Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Vorhabens ist es, ein thermisches Verfahren zur Desinfektion von B\u00f6den im Gem\u00fcse- und Zierpflanzenbau unter Glas und im Freiland f\u00fcr die gewerbliche Nutzung zu entwickeln und zu erproben, das die Nachteile der Hygienisierung des Pflanzbodens mittels Dampf bzw. durch das gasf\u00f6rmige Entseuchungsmittel Methylbromid ausschlie\u00dft. Dieses bislang in Deutschland und Europa noch nicht praktizierte, innovative Verfahren w\u00e4re dann geeignet, den Einsatz chemischer Entseuchungsmittel abzul\u00f6sen und damit die k\u00fcnftig nicht zu akzeptierenden m\u00f6glichen Gesundheits- und Umweltbelastungen und -gef\u00e4hrdungen abzustellen und die bisher praktizierte, technisch aufwendige Form der Dampfdesinfektionen durch ein vorteilhaftes und zugleich effektiveres Wirkprinzip zu ersetzen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Arbeiten gliedern sich in zwei Komplexe:
\n-Entwicklung und Erprobung eines geeigneten Verfahrens sowie der dazugeh\u00f6rigen Anlage – unter der Voraussetzung des mobilen Einsatzes im g\u00e4rtnerischen Gewerbe (Gew\u00e4chsh\u00e4user, Beete\u0085);
\n-Erstellung eines erweiterten Anwendungskonzepts f\u00fcr den gro\u00dftechnischen Einsatz (z.B. auf A-ckerb\u00f6den der Agrarwirtschaft).
\nDer Einflu\u00df der Parameter Frequenz, Feldst\u00e4rke, Einwirkzeit, Materialzusammensetzung auf das physi-kalische Wirkprinzip wurde untersucht. Darauf aufbauend werden Verfahrens- und Anlagenparameter erarbeitet und in praktischen Versuchen optimiert. Dabei ist neben der Sicherung der biologischen Wirk-samkeit des Verfahrens zur Bodensterilisation stets zu gew\u00e4hrleisten, dass mit der dielektrischen Erw\u00e4r-mung keine nennenswerten Qualit\u00e4tseinbu\u00dfen des Pflanzbodens eintreten. Eine enge interdisziplin\u00e4re Zusammenarbeit zwischen den HF-Spezialisten der ARBES-UMWELT GmbH und den anerkannten Fachleuten der Biologischen Bundesanstalt f\u00fcr Land- und Forstwirtschaft soll dieses Ziel absichern und garantieren, dass sich die Arbeiten unmittelbar an den Erfordernissen der Praxis orientieren. Dem in Aussicht gestellten Einsatz von Hochfrequenzenergie zur Bodensterilisation im agrartechnischen Bereich, im Gem\u00fcse- und Zierpflanzenanbau sowie auf Ackerb\u00f6den gehen im Rahmen dieses Forschungsprojekts umfangreiche Technikums- und Kleinfeldversuche zur Bestimmung und Optimierung der Anlagen- und Verfahrensparameter voraus.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Vorbereitende Messungen dielektrischer Parameter an Pflanzb\u00f6den haben im Laborversuch ergeben, dass im Kurzwellen-Frequenzbereich von 7 MHz bis etwa 25 MHz die g\u00fcnstigsten Voraussetzungen zum Erreichen der angestrebten Ziele gegeben sind.
\nTechnikumsversuche mit der genehmigungsfreien Arbeitsfrequenz von 13,56 MHz (ISM-Band) zeigten, dass B\u00f6den mit durchschnittlichem Feuchtegehalt unter Laborbedingungen mittels Hochfrequenzenergie problemlos auf 70\u00b0C – 90\u00b0C (und bei Bedarf h\u00f6her) erw\u00e4rmt werden k\u00f6nnen und damit eine Desinfektion, analog der D\u00e4mpftechnik und ohne jeglichen Einsatz von Giftstoffen, mit Sicherheit erreichbar ist.
\nDie Versuche wurden in zwei Stufen durchgef\u00fchrt, wobei im Laborstadium Erw\u00e4rmungsprofile und Feldst\u00e4rkeverteilungen ermittelt wurden. Dar\u00fcber hinaus wurden unterschiedliche Bodensorten auf ihre Eignung bez\u00fcglich des HF-Eintrags getestet. Im Ergebnis ist festzustellen, dass alle getesteten B\u00f6den (Sandboden wie humushaltige B\u00f6den) nahezu identische Erw\u00e4rmungsprofile ergaben und die Durchw\u00e4rmung unter Einsatz der bevorzugten Elektrodenanordnungen ausreichend z\u00fcgig und intensiv erfolgte (Technikumsversuch). Unter-schiedliche Elektrodenformen wurden danach auf ihre Handhabbarkeit getestet und die elektrischen Eigenschaften ermittelt.
