WO2018113910A1 - Substrat sowie verfahren zur herstellung des substrats - Google Patents

Substrat sowie verfahren zur herstellung des substrats Download PDF

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WO2018113910A1
WO2018113910A1 PCT/EP2016/081857 EP2016081857W WO2018113910A1 WO 2018113910 A1 WO2018113910 A1 WO 2018113910A1 EP 2016081857 W EP2016081857 W EP 2016081857W WO 2018113910 A1 WO2018113910 A1 WO 2018113910A1
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substrate
mixture
soils
fertility
filler
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PCT/EP2016/081857
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English (en)
French (fr)
Inventor
Rainer ZENTHÖFER
Original Assignee
Zenthoefer Rainer
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
    • C05F11/00—Other organic fertilisers
    • C05F11/02—Other organic fertilisers from peat, brown coal, and similar vegetable deposits
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05D—INORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C; FERTILISERS PRODUCING CARBON DIOXIDE
    • C05D9/00—Other inorganic fertilisers

Definitions

  • the invention is concerned with the improvement of the fertility of soils and with the production of the fertility of moderately or largely infertile soils.
  • the invention relates to a substrate for improving the fertility of soils or for producing the fertility of moderately or largely barren soils, a process for producing a substrate according to the invention, the use of a substrate according to the invention for improving the fertility of soils or for the production of fertility of moderate or largely infertile soils, as well as a method for improving the fertility of soils or for producing the fertility of moderately or largely infertile soils.
  • natural fertilizers are not available everywhere in sufficient quantity, so that immense transport costs may have to be borne in mind.
  • natural fertilizers such as green waste, manure or manure have the disadvantage that they provide nutrients for plant growth only for a short time, so that a regular NachPHgen, possibly several times during a growing season may be necessary.
  • the object of the present invention is therefore to provide solutions which at least partially avoid the abovementioned disadvantages and nevertheless improve the fertility of soils or the production of fertility of moderately or largely barren soils, such as deserts and desert margins.
  • a substrate for improving the fertility of soils or for the production of fertility of moderately or largely infertile soils a method for producing a erfmdungs- proper substrate, the use of a substrate according to the invention for improving the fertility of soils or for the production of Fertility of moderately or largely infertile soils, as well as a method for improving the fertility of soils or for the production of fertility of moderately or largely infertile soils solved according to the independent claims.
  • Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the respective dependent claims.
  • a substrate for improving the fertility of soils or for producing the fertility of moderately or largely barren soils, such as deserts or desert marginal areas, the substrate based on its overall composition
  • the substrate is characterized in that the filler comprises hydro coal produced by means of hydro-thermal carbonization of biomass.
  • coal is a coal or a precursor or intermediate thereof, which is produced by the hydrothermal carbonization of biomass with the addition of water under pressure and elevated temperature and which is not to be confused with biochar, purely vegetable by means of pyrolytic charring Starting materials is produced. It has been found that the hydro coal produced by hydrothermal carbonization of biomass has a very large surface area and, consequently, a very high adsorption capacity, so that a large amount of water can accumulate on the surface of the hydro coal. As a result, soils that are enriched with the substrate according to the invention, less frequently irrigated, because the water flows more slowly into underlying soil layers and therefore longer for water absorption by the plants is available.
  • the substrate according to the invention compared to conventional potting water consumption can be significantly reduced.
  • the water consumption in a substrate according to the invention consisting of 12.5% to 50% of charcoal and 50%> to 87.5% granular material, compared to potting soil by up to 49% can be reduced without affecting the growth of the plants has been.
  • the substrate of the invention is particularly suitable for regions in which there is a lack of water, for example in deserts or desert marginal areas,
  • the inventors have found that almost all contained in the biomass and important for plant growth nutrients are also contained after the hydrothermal carbonization in the coal. In addition, they have found that the nutrients contained in the hydro carbon over a period of the plant are available, which is significantly longer than commercially available long-term fertilizers. Thus, tests have shown that the substrate according to the invention still provides sufficient nutrients for plant growth even after 5 years. As a result, the use of fertilizers can be significantly reduced in an advantageous manner. It has been shown that the use of fertilizers can be dispensed with over several vegetation phases without having a negative effect on plant growth. This also means that the pollution of the soil and possibly of the groundwater with fertilizers can be considerably reduced.
  • the substrate according to the invention based on the total composition of the substrate, additionally has 10 to 65% by weight / normal earth.
  • normal soil is meant a conventional topsoil, a commercially available potting soil, a commercially available potting soil or the like.
  • the granular material may comprise granular rock, for example sand, in particular desert sand. It is advantageous if the granular material has a grain size, preferably an average grain size or an equivalent diameter, preferably a mean equivalent diameter of 0.02 mm to 3 mm.
  • the substrate may additionally comprise up to 10% by weight / weight of an additive, in particular fertilizer.
  • an additive in particular fertilizer.
  • the addition of a fertilizer is particularly advantageous when plants are to be grown with a particularly high nutritional requirements, which are not sufficiently covered even by the substrate according to the invention, or if biomass is used for the production of the coal, the house only from the production of Hydrocarbon with a low nutrient content allowed.
  • the invention provides a process for the preparation of a substrate for improving or producing the fertility of moderately or largely infertile soils, the process comprising:
  • the filler comprises hydro coal, wherein the hydro coal is produced by hydrothermal carbonization of biomass.
  • the mixture in step c) can additionally be added, with reference to the total composition of the mixture, up to 10% by weight / volume of an additive, in particular fertilizer.
  • granular rock may be used as the granular material, the granular rock preferably having a grain size, preferably an average grain size or an equivalent diameter, preferably a mean equivalent diameter of 0.02 mm to 3 mm.
  • biomass is used to produce the hydro coal by means of hydrothermal carbonization, which is largely free of heavy metals and other loads. This avoids that in the Residue of, for example, heavy metals are contained.
