DE102021105209A1

DE102021105209A1 - Process for the production of a substrate for the needs-based, extensive application on agricultural areas and recultivation areas

Info

Publication number: DE102021105209A1
Application number: DE102021105209.2A
Authority: DE
Inventors: Joseph Fischl; Hans-Jürgen Schmager
Original assignee: Aquasust & Co KG GmbH
Current assignee: Aquasust & Co KG GmbH
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2021-09-09

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Produktes, wobei Eisenhydroxidschlamm in einen Mischbehälter eingebracht und weiterhin zermahlener Biokohlengrus in den Mischbehälter zugeführt wird sowie ein Mischungsverhältnis von zwei Teilen Biokohlengrus und einem Teil Eisenhydroxidschlamm ausgeführt wird und weiterhin Gülle dem Mischprozess zugeführt wird, so dass eine breiige Konsistenz im Mischbehälter vorhanden ist; nachfolgend wird die Mischungskonsistenz im Mischbehälter einer Entwässerung über eine Zentrifuge zugeführt; das vorhandene Gemisch wird danach in einen Reaktor mit einer Temperaturbeaufschlagung ausgeführt bis ein pulverförmiges Gemisch entsteht; danach wird das pulverförmige Gemisch bis auf eine Korngröße von 0,1 bis 1,0 mm gemahlen, und dieses gemahlene Gemisch wird der Saatgutbeschichtung in einer Extra-Anlage zugeführt.Process for the production of a product, in which iron hydroxide sludge is introduced into a mixing container and further ground biochar grit is fed into the mixing container and a mixing ratio of two parts of biochar grit and one part of iron hydroxide sludge is carried out and manure is also fed to the mixing process so that a pulpy consistency is present in the mixing container is; subsequently, the mixture consistency in the mixing container is fed to a dewatering system using a centrifuge; the mixture present is then carried out into a reactor with a temperature application until a powdery mixture is formed; then the powdery mixture is ground to a grain size of 0.1 to 1.0 mm, and this ground mixture is fed to the seed coating in an extra system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Substrates „Terra Fe“ zur bedarfsgerechten, flächenhaften Ausbringung auf landwirtschaftlichen Nutzflächen und Rekultivierungsflächen.The invention relates to a method for the production of a substrate “Terra Fe” for the needs-based, extensive application on agricultural areas and recultivation areas.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Substrates zur bedarfsgerechten, flächenhaften Ausbringung auf landwirtschaftlichen Nutzflächen und Rekultivierungsflächen unter Verwendung von Eisenhydroxidschlamm (EHS) aus Wasserbehandlungsanlagen.The object of the invention is to provide a method for the production of a substrate for the needs-based, extensive application on agricultural areas and recultivation areas using iron hydroxide sludge (EHS) from water treatment plants.

Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die beschriebenen Komponenten in einem bedarfsgerechten Mengenverhältnis miteinander vermischt werden und nach einem Zweistufigen Rotteprozess als Bodenverbesserer und Meliorationmittel eingebracht werden und daraus eine Mischung stattfindet, welche in ihrem Mischungsverhältnis dahingehend abhängig ist, dass der beaufschlagte Boden vorher analysiert wird und danach die entsprechenden Mischungsverhältnisse der einzelnen Komponenten festgelegt werden.This process is characterized in that the components described are mixed with one another in a proportionate proportion according to requirements and are introduced as soil improvers and amelioration agents after a two-stage rotting process and a mixture takes place therefrom, the mixing ratio of which is dependent on the fact that the impacted soil is analyzed beforehand and then the appropriate mixing ratios of the individual components are determined.

Die erste Stufe bezieht sich auf eine ca. 3-4wöchige, anaerobe Milchsäuregärung durch die Einbeziehung von effektiven Mikroorganismen (EM).The first stage refers to an anaerobic lactic acid fermentation lasting approx. 3-4 weeks through the inclusion of effective microorganisms (EM).

Dabei spielen sich mikrobielle Zersetzungsprozesse ab, die besonders die im Eisenhydroxid enthaltenen Schwermetalle betreffen.Microbial decomposition processes take place, which particularly affect the heavy metals contained in iron hydroxide.

Bei diesem Prozess entsteht ein Perkolat, Gärrest, zur Weiterverarbeitung in der zweiten Stufe und ein energiereiches Biogas aus Wasserstoff und Methan zur Wärmeerzeugung oder Verstromung.This process creates a percolate, fermentation residue, for further processing in the second stage and an energy-rich biogas from hydrogen and methane for generating heat or converting it into electricity.

Diese Phase kann in einem speziellen Fermenter mit allen technischen Ausstattungen, aber auch in mit Folien luftdicht abgedeckten Mieten stattfinden. Wichtig dabei ist eine wirksame Abführung des Prozesswassers über eine Dränung.This phase can take place in a special fermenter with all technical equipment, but also in heaps that are airtight covered with foil. Effective drainage of the process water via drainage is important here.

