Aktuelles aus dem Teilprojekt Grüngutkompost

Nach langer und intensiver Methodenarbeit ist es endlich soweit: Der erste Versuch mit Schwefel-appliziertem Grüngutmaterial ist gestartet!

Hierbei soll sowohl der Einfluss der Schwefelmenge als auch der Schwefelproduktform auf die pH-Entwicklung während der Grüngutkompostierung geprüft werden. Dafür haben wir zwei Schwefelprodukte ausgewählt: Das mutmaßlich schnell wirksame Schwefelpulver und die etwas günstigeren Schwefellinsen. Beide Formen wurden direkt zu Beginn der Kompostierung in drei Dosierungen in das Grüngutmaterial (1,5 - 4,5 g S/l) eingemischt. Nun werden die Varianten über mindestens 11 Wochen im Klimaschrank inkubiert (siehe unten: Bericht September 2024). Neben dem pH-Wert untersuchen wir in regelmäßigen Abständen eine Reihe weiterer Parameter, um den Einfluss der Schwefel-Applikationen auf den Kompostierungsprozess bewerten zu können.

Das Ergebnis aus diesem Versuch soll die Ausgangsbasis für die Folgeversuche bilden, in denen wir z.B. Fragen nach dem richtigen Applikationszeitpunkt und der Emission umweltrelevanter Gase nachgehen wollen. Es bleibt spannend!

Da die Kompostierung im Reaktorsystem (siehe unten: Bericht November 2023 und Januar 2024) lediglich in einer Klimakammer umgesetzt werden kann, wird die Anzahl der parallel zu testenden Varianten stark eingeschränkt. Dadurch ließen sich nicht alle Fragestellungen im vorgegebenen Projektzeitraum umfassend beantworten. Somit haben wir in den vergangenen Monaten daran gearbeitet, ein zusätzliches Kompostierungssystem im Kleinstmaßstab zu entwickeln, um die Kompostierung im Reaktorsystem sinnhaft zu ergänzen.

Inspiriert durch Forschungsarbeiten anderer Wissenschaftler:innen haben wir uns für ein Inkubationssystem entschieden, das in einem automatisierten Klimaschrank Anwendung findet. Inkubiert werden jeweils zwei Liter Rottegut bei einer Luftfeuchtigkeit von 96 %. In den ersten zwei Kompostierungsphasen (Vor- und Heißrotte) folgt die Temperatureinstellung des Klimaschranks der Selbsterwärmung des Rotteguts bis auf 60 °C. Während dieser Zeit muss das Material deutlich häufiger umgesetzt und befeuchtet werden als in der sich anschließenden Nachrottephase. In dieser letzten und längsten Phase wird das Rottegut schließlich bei Temperaturen von 25 - 30 °C inkubiert. Potenziell austretende Gase werden mit einer Säure- bzw. Basefalle neutralisiert.

Da die einzelnen Inkubationsgefäße nicht luftdicht verschlossen sind, ist es in diesem System nicht möglich, Gasproben zu ziehen. Daher dient die Inkubation im Klimaschrank lediglich zur Vorauswahl vielversprechender Varianten, welche anschließend im Reaktorsystem auf „Herz und Nieren“ geprüft werden.  

Besonders im Gartenbau entscheidet die Qualität eines Komposts über die Möglichkeit und den Nutzen im jeweiligen Einsatzbereich. Diese Qualität steht und fällt mit den eingesetzten Inputmaterialien zu Kompostierungsbeginn. Durch sie wird der Gehalt an org. Substanz, die Struktur, das C/N-Verhältnis und der Nährstoffgehalt im fertigen Kompost bestimmt¹. Gewünscht sind daher Inputstoffe, die sich zum Teil leicht abbauen lassen, für eine vorteilhafte Struktur sorgen und keine bedenklichen Nähr- und Schwermetallgehalte aufweisen. Zudem muss das Inputmaterial ausreichend Feuchtigkeit bei möglichst hoher Sauerstoffzufuhr bieten².