  • the hydrothermal carbonization of biomass can be carried out in a pressure-resistant reactor apparatus, the following process conditions being advantageously maintained:
  • the duration of the process (i.e., the duration of the hydrothermal carbonisation) is between 1 hour and 15 hours, the actual duration of the process being chosen according to the desired properties of the hydro coal,
  • the process pressure inside the reactor device is between 5 bar and 30 bar, preferably between 10 bar and 25 bar,
  • the process temperature inside the reactor device is between 100 ° C and 300 ° C, preferably between 150 ° C and 250 ° C.
  • the process temperature is controlled such that it follows a predetermined temperature characteristic.
  • it can be made possible to reduce the process temperature shortly before the removal of the hydro coal from the reactor to such an extent that the hydrocar coal can be safely removed and fed directly to the further processing or production of the substrate according to the invention.
  • step c) water is added to the mixture in order to obtain an aqueous solution, the water content being from 10 to 60% by weight based on the aqueous solution -% is.
  • the substrate in particular the carbon in the substrate absorb or bind so much water that a first supply of the planted plants or of the seed applied with water is ensured.
  • the mixture remains in the water for a residence time of between 1 day and 30 days. This ensures that the water accumulates not only on the surface of the hydro coal due to the adsorption capacity of the hydro coal, but due to the capillary effect (through the pore-shaped surface or structure of the coal) can also penetrate into the coal.
  • the aqueous solution can be filtered to separate the mixture from the remaining water, if any remaining water is present, with the mixture separated from the remaining water forming the substrate.
  • the invention also provides the use of a substrate which is based on the overall composition of the substrate
  • the filler comprising hydrocar- bon produced by hydrothermal carbonation of biomass.
  • the substrate may additionally contain from 10 to 65% w / v normal earth, based on the total composition of the substrate.
  • the substrate when using the substrate, additionally has up to 10% by weight / weight of an additive, in particular fertilizer, based on the total composition of the substrate.
  • the granular material may in this case comprise granular rock, wherein the granular rock has a grain size, preferably an average grain size or an equivalent diameter, preferably a mean equivalent diameter of 0.02 mm to 3 mm.
  • the invention provides a method for improving the fertility of soils or for producing the fertility of moderately or largely infertile soils, wherein a substrate according to the invention is applied to the soil.
  • the thickness of the substrate layer (layer of applied substrate) on the bottom can be selected between 15 cm and 75 cm, preferably between 30 cm and 50 cm.
  • the specifically selected thickness of the substrate layer is preferably selected as a function of the plants to be planted or of the seed to be delivered. For deep-rooted plants, a thicker substrate layer can be applied than for less deep-rooted plants.
  • Figure 1 is a diagram for a series of experiments with the seed "corn”.
  • FIG. 2 shows a diagram for a test series with the seed "tomato"
  • Fig. 4 is a diagram for a series of experiments with the seed "melon".
  • the substrate of the present invention used to improve the fertility of soils or to produce the fertility of moderately or largely barren soils is comprised of from 25 to 90% w / v of a granular material, such as sand (eg, desert sands ) with an average grain size of between about 0.02 mm to 3 mm, and added to 100% by weight / volume added amounts of a filler, especially hydro coal.
  • a sufficient nutrient content of the substrate is guaranteed - the use of additional fertilizers can be largely dispensed with.
  • water can be stored very well in the substrate, so that otherwise usual irrigation measures can be reduced and water can be saved.
  • the substrate is made by mixing the sand with the hydro coal so that the carbon is distributed approximately evenly in the sand.
  • the coal itself is produced by the hydrothermal carbonization of biomass. Particularly suitable here garden waste, leaves or green waste.
  • the hydrothermal carbonization of the biomass is carried out in an aqueous environment, so that wet biomass can be used. It is advantageous if the diameter of the particles of the hydro coal is less than 5 mm, preferably less than 3 mm, particularly preferably less than 2 mm. For this purpose, it may be advantageous if the hydro coal is filtered or screened after the hydrothermal carbonization in order to precipitate particles that are too large or if particles which are too large are comminuted.
  • particles with a diameter of more than 2 mm or even more than 5 mm are also suitable for the production and the inventive use of the substrate according to the invention.
  • they have the disadvantage that thereby the reduces the effective surface area of all the particles in the substrate, which may result in less total accumulation of water on the surface of the hydrocar- bon particles.
  • the substrate In order to ensure a sufficient moisture absorption by the plants or seeds in the sense of a primary care at a first use of the substrate according to the invention (when the substrate is applied and the first time planting seeds or introduced into the substrate), it can be provided, the substrate as an aqueous solution by addition of water in the preparation of the substrate. This process is called "scheduling".
  • the attachment causes two things:
  • the hydro coal particles have a porous surface or a porous structure
  • the hydro carbon particles can absorb water in the interior of the particles due to the capillary action, which is gradually released again after the application of the substrate on the ground.
  • the hydro coal particles can absorb up to twice their own weight depending on the biomass used.
  • the substrate When transporting the substrate from the place of manufacture to the place of use is necessary, care should be taken to ensure that the substrate which has been applied is packaged as watertight or vapor-proof as possible. Alternatively, the substrate can also be applied at the place of use, so that a water or vapor-tight transport is not necessary.
  • the nutrients contained in the biomass are largely retained during the hydrothermal carbonization and are also largely bound in the hydro coal. It has been shown that the charcoal can deliver these nutrients to the plants evenly over a long period of time (up to five years), so that the substrate according to the invention alone ensures optimal nutrient supply of the plant over a long period without that additional artificial fertilizer must be added.
  • the hydrocarbons produced therefrom have only few nutrients, up to 10% by weight / volume of a fertilizer can be added during the production of the substrate.
  • the application of the substrate according to the invention and the conventional Anchterde took place in planters, which were each 6 cm wide, 6 cm high and 6 cm deep.
  • the spiked substrate and seed soil were moistened with 12 ml each of water.
  • the seed was introduced into the planters, it has already been shown here that the substrate according to the invention had a significantly higher water content than the seed soil.
  • the seeds used were corn, tomatoes, cucumbers and melons.
  • the seed was introduced 1 cm deep into the substrate or seed soil.
