Dipl.- Ing. agr. Alfons-E. Krieger (MA)

Transkript

1 Biokohle und Terra Preta Betrachtungen aus der Sicht des Naturschutzes Dipl.- Ing. agr. Alfons-E. Krieger (MA) Eignung von Landschaftspflegematerial für Terra Preta

2 Eignung von Landschaftspflegematerial für Terra Preta Vortrag von Dipl. Ing. agr. Alfons-E. Krieger (MA) Am zur Veranstaltung Eignung von Landschaftspflegematerial für Terra Preta in Leipzig Gliederung des Vortrages Entwicklung der Palaterra Prozeßablauf bei der Palaterra -Produktion Pilotanlage Hengstbacherhof und Planung der Anlage Morbach (RLP) Eignung von Landschaftspflegematerial für die Herstellung von Terra Preta Ausblick

3 Herstellung und Untersuchung verschiedener Terra Preta Nova (TPN) - Substrate Seit 2005 Substratherstellungsversuche auf dem Hengstbacherhof und in Brandenburg (Pieplow, IfN [Krieger]) verschiedenste Gefäßversuche mit den Substraten (Hengstbacherhof, Pieplow, IfN [Krieger], Lentzsch [ZALF]) Bioreaktorversuch zum Schadstoffabbau (TNT-Metaboliten) Parzellenversuche (IfN, [Krieger]), areal GmbH, Hengstbacherhof, Bildungseinrichtung Buckow e.v. ) Erster Feldversuch in Agrar GmbH Lärz-Krümmel 2009 bei Kartoffeln Forschungsprojekte wie LATERRA und Terra BoGa mit der FU Berlin Fotos: Pieplow, Krieger

4 2006: Erste Feldversuche zur Reproduktion von Terra Preta in RLP und Brandenburg Boxenherstellung Flächenherstellung Versuchspflanzung Neben organischer Masse und Biokohle spielen biologische Bodenbildungsprozesse eine entscheidende Rolle! Fotos: Joachim Böttcher

5 Entwicklung und Optimierung der Technik in Feldversuchen: Errichtung und Betrieb einer Versuchsanlage mit allen zukünftigen Behandlungsstufen (Beispiel Morbach) Umfassende Analyse der Inputstoffe und Endprodukte Optimierung von technischen Abläufen Fazit: Gute Eignung der gewählten Behandlungs- und Produktionstechniken Prozessoptimierung konnte erfolgreich umgesetzt werden Fotos: Joachim Böttcher

6 Herstellung und Untersuchung verschiedener TPN-Substrate Mietenanlage Fertige Substrate Im Rahmen zahlreicher Untersuchungen und Studien wurden Substrate und Mischungen aus den verschiedensten regional verfügbarer Inputstoffe hergestellt Untersuchung gem. Gütegemeinschaft Kompost u. Gärsubstrate sowie zusätzlicher Substrateigenschaften Vergleich mit nativer TP (u. a. genetischer Fingerprint) Fotos: Joachim Böttcher

7 Untersuchungsergebnisse gemäß Bundesgütegemeinschaft Kompost e.v. Chemische Parameter: Salzgehalte: zwischen 1,7 und 4 g/l FM (Richtwerte Gütegem. < 3 bzw. < 5 g/l FM) native TP 1,75 g/l FM Hygiene Parameter: Keine keimfähige Samen und Salmonellen nachweisbar

8 Untersuchungsergebnisse gemäß Bundesgütegemeinschaft Kompost e.v Schwermetalle (mg/kg TM): N Blei: 11,1-22,3 (Richtwerte 150 mg/kg TM) Cadmium: n. n. (Richtwerte 100 mg/kg TM) Chrom: 30,8-36,8 (Richtwerte 50 mg/kg TM) Kupfer: 22,2-44,9 (Plausibilitätswerte) nickel: 27,4-38,0 (Richtwerte 50 mg/kg TM) Quecksilber: 0,09 0,3 (Richtwerte 1 mg/kg TM) Zink: 79,5 132 (Plausibilitätswerte) Genetische Fingerprintmethode: Weitgehende Übereinstimmung der dominanten Stämme von ausgewählten Mikroorganismen mit nativer Terra Preta! FAZIT: Die TPN-Substrate weisen sehr gute Substrateigenschaften auf und erfüllen die Anforderungen der Gütegemeinschaft.

