Projekt 16002/01

Umweltverträgliche Restnährstoffverwertung aus Biogasanlagen als Torfersatzstoffe im Gartenbau

Projektträger

Staatliche Forschungsanstalt für Gartenbau Institut für Gartenbau angegliedert an die FH Weihenstephan
Am Staudengarten 14
85354 Freising
Telefon: 08161/71-3658

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Aufgrund der angespannten Energiesituation im Gartenbau gewinnt der Einsatz regenerativer Energien zunehmend an Bedeutung. In diesem Zusammenhang stellt sich der Betrieb von Biogasanlagen, die vorrangig mit nachwachsenden Rohstoffen betrieben werden, als besonders zukunftsträchtig dar. Allerdings ist die umweltverträgliche Verwertung der in Form einer nährstoffreichen Suspension verbleibenden Gärreste im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft noch nicht vollständig gelöst. Dies gilt vor allem für die feste Phase. Im Rahmen dieses Vorhabens sollen daher deren Einsatzmöglichkeiten als Komponente in Blumenerden und Kultursubstraten untersucht werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt beginnt mit einer Laborphase, die der Ermittlung der chemischen, biologischen und physikalischen Eigenschaften von separierten festen Gärresten aus Biogasanlagen, die mit unterschiedlichen Inputstoffen (verschiedene Feldfrüchte, Gülle etc.) betrieben wurden, diente. Das Untersuchungsprogramm umfasst im Wesentlichen außer den Gehalten an Nährstoffen, Kalk, Schwermetallen und Ballastsalzen den pH-Wert, die N-Stabilisierung, die Luft- und Wasserkapazität sowie das Vorhandensein von wachstumshemmenden Stoffen, Unkräutern und pathogenen Keimen. Hierbei erfolgte die Analyse sowohl in nicht aufbereiteter Form als auch nach Kompostierung, z. T. mit verschiedenen Strukturmaterialien in unterschiedlicher Menge. Daran schlossen sich pflanzenbauliche Exaktversuche an der FH Weihenstephan und am Gartenbauzentrum Straelen sowie später auch ein Praxisversuch in Haushalten an. Bei diesen Untersuchungen kommen verschiedene gartenbauliche Kulturen, die sich in ihrer Salz- und Phosphatempfindlichkeit sowie Nährstoffbedürftigkeit unterscheiden, zum Einsatz. Besonderes Augenmerk richtete sich auf die möglichen volumenmäßigen Anteile im Substrat sowie auf die Kombinierbarkeit mit anderen Torfersatzstoffen wie z.B. Holzfaser, Rindenhumus und Kokosfaser. Auf Basis der erzielten Ergebnisse wurde überprüft, inwieweit die von der Bundesgütegemeinschaft Kompost festgelegten Grenzwerte für Substratkompost auf kompostierte Gärreste übertragbar sind, um für Biogasanlagenbetreiber und Substrathersteller Planungs- und Entscheidungssicherheit zu schaffen.


Ergebnisse und Diskussion

¢ Frische Gärreste eignen sich nicht als Substratkomponente. Es besteht die Gefahr von Pflanzenschäden, wobei als wesentliche Ursache wachstumshemmende Stoffe in Betracht kommen.

¢ Eine Kompostierung über etwa zwei Monate beseitigt etwaige wachstumshemmende Stoffe. Der Zusatz von strukturgebenden Stoffen wie Holzhäcksel oder Flachsschäben zur Beschleunigung der rotte ist in der Regel nicht erforderlich. Diese Materialien sind nur bei Co-Vergärung von Hähnchenmist vorteilhaft, um anaerobe Zonen im Rottegut infolge Klumpenbildung zu vermeiden.

¢ Gärreste aus Biogasanlagen, in denen tierische Inputstoffe wie Gülle oder Hähnchenmist mit vergoren werden, zeichnen sich vor allem durch sehr hohe P2O5-Gehalte aus. Darüber hinaus können sie in Abhängigkeit von den Ausgangsmaterialien viel Cu, Zn und Mg sowie eventuell auch nennenswerte Mengen an Na, Cl, Fe und Mn aufweisen.