  • the day of sowing is here called "day 1", whereby in the concrete attempts the sowing took place on 15 March 2016.
  • experiment 1 The arrangement of experiment 1 and the experiments described below were rain protected in order to avoid unwanted irrigation by rain.
  • Fig. 1 shows the time course of the growth for the seed maize according to the above table, wherein in the diagram of FIG. 1, the data for the substrate in a proportion of 37.5% of coal and are shown for soil. Recognizable here is that the seed in the substrate with a share of 37.5%> Hydrocarbon and in the earth has a similar growth course, although the earth was added almost twice the amount of water.
  • FIGS. 2, 3 and 4 each show the time course of the growth for the seed of tomatoes, cucumbers or melons according to the above table, wherein in the diagram according to FIGS. 2 to 4 in each case the data for the substrate with a share of 37.5% of hydrocarbons and are represented for earth.
  • the cucumber seed showed a similar growth in all three substrates, with the substrate showing the highest growth with 37.5% hydrocar- bon.
  • Experiment 2 was carried out in parallel to experiment 1. Except for the ambient conditions, all experimental parameters of experiment 2 were identical to experiment 1. Experiment 2 was carried out under the following environmental conditions:
  • the substrate according to the invention is therefore particularly suitable for rendering soil fertile in hot regions, such as desert regions, or regions in which only limited water is available for irrigation.
  • the substrate according to the invention can be applied to the fertile soil.
  • the layer thickness of the substrate to be applied can be selected depending on the root depth of the plants to be planted.
  • the substrate according to the invention can also be incorporated into the uppermost soil layer, ie mixed with soil.

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Abstract

Bereit gestellt wird ein Substrat zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden, wobei das Substrat bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Substrats a) 25 bis 90 Gew./Vol-% eines kornförmigen Materials und b) auf 100 Gew./Vol-% ergänzte Anteile eines Füllstoffes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff mittels hydrothermaler Karbonisierung von Biomasse hergestellte Hydrokohle umfasst. Bereit gestellt werden ferner ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Substrats, die Verwendung des erfindungsgemäßen Substrats sowie ein Verfahren zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden mit dem erfindungsgemäßen Substrat.

Description

Substrat sowie Verfahren zur Herstellung des Substrats
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung beschäftigt sich mit der Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden und mit der Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtba- ren Böden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Substrat zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden, ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Substrats, die Verwendung eines erfindungsgemäßen Substrats zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden sowie ein Verfahren zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden.
Stand der Technik und Hintergrund der Erfindung
Für die Notwendigkeit der Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit gibt es viele Gründe. Es gibt zum Beispiel karge oder sogar unfruchtbare Böden wegen zu hoher Kalkoder Sandgehalte bzw. wegen zu starker Versalzung. Weitere Gründe für geringe Fruchtbarkeit sind zu geringe Gehalte an Dauerhumus, Neigung der Böden zur schnellen und starken Verdichtung bis zur festen Verkrustung, zu schnelle Verdunstung der Bodenfeuchtigkeit wegen ungünstiger Bodenstruktur und/oder zu intensiver Sonneneinstrahlung sowie Austrocknung der für das Wachstum wichtigen oberen Bodenzone bzw. Bodenschicht durch zu schnellen Abfluss der Feuchtigkeit und der in ihr gelösten Nährstoffe. Zudem besteht der Wunsch auch Wüstengebiete bzw. Wüstenrandgebiete fruchtbar zu machen.
Es ist bekannt, dass ein großer Teil der vorstehend genannten Probleme durch die regelmäßige Zufuhr von natürlichen Düngestoffen in Form von beispielsweise Grüngut, Gülle, Mist oder dergleichen oder die regelmäßige Zufuhr von Kunstdünger überwunden werden können.
Natürliche Düngestoffe stehen aber nicht überall in ausreichender Menge zur Ver- fügung, sodass gegebenenfalls immense Kosten für den Transport in Kauf genommen werden müssen. Natürliche Düngestoffe, wie etwa Grüngut, Gülle oder Mist weisen allerdings den Nachteil auf, dass sie nur für kurze Zeit Nährstoffe für das Pflanzenwachstum bereitstellen, sodass ein regelmäßiges Nachdüngen, gegebenenfalls mehrmals während einer Vegetationsphase notwendig werden kann.
