Gut zu wissen

Struvit? Vielen Landwirten wird diese Verbindung eher unbekannt sein, während sich Abwassertechniker und Mediziner die Haare raufen. Struvit entsteht bei der Ausfällung von Phosphor, Stickstoff und Magnesium (Kasten: „Was ist Struvit?“). Die kristalline Form verstopft nach unkontrolliertem Wachstum in Kläranlagen gerne mal Rohrleitungen oder sorgt beim Menschen im Nierenbecken für unangenehme Nierensteine.
Aber was haben Nierensteine oder verstopfte Rohre mit dem Grundwasserschutz zu tun? Die Idee dieses neuen Verfahrens ist es, die Nährstofffestlegung von Phosphor im Oberboden zu minimieren sowie die Auswaschung von Nitrat aus dem Oberboden zu reduzieren. Bei der mineralischen Unterfußdüngung gibt es bereits wissenschaftliche Erkenntnisse über die Funktion von Struvit-­Kristallen im Boden.
Veredlungsbetriebe haben in der Regel ausreichende Mengen Phosphor in der Gülle, um die Pflanzen zu versorgen. Die in der Gülle enthaltenen Nährstoffe sollen möglichst pflanzenverfügbar bleiben. In Böden mit höheren pH-Werten binden sich die Phosphor-Moleküle gerne an freie positiv geladene Calcium-Atome. Auf sauren Standorten kommt es dagegen zu schwer verfügbaren Eisen-Aluminium-Phosphat-Verbindungen — beides schlecht pflanzenverfügbar.
Christian Röring aus 48691 Vreden hat zusammen mit Lohnunternehmer Thomas Upgang und dem Berater Reinhard Elfrich (K+S) ein Verfahren entwickelt, bei dem die Struvit-Bildung bei der Gärrestausbringung erfolgen kann und damit der Phosphor auch längerfristig verfügbar bleibt und nicht in tiefere Bodenschichten gespült wird. Dafür wird dem Gärrest Kieserit zugemischt. ­Kieserit enthält 26 % Magnesium und 21 % Schwefel, das bei einer chemischen Reaktion mit N und P ein Magnesium-Ammonium-­Phosphat (Struvit) entstehen lässt. Röring hat dabei die Erfahrung gemacht, dass die Reaktion mit Gärrest, der einen höheren pH-Wert hat als Gülle, schneller erfolgt.

Kristalle nach 30 Minuten

Die Herausforderung bei dieser Technik ist die Ausfällung selbst. Denn wenn das Kieserit mit der Gülle in Kontakt kommt und sich gelöst hat, dauert es nur 30 Minuten bis die ersten kleinen Kristalle entstehen. Jeder Schieber und die Pumpe wären verstopft und nur mühsam wieder frei zu stemmen.
Bei dem Briri Tridemfass von Upgang wird das Kieserit direkt vor der Drehkolbenpumpe auf der Saugseite eindosiert. Das Gülle-Kieserit-Gemisch wird dann per Druckleitung in den Schneidverteiler des
6 m breiten Grubbers gepumpt, wo die Gülle direkt in den Boden injiziert wird. Dennoch hat man nach den ersten Versuchen in diesem Frühjahr schon Verbesserungspotenzial erkennen können: Die hydraulisch angetriebenen Schnecken, die das Kieserit in den Güllestrom drücken, müssen mit zusätzlichen Räumern versehen werden, damit das Steigrohr nicht verstopft.
Pro Kilogramm Phosphor im Gärrest sind etwa 1,4 kg Kieserit nötig, um den Phosphor kristallin zu binden. Bei 1,5 kg Phosphor in dem Gärrest sind somit etwa 2 kg Kieserit pro Kubikmeter nötig. Upgang hat dafür seinen Fronttank von Reichhard im Fronthubwerk dabei. Per Zellenrad dosiert, wird das Granulat in einen nachgerüsteten Zyklon oberhalb des Fasses geblasen. Von hier aus dosieren zwei hydraulische Schnecken das Kieserit in den Güllestrom direkt vor der Saugseite der Drehkolbenpumpe. In der Pumpe wird das Kieserit mit der Flüssigkeit vermischt. Der Fronttank ist mit einer Waage ausgerüstet, weil Upgang den Durchfluss in den Verteiler überwacht, kann er anhand dessen die Menge Kieserit eindosieren.
Die Logistik der in Bigbags gelieferten Säcke ist händelbar. Während ein Zubringer abgesaugt wird, kann der Fronttank parallel befüllt werden. Upgang füllt etwa 1,5 t in den Fronttank. Volumen wäre definitiv für mehr da, weil der Dünger mit 1 400 kg/m³ recht schwer ist. Aber die Logisitik per Bigbag funktioniert auch so gut.

Nicht wasserlöslich

Neben Phosphor wird durch Magnesium die gleiche Menge Stickstoff in Struvit gebunden. Nur der übrige Teil liegt noch in der Gülle-üblichen Nitrat-, Ammonium- und organisch-­gebundenen Form vor. Da die Struvit-Kristalle nicht wasserlöslich sind, ist folglich eine schnelle Verfügbarkeit für einen Großteil der Nährstoffe ausgeschlossen. Der Vorteil: Gleichzeitig können Phosphor und Stickstoff in dieser Form kaum aus dem Oberboden ausgewaschen werden. Erst durch die Wurzelexsudate der Pflanzen (organische Säuren und Phytasen) lösen sich die Kristalle auf. Nach ersten Studien sind nach 70 Tagen rund 80 % der in Struvit gebundenen Nährstoffe von den Pflanzen aufgenommen.
Gibt es keine Pflanzenwurzeln, bleiben die Nährstoffe in dieser kristallinen Form im Boden enthalten.

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Was ist Struvit?

Struvit ist die Bezeichnung für Magnesium-Ammonium-Phosphat. In einer chemischen Reaktion fällt das Material mit Wasser und jeweils gleichen Teilen von Ammonium, Magnesium und Phosphor aus.

Mg²⁺+NH₄⁺+PO₄^3-+ 6 H₂O - MgNH₄PO₄ * 6 H₂O

Struvit wird in dieser Form nicht so schnell aufgenommen wie ein chemisch aufgeschlossener Superphosphat-Dünger. Je mehr Pflanzenwurzeln verfügbar sind, desto eher der Aufschluss. So erfolgt die Umsetzung analog zum Pflanzenwachstum. Der Kristall ist farblos bzw. nach dem Gülleeinsatz eher braun.

Fazit

Fazit

Der Einsatz von Kieserit bei der organischen Düngung kann die Struvit-Bildung fördern. Das z. B. in Nierensteinen vorkommende Kristall besteht aus einer Magnesium-­Ammonium-Phosphat-Verbindung, die kaum wasserlöslich ist. Damit können die Nährstoffe im Boden nicht ausgewaschen werden. Erst Säuren der Pflanzenwurzeln knacken diese Verbindungen und machen die Nährstoffe verfügbar. Die Technik für die Kieserit-Zugabe muss angepasst werden, da die Struvit-Kristalle bereits nach 30 Minuten ausfällen.