Für das beschriebene Verfahren sind folgende Inputmaterialien vorgesehen, welche in einem bestimmten Mischungsverhältnis für die Herstellung der Substanz verwendet werden:

a) Eisenhydroxidschlamm (EHS)aus Wasserbehandlungsanlagen
b) Pflanzenkohle aus der Pyrolyse von Bioabfall
c) effektive Mikroorganismen
d) Steinmehl vom Basalt, Diabas oder Zeolith aus dem Abrieb regionaler Steinbrüche
e) Gülle aus regionalen Tierhaltungen

The following input materials are provided for the process described, which are used in a certain mixing ratio for the production of the substance:

a) Iron hydroxide sludge (EHS) from water treatment plants
b) Biochar from the pyrolysis of biowaste
c) effective microorganisms
d) Stone meal from basalt, diabase or zeolite from the abrasion of regional quarries
e) Manure from regional animal holdings

Zu a) Eisenhydroxid (EHS)To a) iron hydroxide (EHS)

Das beinhaltete Eisen ist ein natürlicher Bestandteil des Bodens und für das Pflanzenwachstum lebensnotwendig. Als Spurenelement in einem gut durchlüfteten Boden stimuliert es besonders die Photosynthese. Zum gezielten Einsatz der gegebenen Mischung als Dünger ist eine professionelle Bodenanalyse vorher notwendig, um somit das Mischungsverhältnis der einzelnen Komponenten festzulegen.The iron it contains is a natural component of the soil and essential for plant growth. As a trace element in well-aerated soil, it stimulates photosynthesis in particular. For the targeted use of the given mixture as fertilizer, a professional soil analysis is necessary beforehand in order to determine the mixing ratio of the individual components.

Die bergbaubedingten Eisenbelastungen der Lausitzer Gewässer werden in speziellen Wasserbehandlungsanlagen (WBA) von ihrer Eisenfracht befreit wo in großen Absetzbecken und bei längeren Verweilzeiten des Wassers der Schlamm sich auf demThe iron pollution of the Lusatian waters caused by mining is freed of its iron load in special water treatment plants (WBA) where the sludge is deposited in large settling basins and when the water remains for a longer period of time

Beckengrund ablagert und in regelmäßigen Abständen beräumt werden muss. Daneben gibt es weitere stationäre und mobile Wasserbehandlungsanlagen. Die größte ihrer Art wird gegenwärtig von der LMBV im Kreis Elbe-Elster errichtet. Bei allen Verfahren bleibt aber am Ende des Prozesses der kompakte Eisenschlamm übrig. Die gegenwärtig genutzte Technologie der Verbringung durch die LMBV ist die Verspülung der Schlämme auf dem Seegrund von Bergbau-Restseen. Das stößt in der Öffentlichkeit aber auf heftige Kritik, denn das Langzeitverhalten des EHS ist noch weitgehend unbekannt. Auch Touristiker stehen dieser Technologie skeptisch gegenüber denn diese Gewässer sollen alle mal touristisch genutzt werden.The bottom of the pool is deposited and must be cleared at regular intervals. There are also other stationary and mobile water treatment systems. The largest of its kind is currently being built by the LMBV in the Elbe-Elster district. In all processes, however, the compact iron sludge remains at the end of the process. The currently used technology of transport by the LMBV is the flushing of the sludge on the lake bed of mining residual lakes. However, this is met with strong criticism from the public, because the long-term behavior of the EHS is still largely unknown. Tourism experts are also skeptical of this technology because these bodies of water should all be used for tourism.

Zu b) BioabfallRegarding b) organic waste

In Deutschland werden jährlich ca. 9 Mio. Tonnen Bio- und Grünabfälle getrennt erfasst. Im Einzugsbereich des AEV Schwarze Elster sind es 10.000 bis 12.000 Tonnen. Das ist nicht nur eine bedeutende Reserve für das Nährstoff- und Humusrecycling und zur Energie-Erzeugung, sondern auch ein großes Potential für die Anwendung des zu beschreibenden Verfahrens.In Germany, around 9 million tons of organic and green waste are collected separately each year. In the catchment area of the AEV Schwarze Elster there are 10,000 to 12,000 tons. This is not only a significant reserve for nutrient and humus recycling and for energy generation, but also a great potential for the application of the process to be described.

Zu b) PflanzenkohleTo b) biochar

Die seit Jahrtausenden bekannten Methode zur Herstellung von Holzkohle in speziellen Meilern wurde erst in den 1920iger Jahren technisch weiterbearbeitet und führte zur Entwicklung von hochmodernen Pyrolyseanlagen, die aus allen biogenen Rest- und Abfallstoffen hochwertige Pflanzenkohle herstellen können. Das Grundprinzip der Pyrolyse besteht in der sauerstoffarmen „Verbrennung“ der biogenen Abfallstoffe zu pyrogenem Kohlenstoff. Dabei entstehen als Nebenprodukte Wärme, Öl und Synthesegas. Das Hauptprodukt „Pflanzenkohle“ übernimmt dabei als wichtigste Funktion die dauerhafte CO2-Speicherung bei Einbringung in den Boden.The method for producing charcoal in special kilns, which has been known for thousands of years, was not technically refined until the 1920s and led to the development of state-of-the-art pyrolysis plants that can produce high-quality biochar from all biogenic residues and waste materials. The basic principle of pyrolysis consists in the low-oxygen "combustion" of the biogenic waste materials to produce pyrogenic carbon. Heat, oil and synthesis gas are produced as by-products. The main product “biochar” takes on the most important function permanent CO2 storage when introduced into the ground.

Sie ist, wie die Funde im brasilianischen Regenwald beweisen, über Jahrtausende im Boden stabil.As the finds in the Brazilian rainforest prove, it is stable in the ground for thousands of years.

Das wäre eine Alternative zu der unterirdischen Speicherung von CO2 welches bei der Braunkohleverstromung anfällt.That would be an alternative to the underground storage of CO2, which occurs when converting lignite into electricity.

