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Dünge-, Kompostierungs- und wärmeerzeugendes Mittel für Frühbeetpackungen
im Gartenbau und in der, Landwirtschaft Bei der Herstellung von Penicillin und anderen
Antibiotika, z.B. Streptomycin oder Thyrothricin, durch Gärung eines geeigneten
Substrats mit gewissen Mikroorganismen, besonders Pilzen, geht man zur Gewinnung
des antibiotischen Stoffes öfters von dem klaren Gärungssubstrat aus. Die in dem
Substrat befindlichen festen Bestandteile, wie Mycelinin und unlösliche, bei der
Gärung ausgeschiedene Stoffe, wie auch etwaige Niederschläge, die durch Reaktionsänderungen,
Zusatz von Klärmitteln, Abkühlung oder ähnliche Vorgänge gebildet worden sind, lassen
sich auf verschiedene Weise von der Flüssigkeit abscheiden, z. B. durch Dekantieren,
Zentrifugieren oder Filtrieren. Beim Filtrieren, das das am häufigsten angewandte
Ausscheideverfahren ist, erhält man beim Penicillin nach dem Auswaschen einen Filterkuchen,
der in der Regel 2o bis 30010 Trockensubstanz enthält. Diese und ähnliche
Produkte werden nachstehend als Gärungsabfälle bezeichnet.
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Obwohl dieselben sowohl organische als auch anorganische Nährstoffe
enthalten, wie z. B. Stickstoff, Phosphorsäure, Kalium und Calcium sowie große Mengen
Vitamin B, und Spurenelemente, war es bisher nur möglich, dieselben in sehr begrenztem
Ausmaß zu verwerten.
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So erwiesen sie sich als -unbrauchbar als Beifutter für Haustiere,
für welchen Zweck man sie anzuwenden versuchte, um ihren Gehalt an Vitamin Bl. zu
verwerten. Auch wurde die Trocknung der Abfälle versucht, aber die Unkosten waren
zu hoch gegenüber den geringen Verwendungsmöglichkeiten nach dem Trocknen.
Die
Gärungsabfälle zeigen eine starke cellulosevergärende Wirkung, und man hat daher
versucht, dieselben zum Kompostieren von verschiedenem organischen Material zu verwerten,
z..B. von altem, ausgewaschenem Pferdedünger, frischem Dünger mit verschiedenem
Strohgehalt, frischem Stroh, verwitterteni Stroh und Spreu. Diese Anwendung ist
jedoch nur saisonmäßig möglich, und da die Gärungsabfälle Berdem für einen längeren
Transport ganz ungeeignet sind, weshalb das Anwendungsgebiet begrenzt ist, ließ
sich auf diesem Wege kein Absatz von wesentlichen Mengen der z. B. in der Penicillinproduktion
anfallenden großen Mengen von Gärungsabfällen schaffen.
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Die Konsistenz der Gärungsabfälle ist in frischem Zustand ähnlich
einer weichen, griesigen Grütze, aber die Haltbarkeit ist sehr gering. Bei Lufttemperaturen
von mehr als io bis 15' verrotten sie daher sofort, während man sie bei niedrigeren
Temperaturen i bis 5
Tage frisch halten kann. Beim Ausfaulen zerffießen sie,
geben viel Wasser ab und verbreiten einen unangenehmen Geruch, weshalb sie schnell
aus dem Gebiet der betreffenden Fabrik entfernt werden müssen. Es wäre daher wichtig,
eine Verwertung für dieses Produkt zu finden, wobei die gesamte Produktion zu allen
Jahreszeiten abgesetzt werden kann.
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Dies wird durch die vorliegende Erfindung möglich, die ein wachstumförderndes
Dünge- und Kompostierungsmittel für Gärtnerei und Landwirtschaft betrifft, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß es aus Gärungsabfällen der Fabrikation des Penicillins,
die in frischem Zustand von Sphagnum (Torfmoos) vollkommen absorbiert und mit demselben
bis zur Entstehung einer lagerbeständigen Masse vergoren worden sind, besteht.