\nAls sehr brauchbar im Handling erwies sich u.a. die Stabelektrode. Wie die Erfahrung mit der Dekontamination von verseuchtem Boden mittels HF-Energie als Langzeitanwendung jedoch bereits lehrt, zeigte sich auch im Technikumsversuch mit Pflanzb\u00f6den, dass sich bei Einsatz von stabf\u00f6rmigen Elektroden bereits nach kurzer Zeit ein w\u00e4rmeintensiver Ring um die Elektrode herum bildet, so dass die f\u00fcr die Bodensterilisation erforderliche Homogenit\u00e4t der Durchw\u00e4rmung mit dieser Elektrodenform nicht gew\u00e4hrleistet werden kann. Es kommt zu einer \u00dcberhitzung im Ringbereich, w\u00e4hrend der entferntere Bereich lange Zeit ohne merkliche Temperaturerh\u00f6hung bleibt. Dementsprechend wurden die nachfolgenden Versuche ausschlie\u00dflich mit fl\u00e4chenf\u00f6rmigen Elektroden-anordnungen durchgef\u00fchrt. Dabei kamen sowohl Plattenstrukturen wie auch Kamm- und M\u00e4anderprofile zum Einsatz.
\nF\u00fcr Technikumsversuche wurde eine beetf\u00f6rmige Kastenanordnung geschaffen, die es gestattete mit hori-zontaler Boden- und Deckelektrode, und damit einer nahezu idealen Kondensatorkonstruktion zu arbeiten. F\u00fcr den praktischen Einsatz w\u00e4re dies vergleichbar mit einem vorgefertigten Beetaufbau (Hochbeet), bei dem der Untergrund von vornherein als Blech ausgebildet ist und damit den einen, geerdeten Teil der Elektrodenkonfiguration bildet, w\u00e4hrend die Gegenelektrode f\u00fcr die Dauer der HF-Behandlung durch eine aufgelegte Metallplatte gebildet wird. Die Durchw\u00e4rmung erfolgte gleichm\u00e4\u00dfig und z\u00fcgig.
\nAlternativ wurden senkrecht eingebrachte Kamm- und Plattenelektroden erprobt. Die Handhabung der Kammelektrode am gesch\u00fctteten und leicht verfestigten Boden erwies sich erwartungsgem\u00e4\u00df als praktikabler gegen\u00fcber der durchg\u00e4ngigen Plattenelektrode, da den relativ schmalen und zugleich fl\u00e4chigen Kammsegmenten weit weniger mechanischer Widerstand beim Eindringen in den Boden entgegengebracht wurde als einer massiven Metallplatte. Bezogen auf die elektrischen Eigenschaften zeigten sich keine Unterschiede. Die Durchw\u00e4rmung des Bodens war f\u00fcr beide Aufbauten ausreichend gleichm\u00e4\u00dfig und gut.
\nDie Ergebnisse der Technikumsversuche wurde in einer Freilandanordnung (Versuchsfeld in Berlin-Dahlem) \u00fcberpr\u00fcft und prinzipiell best\u00e4tigt. Im praktischen Versuch am Freilandbeet wurde dar-\u00fcber hinaus die w\u00fcnschenswerte, weil sehr gut handhabbare Oberfl\u00e4chenelektrode erprobt – Platte mit M\u00e4anderstruktur ohne Gegenelektrode -, wobei der gew\u00fcnschte Erfolg einer Erw\u00e4rmung bis in 30 cm Tiefe nicht eintrat.
\nWeitergehende Einzelheiten zu den Versuchsaufbauten, deren Ergebnisse sowie die Auswertung der biologischen Test, die von Fachleuten der Biologischen Bundesanstalt in Berlin-Dahlem vorgenommen wurden, sind im Abschlussbericht zum Forschungsprojekt dokumentiert.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Bislang erfolgte zum F\u00f6rderthema noch keine Ver\u00f6ffentlichung der in Arbeit befindlichen Publikationen.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Forschungsergebnisse best\u00e4tigen die grunds\u00e4tzliche Verwendbarkeit von Hochfrequenzenergie mit Frequenzen im Kurzwellenbereich zur \u00f6kologisch vertr\u00e4glichen Desinfektion und Entseu-chung von Kulturb\u00f6den durch dielektrische Erw\u00e4rmung im agrartechnischen Anwendungsgebiet, d.h., an B\u00f6den zum Gem\u00fcse- und Zierpflanzenanbau unter Glas und im Freiland. Die eigentliche Schwierigkeit der praktischen Nutzung spiegelt sich weitestgehend in zwei Punkten wieder:
\no Die Anwendung des Verfahrens vor Ort setzt speziell vorbereitete Beete oder an unvorbereiteten Beeten im Behandlungsfall immer die mechanisch aufwendige Einbring-ung von mindestens zwei Elektroden im zu behandelnden Pflanzboden voraus. Nur so-fern eine Durchw\u00e4rmung kleiner ca. 8 cm ausreichend ist, gen\u00fcgt die einseitige aufgelegte Fl\u00e4chenelektrode mit M\u00e4anderstruktur.
\no Das Verfahren erm\u00f6glicht effektiv nur die gleichzeitige Behandlung kleiner Bodenmengen – in der Gr\u00f6\u00dfenordnung weniger Kubikmeter – in vertretbaren Zeitr\u00e4umen. Legt man die erreichten Arbeitsergebnisse zugrunde, so sind f\u00fcr Anwendungen im gro\u00dftechnischen Einsatz auf Ackerb\u00f6den der Agrarwirtschaft ger\u00e4te- und verfahrenstechnisch betr\u00e4chtliche Anstrengungen zu unternehmen, um die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens hier auf das erforderliche Niveau zu heben.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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