Auf Grund ihrer hohen Porösität von bis zu 300m2/gr. ist sie in der Lage große Stoffmengen an ihrer Oberfläche anzulagern und wie ein Schwamm dauerhaft festzuhalten. Das gilt auch für die im Eisenhydroxid enthaltenen Schadstoffe und wird von den effektiven Mikroorganismen (EM) als Lebensgrundlage gern angenommen.Due to their high porosity of up to 300m2 / gr. it is able to accumulate large amounts of substance on its surface and hold it permanently like a sponge. This also applies to the pollutants contained in iron hydroxide and is gladly accepted by the effective microorganisms (EM) as the basis of life.

Die Anwendungsmöglichkeiten dieser beiden Komponenten sind sehr vielfältig. Ihre Verwendung zur Herstellung des Substrates zur flächenhaften, bedarfsgerechten Ausbringung auf landwirtschaftlichen Nutzflächen und Rekultivierungsflächen ist so eine weitere Anwendungs-möglichkeit.The possible uses of these two components are very diverse. Their use for the production of the substrate for extensive, needs-based application on agricultural areas and recultivation areas is thus a further possible application.

Die gegenwärtige Situation ist dadurch gekennzeichnet, dass überall nach Möglichkeiten zur EHS-Beseitigung gesucht wird.The current situation is characterized by the search for ways to eliminate EHS everywhere.

Dabei geht es vor allem darum, von der Entsorgung weg zu einer wirtschaftlichen und unbedenklichen Verwertung zu gelangen. Eine entscheidende Rolle dabei spielt die Pflanzenkohle. Ihre Fähigkeit zur langfristigen Bindung von Eisenhydroxidschlamm mit all seinen wechselnden Bestandteilen an ihre poröse Oberfläche schafft die Voraussetzungen für alternative Anwendungen. Die zu beschreibende Anwendung ist eine solche Alternative und betrifft die Verwertung des Eisenhydroxidschlammes aus Grubenwasserrreinigungsanlagen (GWRA) der LMBV und der LEAG, die Verarbeitung der ockerschlammhaltigen Aushubmassen aus Talsperren und der eisenwasserführenden Oberflächengewässer sowie die eisengesättigte Pflanzenkohle aus der Filterung von eisenbelasteten Bergbaugewässern gemäß dem Patent DE 10 2017 123 092 A1 .The main aim is to move away from disposal to economical and harmless recycling. Biochar plays a decisive role in this. Their ability to bind iron hydroxide sludge with all its changing constituents to its porous surface over the long term creates the prerequisites for alternative applications. The application to be described is such an alternative and concerns the recycling of the iron hydroxide sludge from mine water purification systems (GWRA) of the LMBV and the LEAG, the processing of the ocher sludge-containing excavated material from dams and the iron water-bearing surface waters as well as the iron-saturated vegetable carbon from the filtering of iron-contaminated mining waters DE 10 2017 123 092 A1 .

Zu c) Effektive Mikroorganismen (EM)To c) Effective microorganisms (EM)

ursprünglich von Prof Higa in Japan in 20-jähriger Forschungsarbeit als Mischung verschiedener Mikroorganismen entwickelt, die als Bodenverbesserungsmittel wirken.originally developed by Prof Higa in Japan over 20 years of research as a mixture of different microorganisms that act as soil improvers.

Durch weitere, noch immer betriebene Forschungen haben sich zahlreiche weitere Anwendungen durch unterschiedliche Zusammensetzung der Mischungen ergeben.Further research, which is still being carried out, has resulted in numerous other applications due to the different composition of the mixtures.

Das Grundprinzip dabei ist, dass die Mikroorganismen in der Lage sind, der unaufhaltsam fortschreitenden Entropie, bei der nach jeder beliebigen Verwendung von Energie oder Substanzen ein Rückstand verbleibt. (Verschmutzung von Boden, Luft, Wasser, Erwärmung) eine als Syntropie bezeichnete Kraft entgegenzusetzen, die zu einer Wiederbelebung. führt.The basic principle is that the microorganisms are able to cope with the inexorably progressive entropy in which a residue remains after any use of energy or substances. (Soil, air, water, warming) to oppose a force known as syntropy, which leads to a revival. leads.

Eine globale Anwendung dieser Technologie könnte nach seiner Meinung eine „Revolution zur Rettung der Erde“ sein.A global application of this technology could, in his opinion, be a "revolution to save the earth".

(Edition EM Heimerzheim 2009)(Edition EM Heimerzheim 2009)

Derzeit gibt es weltweit bereits zahlreiche Produktions- und Vertriebseinrichtungen. Die effektiven Mikroorganismen sind unter bestimmten Temperaturbedingungen und einem Nahrungsangebot aus Zuckerrohrmelasse sowie sauberem Wasser beliebig weiter vermehrbar und nahezu unerschöpflich. Ihre überaus positiven Wirkmechanismen werden in vielen verschiedenen Publikationen beschrieben.There are currently numerous production and sales facilities around the world. The effective microorganisms can be reproduced as required and are almost inexhaustible under certain temperature conditions and a food supply made from sugar cane molasses and clean water. Their extremely positive mechanisms of action are described in many different publications.