9 Vegetationsversuche: Versuchsfläche Hengstbacherhof (Bewirtschaftung seit 2006: ohne Düngung und künstliche Bewässerung) Fotos: Joachim Böttcher/ Dieter Krellmann

10 Vegetationsversuche: Kartoffelernte 2008 Ertrag pro Pflanze zwischen 2,9 und 3,6 kg! = theoretisch 120 t/ha! (Normalertrag 25 bis 35 t/ha unter Öko-Bedingungen und ohne Bewässerung) FAZIT: Die Welternährung wäre gesichert Fotos: Joachim Böttcher

11 Schritte und Perspektiven Gründung der Palaterra GmbH & Co.KG im November 2009 Eröffnung der Pilotanlage Hengstbacherhof (ca m 3 /Jahr) - Feierliche Eröffnung im September 2010 Herstellung von Palaterra für unterschiedliche Nutzungszwecke - Belieferung von Forschungsprojekten - Verkaufsstart Frühjahr 2011 Projektierung und Realisierung weiterer Produktionsanlagen in Deutschland und Zentraleuropa - Projektierung einer Palaterra -Anlage in einer ehemaligen Kompostierung für ca m 3 Palaterra 1 (Kultursubstrat) - Bau einer Anlage für Palaterra 3 (organischer Dünger) in Umsetzung einer Anlage im Hunsrück mit m 3 - Aufbau eines flächendeckenden Partnersystems

12 Anforderungen an die Ausgangsstoffe für die Terra Preta-Herstellung Landschaftspflegematerial: (Eventuell aufbereiten durch schreddern und sieben) Strukturreich/ligninreich und nährstoffarm -> Pyrolysieren zur Pflanzenkohle Feinfraktion und strukturärmere nährstoffreichere Fraktionen -> Substratausgangsmaterial + Regional verfügbare nährstoffreiche Wirtschaftsdünger, Reststoffe (Gülle, Jauche, Mist, Gärrückstände, Schlempe, Trester etc.) Das Landschaftspflegematerial kann bis zu seiner Verwendung konserviert werden (z. B. Trocknung -> Heu in Großquaderballen oder Silierung)

13 Prozessablaufschema Palaterra -Anlage optimale Nutzung von Fäkalien und Urin ( *) konditionierte Biokohle ( *) *optional

14 Produktionsanlage Hengstbacherhof Hochbeet Miscanthus Hochbeet Miscanthus Trocken Lager Fertigprodukte Lager usw. 0 5m ATF-Mischung Grünschnitt gesiebt Grünschnitt ungesiebt Zuschlagstoffe ATF Rotte Fermenter I Fermenter II Trocknung Lagerschacht Sammelschacht Pufferspeicher Zisterne Karbonisierungsanlage Bogensieb Technikraum

15 Produktionsanlage Hengstbacherhof - Längsschnitt und Ansicht Süd Hochbeet Miscanthus ATF Rotte Ferm I 4 5 Ferm II Trocknung

16 Produktionsanlage Hengstbacherhof Bauphase: Herbst 2009 Foto: Dieter Krellmann

17 Produktionsanlage Hengstbacherhof Bauphase: Frühjahr 2010 Foto: Dieter Krellmann

18 Produktionsanlage Hengstbacherhof Bauphase: Frühjahr 2010 Foto: Dieter Krellmann

19 Produktionsanlage Hengstbacherhof Fertigstellung: Herbst 2010 Foto: Dieter Krellmann

20 Produktionsanlage Hengstbacherhof Produktionsbeginn: Herbst 2010 Fotos: Alfons-E. Krieger

21 Palaterra-Anwendungsmöglichkeiten in LW & GB: Kultursubstrat (ohne Torf!!!) = Palaterra 1 Bodenhilfsstoff = Palaterra 2 Organischer Dünger = Palaterra 3 Toiletteneinstreu für Trenn- und Trockentoiletten (NASS*) und Palaterra Initial = Palaterra 4 * Neuartige Sanitärsysteme

22 Terra Preta Produktion - Output KULTURSUBSTRAT BODEN- HILFSSTOFF* ORGANISCHER DÜNGER* Zum Einpflanzen in Töpfen, Balkonkästen, usw. Zum Aufbau von Dauerhumus für Gartenbau und Landwirtschaft Universell einsetzbarer organischer Dünger auf Palaterra Basis *Bodenhilfsstoff und Organischer Düngung sind in der Erprobung

23 Wo Sie Palaterra 1 einsetzen Palaterra 1 ist ein gebrauchsfertiges Kultursubstrat, das sich für Zier- und Nutzpflanzen im Hobby- und im Profigartenbau eignet. Anwendungsbereiche: Gemüsepflanzen Beeren- und Obstkulturen Heil- und Gewürzkräuter Zimmerpflanzen Beet- und Balkonpflanzen Gartenblumen und Stauden Bäume und Sträucher