Ferner wird zunehmend versucht, auf den Einsatz von Kunstdünger zu verzichten, weil diese nicht nur das Pflanzenwachstum positiv beeinflussen sondern auch die Umwelt belasten können. Es ist weiterhin bekannt, dass die vorstehend genannten Probleme durch den Zusatz von Torf und/oder die Bedeckung mit Torf beseitigt werden können. Torf steht aber nur in begrenzten Mengen zur Verfügung. Außerdem muss der Abbau von Torf eingeschränkt werden, damit wertvolle Biotope erhalten bleiben.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Lösungen bereitzustellen, die die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise vermeiden und dennoch eine Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder die Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden, etwa Wüsten und Wüstenrandgebiete, ermöglichen.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Substrat zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden, ein Verfahren zur Herstellung eines erfmdungs- gemäßen Substrats, die Verwendung eines erfindungsgemäßen Substrats zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden, sowie ein Verfahren zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden nach den unabhängigen Ansprüchen ge- löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
Bereitgestellt wird demnach ein Substrat zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfrucht- baren Böden, etwa Wüsten oder Wüstenrandgebiete, wobei das Substrat bezogen auf seine Gesamtzusammensetzung
- 25 bis 90 Gew./Vol-% eines kornförmigen Materials und
- auf 100 Gew./Vol-% ergänzte Anteile eines Füllstoffes
aufweist. Das Substrat zeichnet sich dadurch aus, dass der Füllstoff mittels hydro- thermaler Karbonisierung von Biomasse hergestellte Hydrokohle umfasst.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist Hydrokohle eine Kohle oder ein Vor- bzw. Zwischenprodukt hiervon, die mittels der hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse unter Zugabe von Wasser unter Druck und erhöhter Temperatur hergestellt wird und das nicht zu verwechseln ist mit Pflanzenkohle, mittels pyrolytischer Verkohlung rein pflanzlicher Ausgangsstoffe hergestellt wird. Es hat sich herausgestellt, dass die mittels hydrothermaler Karbonisierung von Biomasse hergestellte Hydrokohle eine sehr große Oberfläche und damit einhergehend eine sehr hohe Adsorptionsfähigkeit aufweist, sodass sich an der Oberfläche der Hydrokohle sehr viel Wasser anreichern kann. Dadurch müssen Böden, die mit dem erfindungsgemäßen Substrat angereichert sind, weniger häufig bewässert werden, weil das Wasser langsamer in darunter liegende Bodenschichten abfließt und daher länger für die Wasseraufnahme durch die Pflanzen zur Verfügung steht. Versuche haben gezeigt, dass bei einem erfindungsgemäßen Substrat im Vergleich zu herkömmlicher Blumenerde der Wasserverbrauch erheblich gesenkt werden kann. So konnte der Wasserverbrauch bei einem erfindungsgemäßen Substrat, bestehend aus 12,5% bis 50% Hydrokohle und 50%> bis 87,5% kornförmiges Material, im Vergleich zu Blumenerde um bis zu 49% gesenkt werden, ohne dass das Wachstum der Pflanzen beeinträchtigt wurde. Damit eignet sich das erfindungsgemäße Substrat insbesondere für Regionen, in denen Wassermangel herrscht, etwa in Wüsten oder Wüstenrandgebiete,
Ferner haben die Erfinder festgestellt, dass nahezu alle in der Biomasse enthaltenen und für das Pflanzenwachstum wichtigen Nährstoffe auch nach der hydrothermalen Karbonisierung in der Hydrokohle enthalten sind. Zudem haben sie festgestellt, dass die in der Hydrokohle enthaltenen Nährstoffe über einen Zeitraum der Pflanze zur Verfügung stehen, der deutlich länger ist, als bei handelsüblichen Langzeitdüngern. So haben Versuche gezeigt, dass das erfindungsgemäße Substrat auch nach 5 Jahren noch ausreichend Nährstoffe für das Pflanzenwachstum zur Verfügung stellt. Dadurch kann in vorteilhafter Weise der Einsatz von Düngemitteln erheblich reduziert werden. Es hat sich gezeigt, dass über mehrere Vegetationsphasen hinweg auf den Einsatz von Düngemitteln verzichtet werden kann, ohne dass es sich negativ auf das Pflanzenwachstum auswirkt. Damit einher geht auch, dass die Belastung des Bodens und ggf. des Grundwassers mit Düngemitteln erheblich reduziert wer- den kann. Vorteilhaft ist es, wenn das erfindungsgemäße Substrat bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Substrats zusätzlich 10 bis 65 Gew./Vol-% normale Erde aufweist. Unter "normaler Erde" wird etwa ein herkömmlicher Mutterboden, eine handelsübliche Pflanzerde, eine handelsübliche Blumenerde oder dergleichen verstan- den.
Der Zusatz von normaler Erde ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Pflanze mit weniger Wasser und/oder mit weniger Nährstoffen auskommt. Dadurch können zudem der Aufwand und die Kosten für die Herstellung des Substrats gesenkt wer- den.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das kornförmige Material kornförmiges Gestein umfassen, beispielsweise Sand, insbesondere Wüstensand. Vorteilhaft ist es, wenn das kornförmige Material eine Körnung, vorzugsweise eine mittlere Körnung bzw. einen Äquivalentdurchmesser, vorzugsweise einen mittleren Äquivalentdurchmesser von 0,02 mm bis 3 mm aufweist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das Substrat bezogen auf die Gesamtzu- sammensetzung des Substrats zusätzlich bis zu 10 Gew./Vol-% eines Zuschlagstoffes, insbesondere Düngemittel aufweisen. Das Zugeben eines Düngemittels ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn Pflanzen mit einem besonders hohen Nährstoffbedarf angebaut werden sollen, der selbst von dem erfindungsgemäßen Substrat nicht ausreichend gedeckt werden, oder wenn für die Herstellung der Hydrokohle Biomasse verwendet wird, die von Haus aus nur die Herstellung von Hydrokohle mit einem niedrigen Nährstoffanteil erlaubt.
Des Weiteren wird durch die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats zur Verbesserung oder Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitge- hend unfruchtbaren Böden bereitgestellt, wobei das Verfahren umfasst:
a) Bereitstellen eines kornförmigen Materials, b) Bereitstellen eines Füllstoffes,
c) Herstellen einer Mischung, die das Substrat bildet, durch Vermischen des korn- förmigen Materials mit dem Füllstoff, sodass der Füllstoff in dem kornförmigen Material vorzugsweise weitgehend gleichmäßig verteilt ist, wobei der Mischung bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Mischung
- 25 bis 90 Gew./Vol-% des kornförmigen Materials und
- auf 100 Gew./Vol-% ergänzte Anteile des Füllstoffes
zugegeben werden,
wobei der Füllstoff Hydrokohle umfasst, wobei die Hydrokohle mittels hydrother- maier Karbonisierung von Biomasse hergestellt wird.
Vorteilhaft kann es ein, wenn der Mischung in dem vorstehend genannten Schritt c) bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Mischung zusätzlich 10 bis 65 Gew./Vol-% normale Erde zugegeben wird. Was unter "normale Erde" zu ver- stehend ist, wurde weiter oben bereits ausgeführt.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Mischung in dem Schritt c) bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Mischung zusätzlich bis zu 10 Gew./Vol-% eines Zuschlagstoffes, insbesondere Düngemittel zugegeben werden.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann als kornförmiges Material kornförmi- ges Gestein verwendet werden, wobei das kornförmige Gestein vorzugsweise eine Körnung, vorzugsweise eine mittlere Körnung bzw. einen Äquivalentdurchmesser, vorzugsweise einen mittleren Äquivalentdurchmesser von 0,02 mm bis 3 mm aufweist.