In einer breit angelegten Studie, die die Effekte von EM im Feldversuch unter den Bedingungen des ökologischen Landbaus im Langzeitversuch über vier Jahre bei verschiedenen Kulturen (Kartoffeln, Gerste, Weizen, Alfalfa) untersuchte, konnte eine direkte Wirkung von EM-Produkten nicht bestätigt werden. Die im Agroscope in der Schweiz durchgeführte Studie untersuchte sowohl die Auswirkungen von EM allein als auch in Verbindung mit organischem Dünger (Bokashi). Alle Effekte auf Boden und Ertrag konnten allein auf die Düngerwirkung der aufgebrachten Nährsubstrate zurückgeführt werden, da neben den Kontrollgaben (ohne EM) auch mit sterilisiertem EM-A getestet wurde.In a broad study that examined the effects of EM in field trials under the conditions of organic farming in long-term trials over four years with various crops (potatoes, barley, wheat, alfalfa), a direct effect of EM products could not be confirmed. The study carried out at Agroscope in Switzerland examined both the effects of EM alone and in conjunction with organic fertilizers (Bokashi). All effects on soil and yield could be attributed solely to the fertilizer effect of the applied nutrient substrates, since tests were carried out with sterilized EM-A in addition to the control doses (without EM).

Zu ähnlichen Resultaten kommt eine frühere experimentelle Studie, die Bodenveränderungen und Ertragssteigerungen anhand von Inkubations- und Topfversuchen ermittelt hat. Auch hier wurde mit sterilisierten EM-A der Effekt der reinen Substratzugabe untersucht. Im Ergebnis wurde festgestellt, dass die Wirkungen, die von EM ausgehen, nur auf die Zugabe von organischem Dünger, der immer mit der Gabe von EM verbunden ist, und nicht auf die Einbringung lebendiger Mikroorganismen beruhte.An earlier experimental study, which determined soil changes and yield increases based on incubation and pot tests, came to similar results. Here, too, the effect of adding just the substrate was investigated using sterilized EM-A. As a result, it was found that the effects emanating from EM were based only on the addition of organic fertilizers, which are always associated with the administration of EM, and not on the introduction of living microorganisms.

Eine weitere Untersuchung, die Bokashi - hergestellt aus Bananenstauden einmal mit EM, ohne EM (Wasser) und sterilisiertem EM - zur Düngung von Bananenpflanzen unter tropischen Bedingungen verwendet, stellte in den Bananenblättern Kalium-Konzentrationen fest, die signifikant höher waren als bei der Behandlung mit Bokashi aus sterilisierten EM.Another study that Bokashi - made from banana trees once with EM, without EM (water) and sterilized EM - used to fertilize banana plants under tropical conditions, found potassium concentrations in the banana leaves that were significantly higher than when treated with Bokashi from sterilized EM.

Weitere Studien, die keine Vergleiche mit sterilisierten EM durchführen, kommen zu unterschiedlichen Ergebnissen. In diesen Studien kann nicht unterschieden werden, ob eine Beeinflussung von Bodenparametern und Ertragsveränderungen bei Pflanzen aufgrund eingebrachter lebender Mikroorganismen oder aufgrund des eingebrachten organischen Düngers (Substrateffekt) erfolgt.Further studies that do not make comparisons with sterilized EM are coming different results. In these studies, it is not possible to distinguish whether soil parameters and yield changes in plants are influenced by the introduction of living microorganisms or due to the organic fertilizer introduced (substrate effect).

Zu d) SteinmehlTo d) stone flour

fällt in jedem regionalen Steinbruch bei der Zerkleinerung großer Blöcke als Abrieb an.occurs in every regional quarry when large blocks are crushed as abrasion.

Basalt, Diabas oder Zeolith unterstützen die effektiven Mikroorganismen bei der Zersetzung des organischen Materials. Basalt, diabase or zeolite support the effective microorganisms in the decomposition of the organic material.

Sie haben einen relativ hohen pH-Wert, verbessern die Wasser- und Nährstoffspeicherfäigkeit des fertigen Produktes, was für die künftige Verwendung als Meliorationsmittel bei der Rekultivierung günstig ist.They have a relatively high pH value, improve the water and nutrient storage capacity of the finished product, which is favorable for future use as an amelioration agent for recultivation.

Zu e) GülleTo e) manure

ist in diesem Substrat mit seinen über 2.000 Inhaltsstoffen und seinen je nach Tierart unterschiedlichen Eigenschaften als Zusatz in der Kompostierungsphase besonders dazu geeignet, die unterschiedlichen Ansprüche des Bodens und der Pflanzen zu erfüllen.In this substrate, with its more than 2,000 ingredients and its different properties depending on the species, it is particularly suitable as an additive in the composting phase to meet the different demands of the soil and the plants.

Bei der zweiten Phase, der aeroben, 4-5wöchigen Kompostierung werden die Gärreste der ersten Phase in einem oxidativen Prozess auf ca. 65 Grad erhitzt und somit hygienisiert. Das Material wird durch die Güllezugabe mit Nährstoffen weiter angereichert. Es siedeln sich weitere Organismen bis hin zu Mykorizza-Pilzen und Regenwürmern an und die Humusbildung bis zu einem streufähigen Material mit einem Kohlenstoff: Stickstoff-Verhältnis von 35:1 bis 20:1 setzt ein.In the second phase, the aerobic, 4-5 week composting, the digestate from the first phase is heated to approx. 65 degrees in an oxidative process and thus sanitized. The material is further enriched with nutrients by adding slurry. Other organisms, including mycorizza fungi and earthworms, settle and the formation of humus up to a spreadable material with a carbon: nitrogen ratio of 35: 1 to 20: 1 begins.

Nachfolgend wird die Prozessführung beschrieben, welche als Ausführungsbeispiel dargestellt ist:

Die Herstellung des Substrates setzt die kontinuierliche Anlieferung der Inputstoffe voraus. Sie werden zunächst getrennt gelagert und vom Labor untersucht.
Beim Eisenhydroxid ist auf einen möglichst hohen Trockensubstanz-Gehalt zu achten, was eine Vorentwässerung eventuell notwendig macht.
Die mengenmäßige Zusammensetzung der einzelnen Komponenten hängt von den Ergebnissen der Laboruntersuchungen des Inputs und der Analyseergebnisse der Proben des zu behandelnden Bodens ab.
Eine innige Vermischung des Bioabfalls mit dem Eisenhydroxid und eine gleichmäßige Zugabe der EM-Flüssigkeit sind die Voraussetzung für das Ansetzen der Miete für die anaerobe Vergärung als erste Stufe des Rotteprozesses.

The process control, which is shown as an exemplary embodiment, is described below:

The production of the substrate requires the continuous delivery of the input materials. They are initially stored separately and examined by the laboratory.
With iron hydroxide, it is important to ensure that the dry matter content is as high as possible, which may make pre-drainage necessary.
The quantitative composition of the individual components depends on the results of the laboratory tests of the input and the results of the analysis of the samples of the soil to be treated.
An intimate mixing of the biowaste with the iron hydroxide and an even addition of the EM liquid are the prerequisites for setting up the rent for the anaerobic fermentation as the first stage of the rotting process.

Auf eine gesonderte Verdichtung des Materials kann dabei verzichtet werden. Die verbleibende Luft führt nicht zur Fäulnisbildung.A separate compression of the material can be dispensed with. The remaining air does not cause putrefaction.

Desgleichen ist keine zusätzliche Erwärmung erforderlich.Likewise, no additional heating is required.

Die Eigenenergie des Frischabfalls erzeugt die erforderliche Prozesstemperatur in der Miete.The fresh waste's own energy generates the required process temperature in the pile.

Wichtig ist jedoch eine wirksame Entwässerung des Gemisches in dieser Phase.However, effective dewatering of the mixture in this phase is important.

Dieser Prozess ist vergleichbar mit vielen natürlichen Vorgängen, so unter anderem mit dem Verdauungsprozess im Körper von Menschen und Tieren.This process is comparable to many natural processes, including the digestive process in the body of humans and animals.

Nach etwa 3 bis 4 Wochen unter Luftabschluss wird dieser Prozess durch einen Abfahrvorgang beendet. Dabei wird durch Frischluftzufuhr das im Gärreststoff enthaltene Biogas, u.a. Wasserstoff, Methan und Ammoniak ausgetrieben und kann für die energetische Nutzung verwendet werden. Der Gärrest ist damit vollständig aerobisiert, geruchsarm und kann mit einem durchschnittlichen Trockensubstanz-Gehalt von 32% aus der Fermentation ausgetragen werden. Es folgt nun die zweite Stufe, die Behandlung des Gärrestes.After about 3 to 4 weeks in the absence of air, this process is ended by a shutdown process. The biogas contained in the digestate, including hydrogen, methane and ammonia, is expelled through the supply of fresh air and can be used for energetic use. The digestate is completely aerobic, has little odor and can be removed from the fermentation with an average dry matter content of 32%. The second stage now follows, the treatment of the digestate.

Zielstellung in diesem Prozess ist es, in einer überdachten Mietenkompostierung durch Konditionierung des Materials mit den Komponenten Steinmehl und Gülle auf aeroben Wege die erforderlichen Temperaturwerte von 65Grad und damit die Hygienisierung und Siebfähigkeit zu erreichen. Diese Phase dauert ca.4 bis 6 Wochen.The aim of this process is to achieve the required temperature values of 65 degrees and thus the hygienization and sieving ability in a covered windrow composting by conditioning the material with the components stone meal and liquid manure in an aerobic way. This phase lasts about 4 to 6 weeks.

Die Herstellung eines Substrates aus Eisenhydroxid, Pflanzenkohle, effektiven Mikroorganismen, Steinmehl und Gülle stellt eine weitere wirtschaftliche und umweltgerechte Möglichkeit der Verwertung von Eisenhydroxid dar. Die Pflanzenkohle im Substrat bewirkt mit ihrer Speicherfähigkeit auch eine langfristige C02-Bindung und ist damit ein klimarelevanter Faktor. Das universelle Düngemittel Gülle gibt der jungen Pflanze alle lebenswichtigen Substanzen mit auf den Weg und erspart gleichzeitig die mineralischen Handelsdünger die sonst leicht ausgewaschen werden und das Grundwasser belasten.The production of a substrate from iron hydroxide, biochar, effective microorganisms, stone meal and liquid manure is another economical and environmentally friendly way of utilizing iron hydroxide. The biochar in the substrate, with its storage capacity, also causes long-term C02 binding and is therefore a climate-relevant factor. The universal fertilizer liquid manure gives the young plant all the essential substances on its way and at the same time saves the mineral commercial fertilizers that are otherwise easily washed out and pollute the groundwater.

Die Zielstellung für dieses Ausführungsbeispiel ist eine alternative, umweltgerechte Verwendung des anfallenden Eisenhydroxidschlammes (EHS) auf Ackerflächen und bei der Rekultivierung von Tagebauflächen.The objective for this exemplary embodiment is an alternative, environmentally friendly use of the iron hydroxide sludge produced (EHS) on arable land and in the recultivation of open pit areas.

Dabei sind im Lausitzer Revier jährlich ca. 70.000 Tonnen EHS zu erwarten.Around 70,000 tonnes of EHS are expected in the Lausitz area.