24 Bevorzugte Anwendungsgebiete für Terra Preta nova Ökologischer Obst- Gemüsebau und Landbau, da hier Einschränkungen bei den Betriebsmitteln insbesondere bei der bedarfsgerechten Nährstoffversorgung bestehen. Terra Preta Substrate passen sehr gut in dieses System, da über die Substrate die Nährstoffe zugeführt werden und das Speicherungsvermögen für Nährstoffe und Wasser stetig verbessert werden können. Weiterhin können durch die suppressive Wirkungen der organischen Bestandteile der TP-Substrate die Pflanzengesundheit gestärkt werden (induzierte Resistenz) Foto: Dieter Krellmann

25 Ausblick Die Nutzung von Landschaftspflegematerial zur Terra Preta-Erzeugung ist möglich. Die Kombination von ligninreichen Materialien + nährstoffreiche Reststoffe zur Terra Preta-Produktion (Substrate, Bodenhilfsstoffe oder Organische Dünger) ist ideal. Relativ aufwändiges Verfahren, dass zur Torfsubstitution und C-Sequestrierung beitragen kann. Palaterra stellt sich dieser Aufgabe durch F+E, Qualitätsverbesserung und Bau neuer Stamm- und Zweigwerke und Kooperationen.

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Meine Freunde und ich sind jetzt unter die Goldgräber gegangen! Gestaltung:

27 Biokohle und Terra Preta Weitergehende Informationen Dipl.- Ing. agr. Alfons-E. Krieger (MA) Eignung von Landschaftspflegematerial für Terra Preta

28 Auszug Untersuchungsergebnisse Vergleich der Kationenaustauschkapazität mval/100g ph 5 Sand Lehm Schluff Ton AF I AF II AF III AF I plus AF II plus ph 6 ph 7 ph 7,5 ph 7,6 ph ph 7,7 AF III plus TP nativ

29 Auszug Untersuchungsergebnisse Vergleich der maximalen Wasserkapazität Vol. % AF I AF II AF III AF I plus AF II plus AF III plus TP nativ

30 Auszug Untersuchungsergebnisse Vergleich der Stickstoffgesamtgehalte 0,9 0,8 0,7 0,6 % TM 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 AF I AF II AF III AF I plus AF II plus AF III plus TP nativ

31 Auszug Untersuchungsergebnisse Vergleich der Phosphatgesamtgehalte 0,7 0,6 0,5 0,4 % TM 0,3 0,2 0,1 0 AF I AF II AF III AF I plus AF II plus AF III plus TP nativ

32 Untersuchungsergebnisse gemäß Bundesgütegemeinschaft Kompost e.v Schwermetalle (mg/kg TM): Blei: 11,1-22,3 (Richtwerte 150 mg/kg TM) Cadmium: n. n. (Richtwerte 100 mg/kg TM) Chrom: 30,8-36,8 (Richtwerte 50 mg/kg TM) Kupfer: 22,2-44,9 (Plausibilitätswerte) Nickel: 27,4-38,0 (Richtwerte 50 mg/kg TM) Quecksilber: 0,09 0,3 (Richtwerte 1 mg/kg TM) Zink: 79,5 132 (Plausibilitätswerte) Genetische Fingerprintmethode: Weitgehende Übereinstimmung der dominanten Stämme von ausgewählten Mikroorganismen mit nativer Terra Preta! FAZIT: Die TPN-Substrate weisen sehr gute Substrateigenschaften auf und erfüllen die Anforderungen der Gütegemeinschaft.

33 Vegetationsversuche: Keimversuche bei Agroscience/Neustadt (Vortest) Grünkohl Keimrate (7T) Keimrate (14T) Keimrate (21T) % AF I AF II AF III AF IIII AF I plus AF II plus AF III plus AF IIII plus BF I BF II BF III BF IIII A I + B + M + R A II + B + M + R A III + B + M + R A IIII + B + M + R Kontrolle Diplomarbeit: André Daum, 2009

34 Vegetationsversuche: Keim- und Pflanzversuche bei Agroscience/Neustadt Vortest: 16 Substrate Haupttest: 5 Substrate + Kontrolle + Neudohum Pflanzen: Radies Tomate Kopfsalat Basilikum Chinakohl 175 Töpfe Samen Versuchsreihe Chinakohl Diplomarbeit: André Daum, 2009