Besonders Vorteilhaft ist es, wenn zur Herstellung der Hydrokohle mittels hydrothermaler Karbonisierung Biomasse verwendet wird, die weitgehend frei von Schwermetallen und sonstigen Belastungen ist. Damit wird vermieden, dass in dem herzustellenden Substrat Rückstände von beispielsweise Schwermetallen enthalten sind.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die hydrothermale Karbonisierung von Biomasse in einer druckbeständigen Reaktorvorrichtung durchgeführt werden, wobei vorteilhafter Weise folgende Prozessbedingungen eingehalten werden:
- die Prozessdauer (d.h. die Dauer der hydrothermalen Karbonisierung) liegt zwischen 1 Stunde und 15 Stunden, wobei die konkrete Prozessdauer in Abhängig- keit von den gewünschten Eigenschaften der Hydrokohle ausgewählt wird,
- der Prozessdruck im Inneren der Reaktorvorrichtung liegt zwischen 5 bar und 30 bar, vorzugsweise zwischen 10 bar und 25 bar,
- die Prozesstemperatur im Inneren der Reaktorvorrichtung liegt zwischen 100°C und 300°C, vorzugsweise zwischen 150°C und 250°C.
Vorteilhaft ist es, wenn die Prozesstemperatur gesteuert wird, derart, dass sie einer vorbestimmten Temperaturkennlinie folgt. So kann es ermöglicht werden, die Prozesstemperatur kurz vor Entnahme der Hydrokohle aus dem Reaktor soweit abzusenken, dass die Hydrokohle gefahrlos entnommen werden kann und direkt der wei- teren Verarbeitung bzw. der Herstellung des erfindungsgemäßen Substrats zugeführt werden kann.
Vorteilhaft ist es zudem, wenn während des vorstehend genannten Schrittes c) oder nach dem Schritt c) der Mischung Wasser zugegeben wird, um eine wässrige Lö- sung zu erhalten, wobei der Wasseranteil bezogen auf die wässrige Lösung zwischen 10 und 60 Gew./Vol-% beträgt. Damit kann das Substrat, insbesondere die Hydrokohle in dem Substrat, soviel Wasser aufnehmen bzw. binden, dass eine Erstversorgung der angepflanzten Pflanzen bzw. des ausgebrachten Samens mit Wasser sichergestellt ist. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Mischung für eine Verweildauer von zwischen 1 Tag und 30 Tage in dem Wasser verbleibt. Damit wird erreicht, dass sich das Wasser aufgrund der Adsorptionsfähigkeit der Hydrokohle nicht nur an der Oberfläche der Hydrokohle anreichert, sondern aufgrund des Kapillareffektes (durch die porenförmige Oberfläche bzw. Struktur der Hydrokohle) auch in die Hydrokohle eindringen kann.
Nach Ablauf der Verweildauer (auch "Ansetzzeit" genannt) kann die wässrige Lösung gefiltert werden, um die Mischung vom verbleibenden Wasser zu trennen, so- fern noch verbleibendes Wasser vorhanden ist, wobei die vom verbleibenden Wasser getrennte Mischung das Substrat bildet.
Bereit gestellt wird durch die Erfindung auch die Verwendung eines Substrats, welches bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Substrats
- 25 bis 90 Gew./Vol-% eines kornförmigen Materials und
- auf 100 Gew./Vol-% ergänzte Anteile eines Füllstoffes
enthält, zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden, wobei der Füllstoff mittels hydrothermaler Karbonisierung von Biomasse hergestellte Hydrokohle umfasst.
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung kann das Substrat bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Substrats zusätzlich 10 bis 65 Gew./Vol-% normale Erde aufweisen.
Vorteilhaft kann es sein, wenn bei der Verwendung des Substrats das Substrat bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Substrats zusätzlich bis zu 10 Gew./Vol-% eines Zuschlagstoffes, insbesondere Düngemittel aufweist. Das kornförmige Material kann hierbei kornförmiges Gestein umfassen, wobei das kornförmige Gestein eine Körnung, vorzugsweise eine mittlere Körnung bzw. einen Äquivalentdurchmesser, vorzugsweise einen mittleren Äquivalentdurchmesser von 0,02 mm bis 3 mm aufweist.
Schließlich wird durch die Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden bereit gestellt, wobei auf dem Boden ein erfindungsgemäßes Substrat aufgebracht wird.
Die Dicke der Substratschicht (Schicht des aufgebrachten Substrats) auf dem Boden kann zwischen 15 cm und 75 cm, vorzugsweise zwischen 30 cm und 50 cm gewählt wird. Die konkret gewählte Dicke der Substratschicht wird vorzugsweise in Abhängigkeit von den anzupflanzenden Pflanzen bzw. von dem auszubringenden Samen gewählt. Für tiefwurzelnde Pflanzen kann eine dickere Substratschicht aufgebracht werden als für weniger tiefwurzelnde Pflanzen.
Es kann zudem vorteilhaft sein, wenn ein Teil des auf den Boden aufgebrachten Substrats zumindest teilweise in den Boden eingearbeitet wird.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprü- chen und der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm für eine Versuchsreihe mit dem Saatgut "Mais";
Fig. 2 ein Diagramm für eine Versuchsreihe mit dem Saatgut "Tomate";
Fig. 3 ein Diagramm für eine Versuchsreihe mit dem Saatgut "Gurke"; und
Fig. 4 ein Diagramm für eine Versuchsreihe mit dem Saatgut "Melone". Detaillierte Beschreibung der Erfindung Das für die Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden verwendete erfindungsgemäße Substrat setzt sich zusammen aus 25 bis 90 Gew./Vol-% eines korn- förmigen Materials, etwa Sand (z.B. Wüstensand) mit einer mittleren Körnung von etwa zwischen 0,02 mm bis 3 mm, und auf 100 Gew./Vol-% ergänzte Anteile eines Füllstoffes, insbesondere Hydrokohle. Bei dieser Zusammensetzung ist ein ausreichender Nährstoffgehalt des Substrats gewährleistet - auf den Einsatz von zusätzlichen Düngemitteln kann weitgehend verzichtet werden. Zudem kann Wasser in dem Substrat sehr gut gespeichert werden, sodass ansonsten übliche Bewässerungsmaßnahmen reduziert und Wasser eingespart werden kann.