Aus dieser Nutzung heraus besteht eine positive Eigenschaft darin, dass Eisen zusammen mit den anderen Komponenten als Boden- und Pflanzennährstoff verwendet werden kann.A positive property from this use is that iron can be used together with the other components as a soil and plant nutrient.

Das beinhaltete Eisen ist ein natürlicher Bestandteil des Bodens und für das Pflanzenwachstum lebensnotwendig. Als Spurenelement in einem gut durchlüfteten Boden stimuliert es besonders die Photosynthese.The iron it contains is a natural component of the soil and essential for plant growth. As a trace element in well-aerated soil, it stimulates photosynthesis in particular.

Zum gezielten Einsatz des Substrates als Dünger ist eine professionelle Bodenanalyse für Ackerflächen oder ein geologisches Gutachten für Kippenflächen vorher notwendig, um somit das Mischungsverhältnis der einzelnen Komponenten festzulegen.For the targeted use of the substrate as fertilizer, a professional soil analysis for arable land or a geological report for dump areas is necessary beforehand in order to determine the mixing ratio of the individual components.

Folgende Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich für das Substrat:

Neben den in Topf- und Feldversuchen der Technischen Universität und Humboldt-Universität Berlin auf den Rieselfeldflächen der Berliner Stadtgüter GmbH nachgewiesenen, positiven Eigenschaften der Komponenten Pflanzenkohle und Eisenhydroxidschlamm sollen weitere Anwendungsmöglichkeiten unter Einbeziehung der effektiven Mikroorganismen benannt werden. Ihre konkreten Auswirkungen sind durch weitere Versuche zu ermitteln.

The substrate can be used in the following ways:

In addition to the positive properties of the components biochar and iron hydroxide sludge, which have been proven in pot and field tests by the Technical University and Humboldt University Berlin on the sewage fields of the Berliner Stadtgüter GmbH, other possible applications should be named, including the effective microorganisms. Their specific effects are to be determined through further tests.

Das Substrat „Terra Fe“ kann nun in der Rekultivierung, Landwirtschaft oder auf künftigen Solarparkflächen angewandt werden. Nachfolgend werden die entsprechenden Anwendungsfälle beschrieben.The “Terra Fe” substrate can now be used in recultivation, agriculture or on future solar park areas. The corresponding use cases are described below.

„Terra Fe“ in der Rekultivierung:

Die bergbauliche Rekultivierung von Kippenflächen nach der Braunkohleförderung ist die Voraussetzung für die Gestaltung der Bergbaufolgelandschaft. In Abhängigkeit von den geologischen Bedingungen des Deckgebirges und der Abraumtechnologie ergeben sich extrem unterschiedliche
Kippensubstrate, die aber alle melioriert werden müssen. Allen gemeinsam und Ziel der Melioration ist die
- -fehlende Struktur und Wasserhaltefähigkeit
- -fehlende biologische Aktivität zur Humusbildung und die
- -extreme Neigung zur Erosion auszugleichen.
- Besonders bei der Böschungsgestaltung treten Erosionen durch Oberflächenwasser nach Starkregen häufig auf. Die wasserhaltende Kraft von „Terra Fe“ und die Initialwirkung bei einem schnellen Bodenbildungsprozess wirken dieser Erosion entgegen.

"Terra Fe" in recultivation:

The mining recultivation of dump areas after lignite extraction is the prerequisite for the design of the post-mining landscape. Depending on the geological conditions of the overburden and the overburden technology, the result is extremely different
Tilt substrates, all of which have to be meliorated. What they all have in common and the aim of amelioration is this
- - lack of structure and water retention
- -A lack of biological activity for humus formation and the
- -extreme tendency to compensate for erosion.
- Especially when designing embankments, erosion from surface water occurs frequently after heavy rain. The water-retaining power of "Terra Fe" and the initial effect of a rapid soil formation process counteract this erosion.

„Terra Fe“ in der Landwirtschaft:

Eine bewusste Humuswirtschaft wird in viele Fällen seit Jahren stark vernachlässigt. Enge, vom Markt bestimmte Fruchtfolgen kommen dazu. Negative Bodeneigenschaften, wie fehlendes Wasser- und Nährstoffhaltevermögen sowie fehlendes Bodenleben sind die Folge.

"Terra Fe" in agriculture:

In many cases, conscious humus management has been severely neglected for years. There are also narrow crop rotations determined by the market. The result is negative soil properties such as a lack of water and nutrient retention and a lack of soil life.

In diesem Zusammenhang stand auch der tornadoartige Sandsturm auf der A19 in Mecklenburg- Vorpommern im April 2011. Bei der dadurch ausgelösten Massenkarambolage, in die 85 Fahrzeuge verwickelt waren, wurden 8 Personen getötet und über 50 schwer verletzt.The tornado-like sandstorm on the A19 in Mecklenburg-Western Pomerania in April 2011 was also related to this. In the resulting pile-up, in which 85 vehicles were involved, 8 people were killed and over 50 seriously injured.

Die Ursache dieses Sandsturms war aber nicht nur die extreme Wettererscheinung. Gerade zu dieser Zeit sind große Ackerflächen, die für den Maisanbau vorgesehen sind, noch vegetationslos und auf Grund der beschriebenen negativen Bodeneigenschaften der Winderosion ausgesetzt. Pflanzenkohle als Wasserschwamm und als Humusbildner in „Terra Fe“ könnte derartige Erscheinungen wahrscheinlich verhindern.The cause of this sandstorm was not only the extreme weather phenomena. At this time in particular, large areas of arable land intended for the cultivation of maize are still without vegetation and, due to the negative soil properties described, are exposed to wind erosion. Biochar as a water sponge and as a humus-forming agent in "Terra Fe" could probably prevent such phenomena.

