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Nachhaltiger Lindenhof: Integration neuer Produkte und Produktion aus hofeigenen organischen Materialien in ein bestehendes Hofsystem mit Ackerbau, Viehzucht und Biogasnutzung

Laufzeit
01.01.2020 - 30.03.2020 

Ziel ist es, eine Lösung für das Problem der organischen Düngerüberschüsse viehhaltender Betriebe durch Verwertung zu C-reichen Funktionsmaterialien, Energieträgern und transportwürdigen Düngern zu erarbeiten.

Die Stickstoff-(N)- und Phosphor-(P)-Belastung der Ökosysteme gelten nach Artensterben und Klimawandel als Weltumweltprobleme Nr. 3 und 4 und tragen zu Artensterben und Klimawandel erheblich bei. Die N, P-Überschüsse werden in andere Ökosysteme (Grund- und Oberflächengewässer, küstennahe Gewässer, angrenzende Flächen etc.) exportiert und sorgen durch Eutrophierung für eine massive Artenveränderung und -verarmung. Die Emissionen von N2O (Lachgas) und CH4 (Methan) tragen laut IPCC (2014) zu 6,2 % bzw. 16 % zum Treibhauseffekt bei (Summe: 22,2 %).

Hauptquelle der N, P-Belastungen ist die Landwirtschaft. Besonders in intensiv viehhaltenden Betrieben entstehen durch Zukauf von Kraftfutter (N, P-Import) Überschüsse, die auf der begrenzten Betriebsfläche nicht sinnvoll verwertet werden können. In Deutschland stammen 60 % der gesamten CH4-Emissionen und 80 % der N2O-Emissionen aus der Landwirtschaft.

Auch für die Landwirte besteht Handlungsbedarf. Durch die neue Düngeverordnung (DüV) 2017 wurde die Ausbringung von N und P auf die Felder stärker geregelt und nach oben begrenzt. Viehhaltende Betriebe überschreiten nun häufig P-Bodengehalte von 20 mg/100 g Boden P2O5 (CAL) und damit den Grenzwert, bei dem nur Entzugsdüngung erlaubt ist.

Aufgrund der P-Begrenzung kann hofeigener organischer Dünger dann nur zum geringsten Teil ausgebracht werden. Daher stehen intensiv viehhaltende Betriebe nicht selten vor dem Dilemma, dass sie ihren hofeigenen N, P-Dünger nicht benutzen können. Stattdessen müssen sie mineralischen N-Dünger zukaufen, weil der N-Düngebedarf der Pflanzen trotzdem gedeckt werden muss.

Um das doppelte Umwelt- und Betriebsproblem zu lösen, müssen a) die N- und P-Düngeströme entkoppelt werden und b) das Entsorgungsproblem der hofeigenen organischen Überschüsse gelöst werden.

Bisherige Lösungen setzen auf Umverteilung durch Transport hofeigener organischer Dünger (Gülle, Biogasgärreste u.A.) zu anderen Betrieben mit Düngebedarf. Diese Dünger haben jedoch einen hohen Wasser- und geringen Nährstoffanteil. Eine Abgabe der Überschüsse (N, P-Export) scheitert daher häufig an den Kosten, weil organische Dünger nur über sehr kurze Strecken transportwürdig sind. Aus Regionen mit hoher Viehdichte muss aber sogar in andere (Bundes-)Länder exportiert werden („Gülletourismus“). Hinzu kommt, dass die aufnehmenden Betriebe zwar berechtigt sind, den Dünger zu verwerten, die Verwertung jedoch unter Umwelt- und volkswirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht sinnvoll ist.

Unser Lösungsvorschlag besteht in einer verfahrenstechnischen Auftrennung der Stoffströme aus organischen Betriebsüberschüssen in einen Kohlenstoff-(C)-Strom zu Funktionsmaterialien, z.B. für den Einsatz in der Biogasaufreinigung, einen P-Strom durch Abtrennung zu transportwürdigem mineralischem (N,) P-Dünger und einem Reststrom mit stark verringertem C, P, aber hohem N-Rest und Wasser zur Bewässerung und N-Düngung der hofeigenen Felder.

So verbleiben die benötigten Ressourcen im Betrieb (kleiner Kreislauf) und die Überschüsse werden zu marktfähigen Produkten (großer Kreislauf).

Das beantragte Projekt soll die Machbarkeit / Umsetzbarkeit dieser Lösung auf dem real existierenden Betrieb „Lindenhöfe“, einem Versuchsgut der Universität Hohenheim, prüfen. Die Lindenhöfe sind ideal, weil sie mit Viehhaltung und Biogasanlage die gleichen Strukturprobleme mit Überschüssen haben wie die Praxisbetriebe. Andererseits sind die Möglichkeiten, die Stoff- und Energieströme zu erfassen sowie wegweisende Lösungen auf dem Betriebsgelände umzusetzen und zu bewerten, viel größer. Außerdem existiert bereits eine Kooperation auf kleiner Skala (Technikum der Verfahrenstechniker vor Ort) zwischen den relevanten Instituten und Einrichtungen, die auch von Anfang an der Konzeptionierung des Antrags beteiligt waren.