35 Vegetationsversuche Agrarholzversuchsanlage der Hochschule für Nachhaltigkeit Eberswalde im Frühjahr 2009 in Kummerow (UM) mit Terra Preta Nova Substratvariante aus Krümmel Foto: Rainer Schlepphorst

36 Vegetationsversuche Gefäßversuch des ZALF Müncheberg mit verschieden hergestellten TPN-Substraten mit Mais 2009 und Winterroggen 2009/2010 und Mais in 2011

37 Vegetationsversuche Gefäßversuch des ZALF Müncheberg mit verschieden hergestellten TPN-Substraten mit Mais 2009

38 Vegetationsversuche ca. 25 cm Wuchshöhe bei Ökoroggen auf dem benachbarten Kirchacker mit frühen Saattermin ca. 30 cm trotz späterer Saat auf dem Versuchsfeld ohne Terra Preta Nova ca. 55 cm trotz späterer Saat (3 Wochen später) auf dem Versuchsfeld mit Terra Preta Nova Feldversuch beim Ingenieurbüro für Nachhaltigkeit mit Winterroggen am ca. 25 cm Wuchshöhe bei Ökoroggen auf dem benachbarten Kirchacker mit frühen Saattermin

39 Vegetationsversuche Feldversuch beim Ingenieurbüro für Nachhaltigkeit mit Winterroggen am gesunder ertragreicher Winterroggen ohne Mehltau mit Terra Preta Nova-Düngung

40 Terra Preta nova Düngung bei WR; Ostern 2009 Vorn links mit Terra Preta-Substrat aus Krümmel Hinten rechts ohne Terra Preta-Substrat aus Krümmel

41 Vegetationsversuche Studentische Versuche der FH Eberswalde mit Terra Preta Nova-Substrat in der Bildungseinrichtung Buckow e.v. im Jahr 2009 mit Salaten, Kohlrabi, Dill, Sellerie, Tomaten und Gurken

42 Vegetationsversuche mit Terra Preta Nova-Substrat ohne Terra Preta Nova-Substrat Studentische Versuche der FH Eberswalde mit Terra Preta Nova - Substrat 2009 bei Lollo blanco u. a. eine Woche frühere Ernte!

43 Vegetationsversuche - Studentische Versuche der FH Eberswalde - Substrat 2009 Kostenrechnung Könnten die hohen Kosten der Terra Preta Nova durch einen zu erwartenden Mehrertrag bereits im ersten Jahr gedeckt werden? Kostenpunkt Terra Preta Nova: ~ 100 / m 3 0,01 m 3 / m 2 x 100 /m 3 = 1 / m 2 od / ha Beispiel: Ertragsberechnung Tomaten unter Glas bei 13,4 kg Ertrag pro m 2 (Ertragsmittel 2005, Statistik-Portal) und 15% Mehrertrag entspräche der Zuwachs 2 kg Bei einem Verkaufspreis von 2,50 /kg, amortisiert sich der Einsatz schon nach einem Jahr Quelle: Hampe und Dees 2011

44 Vegetationsversuche - Studentische Versuche der FH Eberswalde - Substrat 2009 Schlussfolgerung und Empfehlung Die von uns getesteten Kulturen waren schneller Erntereif und ca. 15% größer, als die Pflanzen der Nullvariante. Die TP Kulturen waren allgemein kräftiger und stärker gefärbt. Eine mehrmalige Terra Preta Nova Gabe wird notwendig sein. Gerade im Gartenbau, wo auf kleinen Flächen mit ertragreichen Kulturen hohe Deckungsbeiträge erreicht werden, kann sich der Einsatz von Terra Preta Nova lohnen. Terra Preta Nova könnte Buckow eine Umstellung auf den ökologischen Landbau erleichtern. Quelle: Hampe und Dees 2011

45 Ertragswirkung der Terra Preta nova / Palaterra Mit welchen Ertragssteigerungen rechnen wir? Nach mehreren Anwendungen zur jährlichen Düngung bevorzugt im Frühjahr: 10 % dauerhaft Nach 5 Jahren Anwendung sind 20 % Ertragssteigerungen dauerhaft möglich Nach 10 Jahren Anwendung sind 30 % Ertragssteigerungen dauerhaft möglich Insbesondere auf Böden mit minderen Bonitäten ist der Palaterra -Einsatz sinnvoll und die Ertragseffekte zu erwarten.