„Terra Fe“ auf künftigen Solarparkflächen:

Mit der neuen gesetzlichen Regelung können künftig auch landwirtschaftlich genutzte Flächen mit geringer Qualität und niedrigen Ackerwertzahlen neben Rekultivierungsflächen zur Aufstellung von Modulen zur Solarstromproduktion genutzt werden.

"Terra Fe" on future solar park areas:

With the new legal regulation, agricultural areas with low quality and low arable values can in future be used in addition to recultivation areas for the installation of modules for solar power production.

Ausgehend davon, dass die Nutzungsdauer der Solarmodule begrenzt ist und danach ein Rückbau und eine Flächenrückgabe erfolgt, ergeht der Vorschlag einer besonderen Vorbereitung für diese Flächen.Based on the fact that the useful life of the solar modules is limited and that a demolition and a return of the area will take place afterwards, the suggestion is made of a special preparation for these areas.

Bevor die Module errichtet werden, ist eine Menge von >200 Tonnen/ha „Terra Fe“ auszubringen und gleichmäßig flach in den Boden einzuarbeiten. Anschließend wird ein Gemisch aus schattenverträglichen Dauergräsern und mehrjährigen Leguminosen ausgesät.Before the modules are erected, a quantity of> 200 tons / ha of "Terra Fe" must be spread and worked evenly flat into the soil. Then a mixture of shade-tolerant permanent grasses and perennial legumes is sown.

Der Vorschlag zielt darauf ab, dass der Boden danach viel Zeit hat, um ungestört mit Hilfe des verrotteten Bioabfalls, der effektiven Mikroorganismen, der Nährstoffe aus der Gülle und dem Eisenhydroxidschlamm sowie der Pflanzenkohle als Träger all dieser Stoffe, einen Dauerhumus und eine Struktur zu entwickeln, was bei normaler Nutzung durch die Bodenbearbeitung nicht so erfolgen kann.The proposal aims to give the soil plenty of time afterwards to be undisturbed with the help of the rotted biowaste, the effective microorganisms, the nutrients from the manure and the To develop iron hydroxide sludge and biochar as a carrier of all these substances, a permanent humus and a structure, which cannot be done with normal use by tillage.

Es ist davon auszugehen, dass durch die Dauerbegrünung, die Wasser- und Nährstoffspeicherung genug Futter für die Mikroorganismen vorhanden ist, um einen Prozess in Gang zu setzen der, ähnlich wie bei Terra preta, einen humusreichen, fruchtbaren Ackerboden entstehen lässt.It can be assumed that through permanent greening, water and nutrient storage there is enough feed for the microorganisms to set a process in motion that, similar to terra preta, creates humus-rich, fertile soil.

Eine wissenschaftliche Begleitung vorausgesetzt, wäre das ein Verfahren, welches eindeutig emissionsnegativ verläuft. Durch die Pflanzenkohle wird CO2 dauerhaft im Boden gespeichert und beim Prozess der Humusbildung wird der Atmosphäre durch die Arbeit der Bodenlebewesen ebenfalls C02 entzogen.Assuming scientific support, this would be a procedure that is clearly emission-negative. The biochar permanently stores CO2 in the soil and during the process of humus formation, the work of the soil organisms also removes CO2 from the atmosphere.

Eine Photovoltaikanlage könnte somit zu einer Anlage werden, die insgesamt gesehen sehr klimapositiv ist.A photovoltaic system could thus become a system that is very climate-positive overall.

Als weiteres Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zur Herstellung eines Produktes zur bedarfsgerechten, flächenhaften Ausbringung eines Gemisches aus Eisenhydroxidschlamm, Pflanzenkohle und Gülle auf landwirtschaftlichen Nutzflächen und Rekultivierungsflächen beschrieben.As a further exemplary embodiment, a method for producing a product for the needs-based, extensive spreading of a mixture of iron hydroxide sludge, biochar and liquid manure on agricultural areas and recultivation areas is described.

Die Zielstellung für dieses Ausführungsbeispiel ist eine alternative, umweltgerechte Verwendung des anfallenden Eisenhydroxidschlammes (EHS) bei der Rekultivierung alterThe objective for this embodiment is an alternative, environmentally friendly use of the iron hydroxide sludge (EHS) in the recultivation of old ones

Tagebaunutzflächen. Dabei sind im Lausitzer Gebiet jährlich ca. 70.000 Tonnen Eisenhydroxidschlamm zu erwarten.Open pit usable areas. Around 70,000 tons of iron hydroxide sludge are expected in the Lusatian region every year.

Aus dieser Nutzung heraus besteht eine positive Eigenschaft darin, dass Eisen als Boden- und Pflanzennährstoff verwendet werden kann. Es wird hierbei eine Mischung aus Eisenhydroxidschlamm, welcher aus bestehenden Nutzungsflächen bzw. Rekultivierungsflächen gewonnen wird, in Verbindung mit Gülle mit all ihren essenziellen Nährstoffen sowie Pflanzenkohle als Trägermittel für diese Nährstoffe und als Universalmedizin für Pflanze und Boden hergestellt.A positive property from this use is that iron can be used as a soil and plant nutrient. A mixture of iron hydroxide sludge, which is obtained from existing usable areas or recultivation areas, is produced in conjunction with liquid manure with all its essential nutrients and biochar as a carrier for these nutrients and as a universal medicine for plants and soil.

Ein weiterer Bestandteil dieser Mischung ist Gülle, welche aus den Ausscheidungen der landwirtschaftlichen Nutztiere hervorgeht. Des Weiteren ist Gülle in der flüssigen Phase der Gärreste aus der Biogaserzeugung erhältlich, wobei alle wesentlichen essenziellen Nährstoffe gegeben sind, insbesondere Nitrat, Phosphor und Kalium. Es macht sie zum wichtigen Dünger bei gleichzeitiger Einsparung von synthetischen Düngemitteln.Another component of this mixture is liquid manure, which arises from the excretions of farm animals. Furthermore, liquid manure is available in the liquid phase of the digestate from biogas production, whereby all essential essential nutrients are given, in particular nitrate, phosphorus and potassium. It makes them an important fertilizer while saving on synthetic fertilizers.

Als dritte Komponente wird Pflanzenkohle beigemischt. Die Zusammensetzung der Pflanzenkohle aus dem Nitrat-Verhältnis, dem pH-Wert und dem Kohlenstoffgehalt hängt von den Inputstoffen ab und muss durch vorherige Analysen ermittelt werden.Biochar is added as a third component. The composition of the biochar from the nitrate ratio, the pH value and the carbon content depends on the input materials and must be determined through prior analyzes.

Darüber hinaus besitzt die Komponente Pflanzenkohle weitere positive Eigenschaften, wie

- Wasserhaltefähigkeit im Boden
- Verhinderung der Ammoniakausgasung der Gülle
- dauerhafte CO2-Senke
- keine Nitratauswaschungen
- hygienisiert Pflanzen und Boden und verringert Pestizideinsatz.

In addition, the component biochar has other positive properties, such as

- Water retention in the soil
- Prevention of ammonia outgassing of the manure
- permanent CO2 sink
- no nitrate washouts
- sanitizes plants and soil and reduces the use of pesticides.

Die drei Komponenten Eisenhydroxidschlamm (EHS), vorhandene Gülle und Pflanzenkohle werden zu einem Gemisch zusammengeführt und auch als Meliorationsmittel verwendet. Durch vorherige Analyse des bestehenden Bodens werden die entsprechenden Mischungsverhältnisse aus dem Eisenhydroxidschlamm (EHS), der Pflanzenkohle und der Gülle ermittelt.The three components iron hydroxide sludge (EHS), existing liquid manure and biochar are combined into a mixture and also used as an amelioration agent. The corresponding mixing ratios of the iron hydroxide sludge (EHS), the biochar and the liquid manure are determined through a prior analysis of the existing soil.

Die genannten, regulierbaren Eigenschaften des Mischungsproduktes lassen auch die Verwendung als Meliorationsmittel auf Rekultivierungsflächen des Braunkohletagebaues zu. Dabei wird dem Kippsubstrat lediglich das Eisen zurückgegeben, das vorher im Boden vorhanden war.The mentioned, adjustable properties of the mixture product also allow the use as an amelioration agent on recultivation areas of the brown coal mine. The only thing that is returned to the tilting substrate is the iron that was previously in the ground.

Durch die Verwendung von Pflanzenkohle mit einem hohen pH-Wert lässt sich der versauerte Kippenboden neutralisieren. Im Überschuss vorhandene Schwermetalle werden dauerhaft eliminiert.The acidified dump bottom can be neutralized by using biochar with a high pH value. Heavy metals in excess are permanently eliminated.

Das Eisenhydroxid erhält man vorwiegend aus Absetzbecken, welche künstlich angelegt sind, um das Eisenhydroxid als Schlamm herauszufördern. Des Weiteren wird aus Teich- und Talsperrenablagerungen sowie bei Grabenberäumungen entsprechendes Eisenhydroxid gewonnen und als Mischungszusatzprodukt eingegeben. Beim Gülleeintrag handelt es sich in den meisten Fällen um Rindergülle, Schweinegülle bzw. flüssige Gärreste aus der Biogaserzeugung.The iron hydroxide is mainly obtained from sedimentation basins, which are artificially created in order to remove the iron hydroxide as sludge. In addition, iron hydroxide is extracted from pond and dam deposits and when clearing trenches and entered as an additive product. In most cases, the manure input is cattle manure, pig manure or liquid fermentation residues from biogas production.

In einem Mischungsbehälter werden diese Komponenten dann mit der Zugabe von Pflanzenkohle gemischt. Das Mischungsverhältnis wird bedarfsgerecht nach den flächenhaften Gegebenheiten verteilt, welche durch die lokalen Anforderungen des Bodens und der Pflanzen ermittelt werden. Man muss also vorher den beaufschlagten Boden analysieren und kann dann durch die entsprechenden Mischungsverhältnisse das Gemisch aus Eisenhydroxid, Gülle und Pflanzenkohle definieren.These components are then mixed with the addition of biochar in a mixing tank. The mixing ratio is distributed as required according to the areal conditions, which are determined by the local requirements of the soil and the plants. So you have to analyze the impacted soil beforehand and then you can define the mixture of iron hydroxide, liquid manure and biochar using the appropriate mixing ratios.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102017123092 A1 [0019]

Claims

Process for the production of a substrate for needs-based, extensive application on agricultural areas, recultivation areas and solar park areas, characterized in that biowaste, iron hydroxide sludge, effective microorganisms EM, liquid manure and stone meal are processed in a two-stage rotting process and a substrate is created from this, which is dependent on its mixing ratio that the impacted soil is analyzed beforehand and then the corresponding quantities of the individual components are determined.