Das Substrat wird durch Mischen des Sandes mit der Hydrokohle hergestellt, sodass die Hydrokohle in dem Sand in etwa gleichmäßig verteilt ist.
Die Hydrokohle selbst wird durch die hydrothermale Karbonisierung von Biomasse hergestellt. Besonders gut eignen sich hierbei Gartenabfälle, Laub oder Grünschnitt. Die hydrothermale Karbonisierung der Biomasse wird in einem wässrigen Milieu durchgeführt, sodass auch nasse Biomasse verwendet werden kann. Vorteilhaft ist es, wenn der Durchmesser der Partikel der Hydrokohle kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 3 mm, besonders bevorzugt kleiner als 2 mm ist. Hierzu kann es vorteilhaft sein, wenn die Hydrokohle nach der hydrothermalen Karbonisierung gefiltert bzw. gesiebt wird um zu große Partikel auszuscheiden oder wenn zu große Partikel zerkleinert werden.
Partikel mit einem Durchmesser von mehr als 2 mm oder gar mehr als 5 mm eignen sich zwar auch für die Herstellung und die erfindungsgemäße Verwendung des erfindungsgemäßen Substrats. Sie haben allerdings den Nachteil, dass dadurch die effektive Oberfläche der gesamten Partikel in dem Substrat verkleinert wird, was dazu führen kann, dass sich insgesamt weniger Wasser an der Oberfläche der Hydrokohle-Partikel anreichert. Um bei einer Erstverwendung des erfindungsgemäßen Substrats (wenn das Substrat ausgebracht wird und das erste Mal Pflanzen angesetzt oder Samen in das Substrat eingebracht wird) eine ausreichende Feuchtigkeitsaufnahme durch die Pflanzen bzw. Samen im Sinne einer Erstversorgung zu gewährleisten, kann es vorgesehen sein, das Substrat als wässrige Lösung herzustellen, indem bei der Herstellung des Substrats zusätzlich Wasser zugegeben wird. Dieser Vorgang wird als "Ansetzen" bezeichnet. Versuche haben gezeigt, dass ein Wasseranteil bezogen auf die wässrige Lösung zwischen 10 und 60 Gew./Vol-% ausreichend ist. Das Substrat verbleibt dann zwischen 1 Tag und 30 Tage (Verweildauer) in dem Wasser. Anschließend kann das restliche Wasser, sofern noch vorhanden, von dem Substrat getrennt werden.
Das Ansetzen bewirkt zweierlei:
1. an der Oberfläche der Hydrokohle reichert sich Wasser an, das der Pflanze bzw. dem Samen unmittelbar nach dem Einpflanzen bzw. Aussähen zur Wasserauf- nähme zur Verfügung steht.
2. weil die Hydrokohle-Partikel eine poröse Oberfläche bzw. eine poröse Struktur aufweisen, können die Hydrokohle-Partikel aufgrund der Kapillarwirkung auch Wasser im Inneren der Partikel aufnehmen, das nach dem Aufbringen des Substrats auf dem Boden nach und nach wieder abgegeben wird. Versuche haben gezeigt, dass die Hydrokohle-Partikel je nach verwendeter Biomasse bis zum Doppelten ihres eigenen Gewichts Wasser aufnehmen können.
Bei einem gegebenenfalls erforderlichen Transport des Substrats vom Herstellungsort zum Verwendungsort ist darauf zu achten, dass das Substrat, welches angesetzt wurde, möglichst Wasser- bzw. Dampfdicht verpackt ist. Alternativ kann das Substrat auch am Verwendungsort angesetzt werden, sodass ein Wasser- bzw. Dampfdichter Transport nicht notwendig ist.
Die in der Biomasse enthaltenen Nähstoffe bleiben während der hydrothermalen Karbonisierung weitgehend erhalten und sind zudem weitgehend in der Hydrokohle gebunden. Es hat sich gezeigt, dass die Hydrokohle diese Nährstoffe sehr gut über einen langen Zeitraum (bis zu fünf Jahre) gleichmäßig an die Pflanzen abgeben kann, sodass alleine durch das erfindungsgemäße Substrat eine optimale Nähr- stoffversorgung der Pflanze über einen langen Zeitraum gewährleistet ist, ohne dass zusätzlicher Kunstdünger hinzugegeben werden muss.
Sollte aufgrund der verwendeten Biomasse die daraus hergestellte Hydrokohle nur wenig Nährstoffe aufweisen, kann bei der Herstellung des Substrats bis zu 10 Gew./Vol-% eines Düngemittels zugegeben werden.
Es wurden Versuche mit unterschiedlichen Samen und unterschiedlichen Zusammensetzungen des Substrats durchgeführt. Dabei wurden das Keimverhalten der Samen und das Wachstum der Jungpflanzen mit dem Keimverhalten und dem Wachstum der gleichen Samen und Jungpf anzen in herkömmlicher Anzuchterde verglichen.
Versuch 1 :
Die Ausbringung des erfindungsgemäßen Substrats und der herkömmlichen An- zuchterde erfolgte in Pflanzgefäßen, die jeweils 6 cm breit, 6 cm hoch und 6 cm tief waren. Das ausgebrachte Substrat und die Anzuchterde wurden mit jeweils 12 ml Wasser befeuchtet. Anschließen folgte eine 10-tägige Ruhephase, um eine optimale Nährstoffentwicklung sowohl in dem Substrat als auch in der Pflanzerde zu gewährleisten. Im Anschluss an die Ruhephase wurde das Saatgut in die Pflanzgefäße eingebracht, wobei sich bereits hier gezeigt hat, dass das erfindungsgemäße Substrat einen deutlich höheren Wasseranteil aufwies als die Anzuchterde. Als Saatgut wurde Mais, Tomaten, Gurken und Melonen verwendet. Das Saatgut wurde jeweils 1 cm tief in das Substrat bzw. Anzuchterde eingebracht. Der Tag der Aussaat wird hier als "Tag 1" bezeichnet, wobei in den konkreten Versuchen die Aussaat am 15. März 2016 erfolgte.