46 Ökonomie der Terra Preta nova / Palaterra -Anwendung Mehrwertberechnung des Palaterra -Substrates: Nährstoffwert: ähnlich wie bei Kompost bei min. NPK und ca: / Kubikmeter Substrat im Ökologischen Landbau / Kubikmeter Substrat Humuswert (Ersatzwert für Strohdüngung oder Kosten einer Zwischenfruchtgründüngung (0,2 /kg Humus-C als Alternative zum Ackergrasanbau): / Kubikmeter Substrat + Mehrwert durch dauerhafte Mehrerträge durch den Terra Preta-Effekt

47 Ökonomie der Terra Preta nova / Palaterra -Anwendung Mehrwertansätze des Palaterrasubstrates Ökowinterweizen: Ertragsniveau: 40 dt/ha Marktwert: 35 Euro/dt: 8 dt Mehrertrag (20 %) entspricht 280 /ha Mehrerlös Bei max. Aufwandmengen von durchschnittlich 30 Kubikmeter/ha/a (Grenzwert wegen Bioabfallverordnung) und angenommenen Kosten für Palaterra 3 + Transport und Ausbringung von 100 /cbm sind das Kosten von /ha. Abzüglich Nährstoffwert: 30 cbm * 25 /qm = 750 /ha Humuswert: 30 qm * 15 /qm = 450 /ha + nicht garantierter Mehrertrag von 20 % = 280 /ha Nutzen: 1480 /ha/a versus Kosten von 3000 /ha/a

48 Ökonomie der Terra Preta nova / Palaterra -Anwendung Mehrwertansätze des Palaterrasubstrates Ökokartoffeln: Ertragsniveau: 200 dt/ha marktfähige Ware Marktwert: 50 Euro/dt 40 dt Mehrertrag (20 %) entspricht 2000 /ha Mehrerlös Bei max. Aufwandmengen von durchschnittlich 30 Kubikmeter/ha/a (Grenzwert wegen Bioabfallverordnung) und angenommenen Kosten für Palaterra 3 + Transport und Ausbringung von 100 Euro/cbm sind das Kosten von 3000 /ha. Abzüglich Nährstoffwert: 30 cbm * 25 /qm = 750 /ha Humuswert: 30 qm * 15 /qm = 450 /ha + nicht garantierter Mehrertrag von 20 %: 2000 /ha Nutzen: 3100 /ha/a versus Kosten von 3000 /ha/a

49 Bevorzugte Anwendungsgebiete für Terra Preta nova / Palaterra Grenzertragsböden (die sandigen Böden Norddeutschlands oder geringmächtige Böden der Gebirgslagen) Terra Preta nova passt sehr gut in dieses System, da über die Substrate die Nährstoffe zugeführt werden und das Speicherungsvermögen für Nährstoffe und Wasser stetig verbessert werden kann Kulturen mit hohen Deckungsbeitrag (Obst- und Gemüsebau, Hopfen, Spargel, Kartoffel)! Problemstandorte und Bodenmüdigkeit Konversationsflächen (ehem. Militärgelände) schadstoffbelastete Flächen sanieren Foto: Dieter Krellmann

50 Konzept Ökologischer Biomasseenergiehof Zonierung Biomassezentrum auf Grenzertragsböden: Intensivzone/Kernzone Bewässerung und Wirtschaftszentrum (BGA, TP/Pyrolyse, GS-Lager, Gärrestespreicher) Terra Preta-Aufbau (ca. 500ha) Übergangszone potenzielle Erweiterung der Intensivzone Fremde Flächen, Landschaftselemente, Wald Extensivzone mit Extensivfruchtfolge Extensivzone mit Agrarholz (KUP) 0m 1000m Flächenanspruch: 1000 bis 2000ha je nach Bodengüte und Stand des Bodenaufbaus (bei um die 20 BP sind zu Beginn sogar bis zu 2000 ha nötig, um 30 T t Biomasse/a zu erzeugen)

51 Schwärtzel s innovativen Anbauversuche in Müncheberg antiaging Technologie begann mit Trogkultur und wechselte dann zur Waldspreukultur! Das Substrat ernährt die Bäume und nicht der Mineraldünger direkt die Pflanze Trogkultur Waldspreukultur Terra Preta nova Hackschnitzel Pflanzbereich mit Spatenmaschine rigolen! 0,6 m 1,2 m Bohrloch Bis 30 % Mehrertrag bei Kirschen und 20 % Mehrertrag bei Birnen möglich (beim Bundesbirnenversuch 2010) Bodenmüdigkeit ist kein Thema mehr!

52 Schwärtzel s innovativen Anbauversuche in Müncheberg Oben l Kiefernsägespäne/lfm. Unten ca l terra preta nova/lfm. Bundessortenversuch: Birne

53 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Meine Freunde und ich sind jetzt unter die Goldgräber gegangen! Gestaltung: