Wasser- und Stoffströme

   
 
Flyer TP 04

TP 04:
Nährstoff-Recycling

Ziele

Ziele

Im Rahmen des Teilprojektes „Nährstoff-Recycling“ wurde das Potential alternativer Verfahren der Nährstoffrückgewinnung aus dem Abwasserstrom untersucht, um dem zunehmenden Verbrauch natürlicher Nährstoff-ressourcen entgegen zu wirken. Dabei kamen innovative Düngemittel, wie Magnesium-Ammonium-Phosphat (MAP) und Urin, zum Einsatz.

Das Verfahren der MAP-Herstellung wurde auf seine Wirtschaftlichkeit und seine Übertragbarkeit auf kleinere Kläranlagen der Modellregion überprüft. Darüber hinaus wurde eine Ökobilanz und Stoffstromanalyse des Phosphors für Berlin und seine ländliche Umgebung durchgeführt, aus der sich Handlungsempfehlungen ableiten ließen.
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Vorgehensweise

Vorgehensweise

Bevor die Eignung von MAP und aufbereitetem Urin als Düngemittel in Feldversuchen überprüft wurden, waren solche Standorte auszuwählen, deren Böden mit Phosphor unterversorgt sind. Diese Auswahl erfolgte in Abstimmung mit regionalen und landwirtschaftlichen Akteuren der Landkreise Uckermark und Barnim. Außerdem wurden Feldversuche auf extrem phosphorarmen Böden der Finsterwalder Bergbaufolgelandschaft im Landkreis Elbe-Elster angelegt und eine Düngung mit MAP durchgeführt. Mögliche toxische Belastungen durch Urindüngung auf die Umwelt wurden in Zusammenarbeit mit Teilprojekt 03 untersucht. Engere Kooperationen erfolgten mit den Teilprojekten 06 und 07 im Zusammenhang mit dem Energiepflanzenanbau und dem Teilprojekt 08, in dem die Wirtschaftlichkeit und die regionale Wertschöpfung der neuen, zum Einsatz kommenden Düngemittel betrachtet wurden.

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Mitarbeiter

Teilprojektleitung

Dr. Jürgen Kern
Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. (ATB)

 

Mitarbeiter(innen)

Dr. Bernd Heinzmann (BWB)
Sabine Rühmland (TU Berlin)
Tim Theobald (ATB)
Anne Rademacher (FIB)

 

Partner

Regina Gnirß (BWB)
Prof. Matthias Barjenbruch (TU Berlin)
Dr. Michael Haubold-Rosar (FIB)
Wolfgang Ewert (PCS)

Landwirtschaftsbetriebe:
Agronomia Agrarproduktions GmbH & Co., Sydower Fließ ot Tempelfelde
Hendrik Voigt
Dr. Erich Tesch

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Zentrale Ergebnisse

Eine umfragebasierte Analyse des in den Agrarböden vorhandenen pflanzenverfügbaren Phosphors in der Modellregion Uckermark und Barnim ergab, dass Faktoren wie Rechtsform, Landeigentum, die Größe der bewirtschafteten Fläche, Tierhaltung (mit oder ohne Grünland), dessen Nutzungsintensität, das Vorhandensein einer Biogasanlage sowie ökologischer Landbau für die P-Versorgung der Böden entscheidend waren. Es zeigte sich, dass im Gegensatz zu größeren Betrieben die Böden kleiner und mittelgroßer Einzelunternehmen hohe Gehalte an pflanzenverfügbarem P aufwiesen. Eine geringe P-Versorgung der Ackerböden wurde durch folgende Faktoren verstärkt: einem geringen Anteil an eigenem Land, die Bewirtschaftung von Grünland, extensive Rinderhaltung, und ökologischer Landbau ohne Tierhaltung. Dagegen korrespondierte das Vorkommen von Biogasanalgen und eine intensive Rinder-/Tierhaltung mit erhöhten P-Gehalten in den betriebszugehörigen Ackerböden.

Eine umfassende Datenerhebung zum Nährstoffmanagement und zur Phosphorversorgung für Agrarböden ergab für den Verflechtungsraum der beiden Bundesländer Berlin/Brandenburg eine negative P-Bilanz. Vergleichende Felduntersuchungen auf P-armen Standorten in der Modellregion Barnim-Uckermark sowie in der Lausitzer Bergbaufolgelandschaft zeigten, dass die Phosphordüngung mit MAP gegenüber einer herkömmlichen Düngung mit Superphosphat, zu gleichen Ertragsleistungen führte und die Stroherträge sogar erhöht waren, ein Indiz für eine bessere Nachlieferung von P aus MAP. MAP-Struvit ist ein toxikologisch unbedenkliches, schwermetallarmes und leicht pflanzenverfügbares Düngemittel. Die P-Stoffstromanalyse für das Jahr 2011 zeigte, dass die für die Pflanzenproduktion (19 017 t P) im Land Brandenburg wichtigsten phosphorhaltigen Düngemittel mit 57% die Wirtschaftsdünger wie Gülle, Mist (9 146 t P) oder auch Gärreste (2 490 t P) waren. Der Anteil an mineralischen Düngemitteln (4 477 t P) lag bei 22 % und lediglich 3 % des Phosphors stammen aus Klärschlämmen (528 t P) der Abwasserreinigung. Weitere 1% wurden durch das Saatgut bereitgestellt (192 t P). Mittelfristig dürfte der Einsatz von MAP, als schadstoffarme Alternative zu den sich verteuernden mineralischen Phosphor-Düngemittel, immer profitabler werden und damit an Bedeutung gewinnen. Für Abwasserentsorger, Düngemittelhersteller und landwirtschaftliche Akteure können die Etablierung des MAP-Verfahrens sowie die Einführung und Anwendung des schadstoffarmen Recyclingprodukts MAP-Struvit als mineralisches Phosphor-Düngemittel zur Unterfußdüngung empfohlen werden.

Darüber hinaus wurde die Düngewirkung von Urin bei Pflanzen wie Schilf (Phragmites australis) untersucht, die nicht der Nahrungsmittelproduktion dienen. In einer Pflanzenkläranlage auf den ehemaligen Rieselfeldern Hobrechtsfelde konnten dabei deutliche Wachstumssteigerungen bei den Schilfpflanzen nachgewiesen werden.

Abbildung: Sankeydiagramm der Phosphorströme im Agrarsektor