie mit Nährstoffträgern bekannt, das als Grundgerüst Steinkohlenasche aufweist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Pflanzsubstrat zu schaffen, das weitgehend umweltfreundlich und umwelthygienisch unbedenklich ist, insbesondere zu 100% aus wiedergewonnenen Produkten bestehen kann und dabei optimale vegetationstechnische Eigenschaften gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einem Pflanzsubstrat der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Korngerüst aus Schmelzkammergranulat, einem Kraftwerksnebenprodukt aus der Steinkohle-Verbrennung, besteht. Es handelt sich bei Schmelzkammergranulat zu 100% um ein Kraftwerksnebenprodukt. Schmelzkammergranulat entsteht bei der Verbrennung von Steinkohle in Kohlekraftwerken mit Schmelzkammerfeuerung bei ca. 1400 bis 1500 °C. Die glutflüssige Schlacke wird in Wasser geleitet, wobei sie sofort erstarrt. Durch die schnelle Abkühlung entsteht ein vollständig glasiges (amorphes) Granulat. Hauptbestandteile sind die Nebengesteine der Steinkohle, die wiederum im wesentlichen aus Schiefertonen und Sandsteinen bestehen.

Wegen der amorphen, glasartigen Struktur ist das Material chemisch inert und neutral. In systematischen Auslaugeversuchen (Lysimeteruntersuchungen mit und ohne Bodenuntersuchung) wurde nachgewiesen, daß keine umweltschädigenden Konzentrationen an Chloriden, Sulfaten und Schwermetallen im Eluat auftreten. Es ergeben sich beim Einsatz von Schmelzkammergranulat weder Beeinträchtigungen des Bodens noch eine Gefährdung des Grundwassers. Andere Baustoffe, etwa Beton, Stahl und Kunststoffe werden chemisch nicht angegriffen. Aus wasserwirtschaftlicher Sicht ergeben sich keine Einschränkungen für die Anwendung; der Einsatz ist in allen Wasserschutzzonen möglich und zulässig.

Schmelzkammergranulat fällt in den oben beschriebenen Kraftwerken in erheblichen Mengen an, wobei geeignete Fraktionen u. a. zur Baugrundverbesserung, als Unterbau im Wegebau wie auch als Sandstrahlmittel verwendet werden können. Für kleinere Korngrößen (< 0,02 mm) war bisher keine Verwendung gegeben, so daß diese depo­ niert werden. Die Erfindung ist daher weitgehend in der Verwendung von Schmelz­ kammergranulat aller Körnungen als Grundgerüst eines Pflanzsubstrates zu sehen.

Es hat sich in Vorversuchen gezeigt, daß Schmelzkammergranulat in optimaler Weise als Pflanzsubstrat geeignet ist. Der Anteil an organischer Substanz von Schmelzkam­ mergranulat beträgt < 1 Massen-%. Die maximale Wasserkapazität des Granulates mit der Körnung 0-14 mm beträgt 15 Massen-%.

Dachbegrünungssubstrate sollen gemäß der FLL-Richtlinie (1992) "Richtlinie für die Planung, Ausführung und Pflege von Dachbegrünungen", Hrsg: Forschungsgesell­ schaft Landschaftsentwicklung und Landschaftsbau, 3 bis 8 Massen-% organische Substanz aufweisen. Im Gegensatz zu Aschen aus der Steinkohle- und Braun­ kohleverbrennung, die einen Anteil an organischer Substanz (Glühverlust) von ca. 30% aufweisen, enthält Schmelzkammergranulat wünschenswerterweise max. 1 Massen-% organische Substanz. Somit ist eine Zugabe von organischen Nährstoff­ trägern möglich, wobei die Anforderungen der FLL-Richtlinie eingehalten werden können.

Das erfindungsgemäße Substrat weist eine hohe Trittfestigkeit, Lagerstabilität und Erosionssicherheit auf. Diese werden durch die kantige, gebrochene Form der Grundsubstanz Schmelzkammergranulat gewährleistet. Dadurch werden auch Begrünungen an Böschungen, hoher Gebäude und bis zu einem gewissen Grad geneigter Dächer möglich.

Schmelzkammergranulat ist nicht brennbar und ist daher der Brandklasse A1 zuzu­ ordnen; das Substrat ist je nach Zuschlagsstoff schwer entflammbar.

Das nach neu entwickelter Rezeptur hergestellte Dachbegrünungssubstrat ist ein 100%ig "Grünes Produkt". Es werden zur Herstellung ausnahmslos alternative Bau­ stoffe (Sekundärrohstoffe) und Nebenprodukte, die keiner weiteren Aufbereitung bedürfen, eingesetzt. Die verwendeten Komponenten sind frei von umwelthygienisch bedenklichen Stoffen.

Somit wird die ökologische Zielsetzung begrünter Dächer voll erfüllt: Es werden zur Herstellung des Begrünungssubstrates keine natürlichen Rohstoffe verbraucht oder abgebaut, die Substratkomponenten müssen nicht energieaufwendig aufbereitet werden, es entfällt jegliche gesonderte Aufbereitung der Mischungskomponenten, so daß kein weiterer, zusätzlicher Energieeinsatz zur Herstellung oder Aufbereitung der Komponenten notwendig wird. Gleichzeitig wird wertvolles Deponievolumen geschont, da die Nebenprodukte und Sekundärrohstoffe einer sinnvollen Zuwendung zugeführt werden können.

Das Substrat weist für Dachbegrünungssubstrate hervorragende vegetationstech­ nische Kennwerte und Eigenschaften auf.

Pflanzsubstrate auf der Basis von Schmelzkammergranulat ermöglichen dauerhafte und funktionstüchtige Begrünungen auch in extremen Bereichen, wie Bepflanzungen von Dächern, und können komplett umweltfreundlich entsorgt und wiederverwertet werden.

Schmelzkammergranulat weist praktisch keinerlei chemische Belastungen in Form von organischen und anorganischen Schadstoffen auf. Auch Anteile anderer umwelthy­ gienisch bedenklicher Stoffe liegen weit unterhalb der Grenzwerte, die für die Lagerung von Erdaushub und Bauschutt vorgesehen sind, so daß keinerlei Bedenken für den Einsatz als Pflanzsubstrat bestehen.

Schmelzkammergranulat hat eine Rohdichte von 2,65 g/cm³ und eine Schüttdichte von 1,0-1,3 g/cm³. Das Hohlraumvolumen beträgt 37-42%, die Wasserdurchlässigkeit 2,0×10^-3 m/s, der Reibungswinkel liegt zwischen 42-45°.

Aufgrund der schwarzen Farbe des erfindungsgemäßen Produktes ist eine relativ gute und hohe Wärmespeicherfähigkeit gegeben; dies wirkt sich gleichzeitig positiv auf die Taubildung und damit verbunden auf die Wasserzufuhr für die Vegetation aus.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, daß das Grundgerüst zusätzlich zum Schmelz­ kammergranulat weitere mineralische, gegebenenfalls ebenfalls wiedergewonnene Be­ standteile wie Lava, Bims, Blähton, -schiefer, Sand, Ziegelsplitt, Schaumglas oder dergleichen aufweist. Blähton, -schiefer und Bims dienen der Regelung des Luft- und Wasserhaushaltes sowie der Gewichtsregulierung. Mittels Ton und Flugasche aus der Steinkohleverbrennung kann die Kationenaustauschkapazität angehoben werden. Mittels Torf kann, wenn vegetationstechnisch erforderlich, für Pflanzen, die ein saures Milieu bevorzugen, der pH-Wert eingestellt werden; so kann erfindungsgemäß ein Torfanteil im Pflanzsubstrat enthalten sein. Weiterhin können Kleber und andere Bindemittel zur Fixierung und zur Steigerung der Erosionssicherheit enthalten sein.

Als Nährstoffträger kommen mineralische oder organische sowie mineralisch­ organische Nährstoffträger in Frage.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im folgenden werden bevorzugte Aufbauten unter Verwendung des erfindungsge­ mäßen Pflanzsubstrates anhand von drei Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen jeweils einen senkrechten Schnitt durch ein Begrünungsbeispiel. Folgende Beispiele werden aufgeführt:

Fig. 1 ein einschichtiger Aufbau,

Fig. 2 ein mehrschichtiger Aufbau,

Fig. 3 ein Zweischichtaufbau in einem Pflanzgefäß.

Fig. 1 zeigt einen Einschichtaufbau mit dem erfindungsgemäßen Pflanzsubstrat auf einem Flachdach. Dieses weist in bekannter Weise zunächst eine Stahlbeton- oder Holz­ schale (1) auf, deren obere Oberfläche durch eine bitumenhaltige Dichtschicht (2) wasserdicht versiegelt ist. Die Dichtschicht (2) ist mit einer bitumenverträglichen Trenn- und Schutzlage (3) abgedeckt, über der sich eine wasserundurchlässige Schutzschicht aus überlappend verlegten und sachgerecht verschweißten Wurzelschutzbahnen (4) befindet. Bei dem Einsatz des Pflanzsubstrates wird auf die Wurzel­ schutzschicht zunächst ein Schutzvlies (5) aufgelegt, um diese vor mechanischen Beschä­ digungen zu schützen, auf das das Pflanzsubstrat (6) in einer der vorge­ sehenen Bepflanzung und den statischen Voraussetzungen entsprechenden Schicht­ mächtigkeit aufgebracht wird. Das Pflanzsubstrat weist bei diesem Einschichtaufbau in der Hauptsache Schmelzkammergranulat als Korngerüst auf, daneben Nährstoffträger aus wiederverwertbaren Produkten, wie insbesondere Rindenhumus, Kompost und/oder Torf sowie organische, mineralische und organisch-mineralische Dünger. Auf dem Pflanzsubstrat (6) wird die Bepflanzung (7) vorgenommen.

Der Mehrschichtaufbau ist bis zum Schutzvlies (5) der gleiche Aufbau wie bei dem Einschichtaufbau, so daß auf die Erläuterungen der Fig. 1 verwiesen werden kann.

Auf das Schutzvlies (5) wird eine Dränageschicht (8) aufgebracht, die vorzugsweise aus Schmelzkammergranulat besteht. Über der Dränageschicht wird ein Filtervlies (9) angeordnet, auf dem das Pflanzsubstrat (10) in einer der vorgesehenen Bepflanzung und den statischen Voraussetzungen entsprechenden Schichtmächtigkeit gemäß der oben näher beschriebenen Zusammensetzung aufgebracht ist. Auf dem Pflanz­ substrat (10) wird die Bepflanzung (7) vorgenommen.

Fig. 3 zeigt den Einsatz des Pflanzsubstrates in einem Pflanzgefäß. Für die Verwendung des Pflanzsubstrates in einem Pflanzgefäß ist zunächst ein Pflanzgefäß (11) vorsehen. Dieses ist vorzugsweise mit einem Vlies (12) ausgekleidet, das auch an den Wandungen des Gefäßes hochzuziehen ist. Über dem Vlies kann bei einem Mehrschichtaufbau wieder eine Dränageschicht (8) aus Schmelzkammergranulat erfolgen. Abgetrennt durch ein Filtervlies (9) wird wiederum das Pflanzsubstrat (10) aufgebracht und mit den vorge­ sehenen, geeigneten Pflanzen (7) bepflanzt.

Claims (12)

1. Pflanzsubstrat mit einem weitgehend inerten, stabilen Korngerüst sowie mit Nährstoffträgern, dadurch gekennzeichnet, daß das Korngerüst aus Schmelzkammergranulat einem Kraftwerksnebenprodukt aus der Steinkohleverbrennung besteht.

2.Pflanzsubstrat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzkammer­ granulat mit Korngrößen von bis zu 16 mm entsprechend mittlerer Kieskorn­ größe vorliegt.

3. Pflanzsubstrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinste Korn­ größe des Schmelzkammergranulates ohne Nachbehandlung entsprechend Feinsandgröße 0,06 mm beträgt.

4. Pflanzsubstrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Korngerüst zusätzlich zu dem Schmelzkammergranulat Bestandteile mit hoher Kationenaustauschkapazität wie Lehme, Lösse, Schluffe oder Tone aufweist.

5. Pflanzsubstrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Korngerüst zusätzlich Korngrößen < 0,06 mm bis zu 20 Massen-% aus nachbehandeltem kornzerkleinertem Schmelzkammergranulat aufweist.

6. Pflanzsubstrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es Nährstoffträger aus wiederverwendbaren Produkten aufweist.

7. Pflanzsubstrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Nährstoffträger Rindenhumus aufweist.

8. Pflanzsubstrat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Nährstoffträger Kompost aufweist.

9. Pflanzsubstrat nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es als Nährstoffträger organischen, organisch-mineralischen oder mineralischen Dünger enthält.

10. Pflanzsubstrat nach einem der Ansprüche 6, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß es ausschließlich Nährstoffträger aus wiedergewonnenen Produkten aufweist.

11. Pflanzsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Torfanteil aufweist.

12. Pflanzsubstrat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Anteil an Flugasche aus der Steinkohleverbrennung aufweist.