Die Anordnung des Versuches 1 und der nachfolgend beschriebenen Versuche er- folgte regengeschützt, um eine ungewollte Bewässerung durch Regen zu vermeiden.
Der Versuch 1 wurde bei folgenden Umgebungsbedingungen durchgeführt:
- relative Luftfeuchtigkeit: zwischen 65% und 85%
- Temperatur zwischen 16°C und 24°C
In den nachfolgenden Tabellen sind die Ergebnisse des Versuches 1 dargestellt. In Spalte 2 ist der Anteil an Hydrokohle im Substrat angegeben. In den weiteren Spalten sind für den jeweiligen Tag die Menge an zugegebenen Wasser und die Wuchs- höhe angegeben. Sofern keine Wuchshöhe und/oder Wassermenge angegeben sind war eine Messung des Wachstums nicht möglich bzw. erfolgte keine Zugabe von Wasser und keine Messung.
Figure imgf000016_0002
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Es erfolgte auch zusätzlich eine Aussaat in Sand (ohne Beigabe von Erde oder Hyd- rokohle), wobei der Sand jeweils gleich bewässert wurde wie die Erde. Im Sand keimten die Saaten zwar und konnten ein gewisses Wachstum aufweisen, sie sind allerdings vor Beendigung der Versuchsreihe aufgrund von Nährstoffmangel abgestorben. Wie aus den oben stehenden Daten hervorgeht, wurde der Erde in den meisten Fällen die doppelte Menge an Wasser zugegeben. Dennoch konnte bereits bei dem Substrat mit einem Hydrokohleanteil von 12,5% ein Wachstum erreicht werden, das weitgehend dem Wachstum der Aussaat in der Erde entspricht. Bei Mais war das Wachstum zum Ende der Versuchsreihe sogar besser als in Erde. Das bedeutet, dass bereits bei einem Hydrokohleanteil von 12,5% in dem Substrat der Wasserverbrauch um etwa 50%> reduziert werden kann, ohne dass sich dies negativ auf das Wachstum auswirkt.
Fig. 1 zeigt den zeitlichen Verlauf der Wachstums für das Saatgut Mais gemäß der obigen Tabelle, wobei in dem Diagramm gemäß Fig. 1 die Daten für das Substrat mit einem Anteil von 37,5% Hydrokohle und für Erde dargestellt sind. Erkennbar ist hier, dass das Saatgut in dem Substrat mit einem Anteil von 37,5%> Hydrokohle und in der Erde einen ähnlichen Wachstumsverlauf aufweist, obwohl der Erde fast die doppelte Menge an Wasser zugegeben wurde.
Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 zeigen jeweils den zeitlichen Verlauf des Wachstums für das Saatgut Tomaten, Gurken bzw. Melonen gemäß der obigen Tabelle, wobei in dem Diagramm gemäß Fig. 2 bis Fig. 4 jeweils die Daten für das Substrat mit einem Anteil von 37,5% Hydrokohle und für Erde dargestellt sind.
Bei dem Saatgut Gurken zeigte sich bei allen drei Substraten ein ähnlicher Wachs- tumsverlauf, wobei auch hier das Substrat mit 37,5% Hydrokohle das höchste Wachstum aufwies.
Die zum Teil anfänglich besseren absoluten Wachstumszahlen der Saatgüter in Erde beruhen darauf, dass der Erde fast immer die doppelte Menge an Wasser zu- gegeben werden musste Versuche, in denen die Wassermengen identisch waren, haben hingegen zu identischen oder geringeren absoluten Wachstumszahlen der Saatgüter in Erde geführt.
Der Versuch 2 wurde parallel zum Versuch 1 durchgeführt. Bis auf die Umgebungs- bedingungen waren alle Versuchsparameter des Versuchs 2 identisch zum Versuch 1. Der Versuch 2 wurde bei folgenden Umgebungsbedingen durchgeführt:
- relative Luftfeuchtigkeit: zwischen 20% und 35%
- Temperatur zwischen 28°C und 34°C In der nachfolgenden Tabelle sind die Versuchsergebnisse des Versuches 2 für das Saatgut Mais wiedergegeben.
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In dem Versuch 2 zeigte sich, dass etwa bei dem Substrat mit einem Anteil von 37,5 % Hydrokohle das Wachstum von Mais gegenüber der Anzuchterde und dem Substrat mit einem Anteil von 12,5% Hydrokohle deutlich besser war. Das liegt daran, dass die Hydrokohle deutlich mehr Wasser "speichern" kann als die Erde.
Das erfindungsgemäße Substrat eignet sich daher besonders gut, Boden in heißen Regionen, etwa Wüstenregionen, bzw. Regionen, in denen nur begrenzt Wasser für eine Bewässerung zur Verfügung steht, fruchtbar zu machen.
Im Anschluss an die Versuchsreihen wurde das Wurzelwachstum untersucht. Hier hat sich gezeigt, dass das Wurzelwachstum bei den Substraten mit einem Anteil von 12,5%) und 25%) Hydrokohle nahezu identisch ist zu dem Wurzelwachstum bei Erde, d.h. in diesen drei Fällen haben sich etwa gleich viel Wurzeln gebildet. Demgegenüber haben sich bei dem Substrat mit einem Anteil von 50% Hydrokohle im Mittel etwa 25% mehr Wurzeln ausgebildet. Bei dem Substrat mit einem Anteil von 37,5% Hydrokohle haben sich im Mittel sogar fast 40% mehr Wurzeln ausgebildet, was zu einer besseren Aufnahme von Nährstoffen und Wasser führt. Das erfindungsgemäße Substrat kann auf den fruchtbar zu machenden Boden aufgebracht werden. Die Schichtdicke des aufzubringenden Substrats kann dabei in Abhängigkeit der Wurzeltiefe der anzupflanzenden Pflanzen gewählt werden. Alternativ kann das erfindungsgemäße Substrat auch in die oberste Bodenschicht eingearbeitet werden, also mit Erde gemischt werden.

