Nachhaltiges Nährstoffmanagement

Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB

Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphor, Kalium und Calcium sind für das Wachstum aller Lebewesen essenziell. Weltweit ist der Bedarf an Nährstoffen als Düngemittel aufgrund  eines erhöhten Bedarfs an Düngern für die Nahrungsmittelproduktion der Nutzung von Pflanzen zur Bereitstellung von Energie und Biomaterialien stark gestiegen. Infolgedessen sind mineralische Reserven von Phosphaterzen knapp geworden. Dazu kommt der insgesamt hohe Energiebedarf bei der Düngemittelproduktion, der diese Prozesse nicht nachhaltig und umweltverschmutzend macht.

Rückgewinnung von Nährstoffen zur Herstellung von Düngemitteln

Am Fraunhofer IGB entwickeln wir neuartige Technologien zur Rückgewinnung von Nährstoffen aus Abwasser und organischen Reststoffen. Verschiedene feste und flüssige Reststoffe werden in Hinblick auf ihre Möglichkeit zur Nährstoffrückgewinnung untersucht und bewertet. In unseren Prozessen werden die Nährstoffe so ausgefällt oder pelletiert, dass sie als vollwertiges und spezifisches Produkt durch Industriepartner vermarktet und in verschiedenen landwirtschaftlichen Sektoren wieder eingesetzt werden können.

Forschungsthemen

  • Nährstoff-Recycling – Auf dem Weg zur vollständigen Nutzung von Kulturpflanzen
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Wissenswertes

  • Nährstoffverluste in der Abwasserreinigung
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  • Nährstoffverluste durch Überdüngung in der Landwirtschaft
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  • Blattdüngung
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Projekte

Rückgewonnene Nährstoffsalze (MAP) 
Rückgewonnene Nährstoffsalze (MAP) als Produkt, das direkt als Düngemittel eingesetzt werden kann.


Olivenölabfälle 
Auch aus Olivenölabfällen lassen sich Nährstoffe zurückgewinnen.


Rückgewonnene Nährstoffsalze (MAP) 
Unterschiedlich verdünnte Mikronährstoff-Suspensionen für die Blattdüngung.

Rückgewinnung von Phosphatsalzen aus Abwasser

Derzeitig entwickeln wir Methoden zur Rückgewinnung von Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP), Kalium-Magnesium-Phosphat (KMP) und Ammonium-Sulfat aus Abwasser. Die Nährstoffe können direkt als vollwertiges Produkt vermarktet und je nach Eigenschaften der Böden und Anbaupflanzen in verschiedenen landwirtschaftlichen Sektoren wieder eingesetzt werden.

En-X-Olive

In dem von der EU geförderten Projekt (En-X-Olive, Förder-Nr. 2184442-2) erforschen wir zusammen mit Partnern aus Spanien, Italien, Griechenland und Frankreich die Rückgewinnung von Nährstoffen aus Olivenölabfällen. Hierzu charakterisieren wir die Abfallfraktionen, bewerten sie im Hinblick auf ihren Nährstoffgehalt und entwickeln Prozesse zur Rückgewinnung von Nährstoffen.

EcoBug

Ebenso charakterisieren und bewerten wir zusammen mit Partnern aus Norwegen, Ungarn, Spanien und Litauen feste und flüssige Abfälle aus der Tierhaltung. Die Rückgewinnung von Nährstoffen aus Tierdung und deren Wiederverwendung als Düngemittel für den Anbau von Kohl wird derzeit in einem von der EU geförderten Projekt (EcoBug, Förder-Nr. 218467-2) untersucht.

Formulierung und Stabilitätsuntersuchungen von Blattdüngern

Für einen Auftraggeber aus der Industrie hat das Fraunhofer IGB die Zusammensetzung von Blattdüngern auf der Basis natürlicher Rohstoffe überprüft. Des Weiteren haben wir Stabilitätsuntersuchungen durchgeführt, um zu garantieren, dass diese Produkte die ideale Zusammensetzung haben und sich nach EU-Ökoverordnung 834/2007 zertifizieren lassen.

Leistungen

Pellets aus Reststoffen der Olivenölproduktion. 
Pellets aus Reststoffen der Olivenölproduktion.


Pellets aus Gärresten 
Pellets aus Gärresten.

Nährstoffrückgewinnung

  • Durchführung von Machbarkeitsstudien
  • Charakterisierung des Rohstoffs hinsichtlich Nährstoffgehalt und organischer Substanz
  • Entwicklung von Technologien, um Nährstoffe aus festen und flüssigen Abfällen zurückzugewinnen
  • Entwicklung spezifischer Strategien für die optimale Nährstoffrückgewinnung in Abhängigkeit der Abfalleigenschaften

Produktuntersuchungen

  • Alterungsversuche von Flüssigdüngern
  • Online-Partikelmessung (1 µm - 2,5 mm) von Nährstoffkristallen

Formulierung und Verarbeitung von Düngern

  • Entwicklung von Mehrkomponentendüngern
  • Formulierung und chemische Überprüfung von Flüssigdüngern
  • Verfahrensentwicklung zur Abtrennung, Trocknung und Pelletierung von Düngemitteln

Ausstattung

Um organische Reststoffe aufzuarbeiten, verfügt das Fraunhofer IGB über Anlagen zur Entwässerung, Trocknung und Pelletierung, um Produkte zu erzeugen, die einfach gehandhabt und als organische Düngemittel vertrieben werden können.

Publikationen

  • Stoll, M.S., J. Bilbao, and S. Egner, Nährstoff-Recycling als Schritt zur vollständigen Nutzung von Kulturplanzen. Umweltschutztechnik, 2010. 8: p. 2.
  • Stoll, M.S., et al., Manure treatment with superheated steam as part of integrated resource management. Orbit 2010 - Organic resources in the carbon economy, 2010: p. 740-747.
  • Bilbao, J., M.S. Stoll, and S. Egner, Closing the nutrients cycle. Water & Wastewater Treatment, 2010. 53(12): p. 20.
  • Bilbao, J., et al., Characterization and anaerobic digestion of olive-mill solid wastes Orbit 2010 - Organic resources in the carbon economy, 2010: p. 724-731.