¢ Die pflanzenbauliche Eignung kompostierter Gärreste ist im Falle hoher P2O5-Gehalte erheblich eingeschränkt. Bei Anzucht von gegenüber Phosphat empfindlichen Pflanzen wie Scaevola oder Sutera in Substraten mit phosphatreichen Gärrestkomposten kommt es an den Blättern zu Nekrosen und/oder Eisenmangelchlorosen, wenn die P2O5-Einträge über 500 mg/l (CAL-löslich) liegen und damit höher sind als diejenigen, die sich aus den von der Bundesgütegemeinschaft Kompost festgelegten Grenzwerten für Substratkomposte ergeben. Dadurch sind phosphatreiche Gärrestkomposte häufig lediglich in geringen Anteilen unter 10 Vol.-% in Anzuchtsubstraten einsetzbar. Zur Kennzeichnung des pflanzenverfügbaren Phosphats sind die Wasser- und CAT-Extraktion besser geeignet als der Auszug mit CAL.

¢ In Blumenerden lassen sich Gärrestkomposte mit hohen P2O5-Gehalten problemloser einsetzen als in Anzuchtsubstraten. Bei gemischten Balkonkastenbepflanzungen traten auch bei Verwendung P-sensibler Pflanzenarten keine Beeinträchtigungen in der Entwicklung auf, wenn der am Salzgehalt ausgerichtete Anteil Gärrestkompost 16 bis 40 Vol.-% betrug. Dabei ist es unerheblich, ob als Mischungspartner Torf oder weitere Torfersatzstoffe mit vernachlässigbaren P2O5-Vorräten (Cocopeat, Holzfaser, Holzhäcksel oder Xylit) verwendet werden.

¢ Die negativen Wirkungen hoher P2O5-Gehalte in Anzuchtsubstraten mit kompostierten Gärresten können durch Zuschlagstoffe abgemildert werden. Die stärksten positiven Effekte wurden durch COMPALOX und Fe-Sulfat erzielt. Beide Substanzen verringern durch Ausfällung und/oder Sorption die Gehalte an löslichem Phosphat im Substrat und damit die Gefahr von Pflanzenschäden infolge P-Überschuss. Fe-Sulfat hat in diesem Zusammenhang allerdings den Nachteil, dass die zusätzliche pH-senkende Wirkung durch höhere Kalkgaben kompensiert werden muss und dass die Salzgehalte im Substrat auf höherem Niveau liegen. Vermiculite und Ton zeigten im Vergleich zu COMPALOX und Fe-Sulfat keine bzw. nur eine geringe Wirkung.

¢ Der N-Haushalt von Gärresten ist relativ instabil. Während frische Materialien zur Immobilisierung von Stickstoff neigen, setzen kompostierte Produkte vielfach pflanzenbaulich relevante N-Mengen frei.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

SCHMITZ, H.-J. und MEINKEN, E., 2005: Kompostierte Gärreste im Substrat. Taspo Magazin 5, Nr. 9, 34-35
SCHMITZ, H.-J., 2006: Kompostierte NawaRo-Gärreste als Zuschlag zu Blumenerden für gemischte Balkonkastenbepflanzung gut geeignet. Versuch im deutschen Gartenbau/Zierpflanzenbau, 18. Jahrgang, 12
SCHMITZ, H.-J., 2006: Hohe P2O5-Gehalte in Anzuchtsubstraten mit kompostierten NawaRo-Gärresten können durch Zuschlagstoffe abgepuffert werden. Versuche im deutschen Gartenbau/Zierpflanzenbau, 18. Jahrgang., 100
SCHMITZ, H.-J. und MEINKEN, E.: Composts from residues of anaerobically treated reneweable resources and their suitability in growing media. Acta Horticulturae, im Druck


Fazit

Frische Gärreste aus nachwachsenden Rohstoffen sind im Gartenbau als Substratzuschlag nicht geeignet. Nachkompostiert lassen sie sich jedoch gut als Substratzuschlagstoff verwenden, sofern der P2O5-Gehalt aufgrund Verwendung tierischer Ausgangsstoffe bei der Vergärung nicht zu hoch ist. Halten die Komposte die Grenzwerte der Bundesgütegemeinschaft für Substratkompost ein, wachsen die Pflanzen in Substratmischungen mit bis zu 40 Vol.-% Gärrestkompost genau so gut wie in herkömmlichen praxisüblichen Substraten.