Claims

Patentansprüche
Substrat zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden, wobei das Substrat bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Substrats a) 25 bis 90 Gew. /V ol-% eines kornförmigen Materials und
b) auf 100 Gew./Vol-% ergänzte Anteile eines Füllstoffes
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
der Füllstoff mittels hydrothermaler Karbonisierung von Biomasse hergestellte Hydrokohle umfasst.
Substrat nach Anspruch 1 , wobei das Substrat bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Substrats zusätzlich
c) 10 bis 65 Gew./Vol-% normale Erde
aufweist.
Substrat nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei das komförmige Material kornförmiges Gestein umfasst.
Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das komförmige Material eine Körnung, vorzugsweise eine mittlere Körnung bzw. einen Äquivalentdurchmesser, vorzugsweise einen mittleren Äquivalentdurchmesser von 0,02 mm bis 3 mm aufweist.
5. Substrat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Substrats zusätzlich
d) bis zu 10 Gew./Vol-% eines Zuschlagstoffes, insbesondere Düngemittel aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Substrats zur Verbesserung oder Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden, wobei das Verfahren umfasst:
a) Bereitstellen eines kornförmigen Materials,
b) Bereitstellen eines Füllstoffes,
c) Herstellen einer Mischung, die das Substrat bildet, durch Vermischen des kornförmigen Materials mit dem Füllstoff, sodass der Füllstoff in dem kornförmigen Material weitgehend gleichmäßig verteilt ist, wobei der Mischung bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Mischung
- 25 bis 90 Gew./Vol-% des kornförmigen Materials und
- auf 100 Gew./Vol-% ergänzte Anteile des Füllstoffes
zugegeben werden,
wobei der Füllstoff Hydrokohle umfasst, wobei die Hydrokohle mittels hydrothermaler Karbonisierung von Biomasse hergestellt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Mischung in dem Schritt c) bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Mischung zusätzlich - 10 bis 65 Gew./Vol-% normale Erde
zugegeben wird.
Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei der Mischung in dem Schritt c) bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Mischung zusätzlich
- bis zu 10 Gew./Vol-% eines Zuschlagstoffes, insbesondere Düngemittel zugegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, wobei als korn- förmiges Material kornförmiges Gestein verwendet wird, das eine Körnung, vorzugsweise eine mittlere Körnung bzw. einen Aquivalentdurchmesser, vorzugsweise einen mittleren Äquivalentdurchmesser von 0,02 mm bis 3 mm aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, wobei zur Herstellung der Hydrokohle mittels hydrothermaler Karbonisierung Biomasse verwendet wird, die weitgehend frei von Schwermetallen und sonstigen Belastungen ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 10, wobei die hydrothermale Karbonisierung von Biomasse in einer druckbeständigen Reaktorvorrichtung durchgeführt wird, mit folgenden Prozessbedingungen:
- die Prozessdauer liegt zwischen 1 Stunde und 15 Stunden, wobei die konkrete Prozessdauer in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften der Hydrokohle ausgewählt wird,
- die Prozessdruck im Inneren der Reaktorvorrichtung liegt zwischen 5 bar und 30 bar, vorzugsweise zwischen 10 bar und 25 bar,
- die Prozesstemperatur im Inneren der Reaktorvorrichtung liegt zwischen 100°C und 300°C, vorzugsweise zwischen 150°C und 250°C.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Prozesstemperatur gesteuert wird, derart, dass sie einer vorbestimmten Temperaturkennlinie folgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 12, wobei während des Schrittes c) oder nach dem Schritt c) der Mischung Wasser zugegeben wird, um eine wässrige Lösung zu erhalten, wobei der Wasseranteil bezogen auf die wässrige Lösung zwischen 10 und 60 Gew./Vol-% beträgt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Mischung für eine Verweildauer zwischen 1 Tag und 30 Tage in dem Wasser verbleibt und wobei nach Ablauf der Verweildauer die wässrige Lösung gefiltert wird, um die Mischung zumindest teilweise vom verbleibenden Wasser zu trennen, wobei die vom verbleibenden Wasser getrennte Mischung das Substrat bildet.
15. Verwendung eines Substrats, welches bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Substrats
a) 25 bis 90 Gew./Vol-% eines kornförmigen Materials und
b) auf 100 Gew./Vol-% ergänzte Anteile eines Füllstoffes
enthält, zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden, wobei der Füllstoff mittels hydrothermaler Karbonisierung von Biomasse hergestellte Hydrokohle umfasst.
16. Verwendung nach Anspruch 15, wobei das Substrat bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Substrats zusätzlich
c) 10 bis 65 Gew./Vol-% normale Erde
enthält.
17. Verwendung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei das Substrat bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Substrats zusätzlich
d) bis zu 10 Gew./Vol-% eines Zuschlagstoffes, insbesondere Düngemittel enthält.
18. Verwendung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das kornförmige Material kornförmiges Gestein umfasst, wobei das kornförmige Gestein eine Körnung, vorzugsweise eine mittlere Körnung bzw. einen Äquivalentdurchmesser, vorzugsweise einen mittleren Äquivalentdurchmesser von 0,02 mm bis 3 mm aufweist.
19. Verfahren zur Verbesserung der Fruchtbarkeit von Böden oder zur Herstellung der Fruchtbarkeit von mäßig oder weitgehend unfruchtbaren Böden, wobei auf dem Boden ein Substrat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 aufgebracht wird.
20. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Dicke der Substratschicht auf dem Boden zwischen 15 cm und 75 cm, vorzugsweise zwischen 30 cm und 50 cm gewählt wird.
21. Verfahren nach einem der beiden Ansprüche 19 oder 20, wobei ein Teil des auf den Boden aufgebrachten Substrats zumindest teilweise in den Boden eingearbeitet wird.
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