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In der genannten Mischung ist die übelriechende Verrottung durch eine
langsam verlaufende bakterielle und enzymatische Vergärung ersetzt worden, umfassend
eine Zersetzung von sowohl Cellulose wie Stickstoffverbindungen bei langsamer Wärmeentwicklung
und vorwiegend unter Bindung von gebildetem Ammoniak, Die Mischung ist daher für
lange Zeit haltbar, und ihr Gehalt an Stickstoff und mineralischen Nährstoffen läßt
sich daher zu j eder Zeit in der Pflanzenproduktion verwerten. Der Prozeß kann als
beendet angesehen werden, wenn die Umsetzung so weit fortgeschritten ist, daß unter
normalen Lagerverhältnissen -keine übelriechende Verrottung mehr eintritt,-oder
mit anderen Worten, daß die Gärungsabfälle, welche in dem Produkt enthalten waren,
sich in Komposterde verwandelt haben. Wenn dieser Zustand erreicht ist, hat die
bakterielle und enzymatische Vergärung im wesentlichen aufgehört oder ist sehr langsam
geworden. Durch Zufuhr von weiterem Cellulosematerial und durch Vermischen unter
geeigneten Verhältnissen kann man auf Wunsch die Wärmeentwicklung erhöhen, unk pflanzliche
Abfallstoffe lassen sich dadurch schnell in Komposterde umwandeln.
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Das Verhältnis zwischen Absorptionsmittel (Moostorf) und Gärungsabfällen
in der Mischung läßt sich innerhalb weiter Grenzen variieren. Da die Gärungsabfälle
einen größeren Wassergehalt als das Absorptionsmittel haben, kann es vorkommen,
daß die Mischung, wenn relativ große Mengen Gärungsabfälle angewandt werden, so
viel Wasser enthält, daß zerstörende Verwesungsprozesse nicht ausgeschlossen sind,
und es kann dann zweckmäßig sein, dem Moostorf zuerst eine kleinere Menge der Gärungsabfälle
zuzusetzen, z. B. eine Menge, die bis sechsmal so groß ist wie diejenige des Sphagnums,
dann die Mischung zum Trocknen unter angemessenen Verhältnissen liegenzulassen und
dann weitere Mengen der Gärungsabfä]le zuzusetzen, welcher Vorgang mehrmals wiederholt
werden kann. Es bestehen also beim Moostorf keine Hindernisse, eine Menge an Gärungsabfällen
aufzunehmen, die 13- oder mehrmal so groß ist wie die Sphagnummenge. Sphagnum ist
cellulosereich und stickstoffarm, so daß es an sich für das Wachstum der Pflanzen
nur von geringem Wert ist, wogegen es ein geeignetes Substrat für eine langsam verlaufende
Cellulosezersetzung mittels der Gärungsabfälle, ein gutes Bindemittel für das bei
der Vergärung gebildete Ammoniak und ein sicheres Bollwerk gegen die Neigung der
Gärungsabfälle zu unkontrollierter Verrottung bildet.
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Um die gewünschte Umsetzung zur Bildung einer Masse, die gelagert
werden kann, zu erzielen, ist es nur notwendig, nach gründlicher Mischung des Sphagnums
und der Gärungsabfälle die Mischung unter Bedingungen lagern zu lassen, wo sie gegen
Regen und andere Einflüsse, die die löslichen Bestandteile auswaschen könnten, und
gegen übermäßige Wärme oder Kälte geschützt ist. So kann die Mischung zum Beispiel
in Haufen unter einem Dach oder in einem Schuppen oder Haus mit guter Luftzufuhr,
aber Schutz gegen Wind gelagert werden. Während dieser Lagerung muß es für biologische
Prozesse möglich sein, eine erhAte Temperatur im Inneren der Haufen zu entwickeln,
wodurch die Umbildung zu Komposterde beschleunigt wird. Die gewünschte Umbildung
kann innerhalb eines weiten Temperaturbereiches vor sich gehen, wie es aber gewöhnlich
ist, geht der Prozeß langsamer vonstatten, wenn die Temperatur niedriger ist, als
wenn sie höher ist. Schon in sehr kleinen Haufen, die nur 5o bis. ioo
kg der Mischung enthalten und deren Höhe o16 m ist, wird die Temperatur im
Inneren anfangs auf 45' steigen und sich dann langsam während 6 bis io Wochen
auf die Temperatur der Umgebung erniedrigen, wenn diese Temperatur zum Beispiel
durchschnittlich 4' ist. Die Haufen können weit größer sein, und die Schichthöhe
mag kleiner oder auch etwas höher als o,6 in sein, obwohl, falls die Schichthöhe
zu groß ist, die Masse in den unteren inneren Teilen der Haufen eventuell so komprimiert
wird, daß der Luftzugang ungenügend und die gewünschte Vergärung so gering wird,
daß eine unerwünschte Verrottung eintritt. Um den Prozeß zu kontrollieren, ist es
vorteilhaft, die Temperatur im Inneren der Mischung zeitweilig zu messen und nachzusehen,
daß die Mischung keine wesentliche Flüssigkeitsmenge und keine üblen Gerüche abgibt,
und daß eine Temperatursteigerung innerhalb der Grenzen, die mit einer guten Vergärung
und Bildung von Komposterde gewährleistet sind, eintritt. Zu Beginn des Prozesses
darf die Temperatur nicht weniger als Z. B. 20' und
nicht mehr als
etwa 6o' betragen und später muß die Temperatur abnehmen. Weiter darf die Mischung
im unteren Teil der Haufen nicht zu Klumpen zusammenballen, die von der Luft nicht
durchdringbar sind. Falls die Temperaturerhöhung nicht eintritt, muß man die Schichthöhe
der Masse erhöhen oder für einen besseren Schutz gegen Wind oder Kälte Sorge tragen,
und falls die Temperaturerhöhung zu groß ist oder die Flüssigkeit abläuft, darf
man annehmen, daß die Haufen zu groß sind, oder daß die Schichthöhe den Wert übersteigt,
welcher unter den gegebenen Luftzufuhrmöglichkeiten gestattet ist, und man muß dann
die Haufen umsetzen und die Masse auf kleinere oder niedrigere Haufen setzen. Es
ist somit immer möglich, die gewünschte Vergärung der Masse zu unterstützen, und
in den meisten Fällen wird die Vergärung nach 5 bis 6 Wochen beendet
sein, obwohl unter Umständen etwas längere Zeit beansprucht werden kann.
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Die Mischungen, die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden,
können an sich als Wärmepackungen für Frühbeete od. dgl. verwendet werden, in welchem
Falle Mischungen mit relativ geringem Gehalt an Gärungsabfällen oft die bestgeeigneten
sein werden, z. B. Mischungen, in denen die Menge des Absorptionsmaterials mit
75 "/, Trockensubstanz sich zur Menge der Gärungsabfälle mit 2,4 111, Trockensubstanz
wie i
: I zu
1: 4 verhält. Sollen die Mischungen aber als Zusätze
zu anderen cellulosehaltigen Pflanzenmaterialien oder zu sehr strohreichem Stalldünger
angewandt werden, so kann es zweckmäßig sein, daß sie mehr Gärungsabfälle enthalten
und das Mischverhältnis kann dann z. B. 1
:5 zu I
: 13 sein. Soll
die Mischung als Pflanzennährstoff bzw. Düngemittel angewandt werden, so kann man
durch Einhaltung verschiedener Mischungsverhältnisse eine geeignete Zusammensetzung
und geeignete pII-Werte erzielen. Nach einer bestimmten Lagerdauer wird der p.u-Wert
daher im allgemeinen um so höher sein, je größere Mengen der Gärungsabfälle in der
Mischung enthalten sind. So ermittelte man bei einer bestimmten Sphagnumart erst
nach
6 Wochen Lagern folgende p.u-Werte in Mischungen von verschiedener Zusammensetzung,
die in der oben genannten Weise hergestellt worden waren:
| Mischungsverhältnis i : ?, p.. 6,go |
| 1 :3 7,95 |
| 1 : 4 8,5o |
| 1 :5 8,6o |
Der Hersteller der Mischung kann jedoch, wenn er das Lagern unter anderen Verhältnissen
durchführt, dafür Sorge tragen, daß an Gärungsabfällen reiche Mischungen einen anderen
- höheren oder niedrigeren
- pii-Wert bekommen,
je nach der
Hemmung oder der Beschleunigung des Stickstoffamsatzes, und so lassen sich verschiedene
Kombinationen mit verschiedenem Gehalt an Pflanzennährstoffen und von verschiedenem
pii-Wert herstellen.
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Ebenfalls kann man durch Änderung der Trocknungsbedingungen den Wassergehalt
und den Gehalt an Trockensubstanz der Gärungsabfälle unabhängig voneinander regulieren.
Oft ist es zweckmäßig, eine abschließende Regulierung des Trockensubstanz-Gehaltes
auszuführen, wodurch derselbe auf 50
bis 7o0/, gebracht wird.
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Zur Erläuterung des Wasser- und des Pflanzennährstoff-Gehalts seien
nachstehend Analysen von sieben verschiedenen Mischungen eines Sphagnums und eines
Gärungsabfalles von der Penicillinfabrikation angegeben: Ausgangsmaterialien
| Analysen Sphagnum Gärungsabfall |
| Stickstoff, N ...... 0,54% o,88 % |
| Phosphorsäure ..... 2,41"/, 0,035% |
| Kali, Klo ........ o,661)/, 0,03104 |
| Kalk, CaO ........ 1,140/, |
| Trockensubstanz ... 75 ')/o 24 0/0 |
Mischungen mit verschiedenem Mischungsverhältnis (berechnet)
| Mschungs- Wasser N P, 0, K,0 |
| verhältnis |
| I 1 50,5 0,71 1,22 0,35 |
| 1 2 59 0,77 1,62 0,45 |
| 1 3 63 o,8o 1,82 0,50 |
| 1 4 66 o,81 1,94 o33 |
| 1 5 67,5 0,82 2,01 0,56 |
| 1 6 69 o,83 2,07 0,57 |
| 1 13 73,5 o,86 2,26 o,62 |
| Auf 5o% Wassergehalt geregelt: |
| 1 0,72 1,24 0,35 |
| 1 2 0,94 1,97 0,55 |
| 1 3 i,o8 2,47 o,69 |
| 1 4 i,ig 2,83 o,78 |
| 1 5 1,27 3,o8 o,85 |
| 1 6 1,33 3,31 olgi |
| 1 13 1,62 4,26 IJ7 |
Als Beispiel der tatsächlichen Zusammensetzung eines Produktes, das in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung während der Wintermonate hergestellt ist, und zu
welchem Gärungsabfälle der Penicillinfabrikation und Sphagnum in dem Mengenverhältnis
von i
: 4 verwendet worden sind, kann das Folgende angeführt werden, wobei
bemerkt wird, daß der Anfangsgehalt an Wasser etwas höher ist als in den berechneten
Beispielen, die oben angeführt sind
(660/,).
| 0/, aus |
| % N in |
| ,Nr. PH Wasser- getrockne- |
| 1 |
| gehalt ten Stoffen |
| 7 bis 15,1 7,55 66,6 i,ig 3,57 |
| 7 bis 15,1 8,oo 67,6 1,22 3,76 |
| 2 bis io,i 6,75 62,6 141 3,77 |
| 4 bis 12,1 7,85 67,7 1,18 3,64 |
Die obigen beiden Proben, die dieselbe Bezeichnung haben, sind gleichzeitig demselben
Haufen entnommen
und legen die Genauigkeit der Probenahme und Analyse
dar. Die Tatsache, daß der Stickstoffgehalt größer ist als der berechnete, trotzdem
der Wassergehalt ungefähr identisch ist, ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen,
daß der Gehalt an Trockensubstanz abnimmt, während eine entsprechende Erniedrigung
des Stickstoffgehaltes während der Gärung nicht stattfindet.
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Im folgenden werden Analysen von Erdmischungen gegeben.
| Volum- Phosphor- Nitrat- |
| verhältnisse säure- Kalium- zahl Pil |
| Mschu'lg zahl |
| gem.ä13 dej Erde z#,hl (NO3) |
| Erfmdung |
| 1 3 41,0 46,5 - 6o 717 |
| 1 2 49-,5 45,5 8o 7,8 |
| 1: 1 66,o 60,5 go 717 |
| 1 0 320,0 182,o 140 717 |
| 0 1 20,2 22,-- 10 7,9 |
Eine Phosphorsäurezahleinheit ist gleich 2oo
kg P,
0,5
pro Hektar,
löslich in o,2 normal Schwefelsäure, wobei vorausgesetzt wird, daß die oberste Bodenschicht
von 2o cm Höhe einer Erdmenge von
2500 t entspricht, und daß die Pflanzen
ihren gesamten Nahrungsbedarf aus dieser Schicht decken.
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Eine Kaliumzahleinheit ist gleich ein Milliäquivalent (o,ooi Äquivalente)
austauschbares Kalium pro 2,5 kg
Erde.
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Eine Nitratzahleinheit ist gleich i mg N03 pro kg
Erde.
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Beim Anbau von Gurken scheint die Anwendung des erfind:ungsgemäßen
Mittels nicht, wie es bei entsprechend staxker Anwendung anderer Bodenverbesserungs-
oder Wärmepackungen, besonders Pferdedünger, der Fall ist, die Bildung von Bitterstoffen
zu fördern. Im Gegenteil war es möglich, bei Anbauversuchen von Gurken unter Anwendung
des Mittels nach der Erfindung ganz das Auftreten von Bittergurken zu vermeiden,
was sonst oft eine bedeutende Verhistquelle darstellt.