Grünabfälle aus z.B. öffentlichen Grün-/Parkanlagen weisen im Vergleich zu Bioabfällen relativ niedrige Salz- und Schwermetallgehalte auf und werden für Substratkomposte entsprechend bevorzugt. Obwohl über die getrennte Sammlung von Grünabfällen und Bioabfällen bestimmte Standards gewährleistet werden können, ist die Homogenität des Komposts von Charge zu Charge häufig schwer sicherzustellen. Bedingt wird dies durch jahreszeitliche Schwankungen in der Zusammensetzung oder durch Inputstoffe verschiedener Herkünfte², was die Wahl eines geeigneten Inputmaterials für unsere Versuche deutlich erschwert.

Aus dem Grund haben wir uns dafür entschieden, über ca. 4 Monate ein möglichst breites Spektrum an Grüngutabfällen zu sammeln, zu schreddern und einem Trocknungsprozess für die weitere Lagerung zu unterziehen. So können wir im späteren Einsatz gewährleisten, dass unterschiedliche Ergebnisse aus den Versuchen nicht auf unterschiedliche Inputmaterialen zurückzuführen sind. Außerdem können wir durch die eigene Aufbereitung die Ausgangseigenschaften des Komposts genau beeinflussen. So entstehen aktuell z.B. zwei separate Haufen aus überwiegend Grünabfällen (niedriges C/N-Verhältnis) oder holzigen Materialien (hohes C/N-Verhältnis), während wir weiterhin Kompostierungseinheiten im Labormaßstab prüfen.

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¹ Leifert, I. (2002): Vom Bioabfall zum qualitätsgeprüften Kompostprodukt. In: Zentralverband Gartenbau e.V. (ZVG) (Hrsg.) "Handbuch Kompost im Gartenbau". Bonn: FGG Förderungsgesellschaft Gartenbau mbH, 17-46.

² Schmilewski, G. K. (ohne Jahr): Kultursubstrate und Blumenerden - Eigenschaften, Ausgangsstoffe, Verwendung. Industrieverband Garten e.V..

Ein Teilerfolg: In dem modifizierten Reaktorsystem konnte über kurze Zeit eine Kompost-Temperatur von 59,7 °C generiert werden! Mithilfe einer kontstant eingestellten Raumtemperatur und einer zusätzlichen Isolation der Reaktoren erreichte der Grüngutkompost während der Intensivrotte zumindest annähernd die praxisübliche Zieltemperatur von 60 - 65 °C. Da das System allerdings nur in einer Klimazelle funktioniert, können an der Hochschule maximal 6 Reaktoren gleichzeitig zum Einsatz kommen. In dem Umfang können zwar mit wenigen Varianten Gasmessungen vorgenommen werden, um jedoch den Einfluss von Additiven auf den Kompostierungsprozess mit einer repräsentativen Anzahl an Wiederholungen testen zu können, muss noch ein anderes System entwickelt werden.

Anfang Januar startete der zweite Vorversuch. Unter leicht veränderten Ausgangsbedingungen sollen die Komposttemperaturen nun in drei Varianten deutlich höher steigen als im ersten Vorversuch. Unter anderem wurde das Ausgangsmaterial feiner geschreddert, die Luftzufuhr halbiert und die Temperatur in der Klimakammer auf 25 °C angehoben. Außerdem wurde in zwei Varianten die Thermobox jeweils mit Cellulosefaser ausgepolstert, um dem Temperaturverlust der verhältnismäßig kleinen Kompostvolumina so gut wie möglich entgegenzuwirken.

Um die Kompostierung im Labormaßstab nachstellen zu können, wurden vorerst 3 doppelwandige Thermobehälter mit einem Füllvolumen von 80 L beschafft. Zwischen den beiden Edelstahlwänden befindet sich eine isolierende Wärmedämmschicht. Die Thermobehälter sind luftundurchlässig und wurden mit mehreren Durchlässen zur Messung der Temperatur, des Sauerstoffgehalts sowie zur Belüftung und zum Ausleiten des Abluftstroms ausgestattet, an denen zuküftig auch die Gasprobenahme erfolgen soll. Als zusätzliche Isolation waren die Thermobehälter von einer Thermobox aus Polystyrol umgeben. Als Ausgangsmaterial wurde frisch geschreddertes Grüngut (0-100 mm) aus einem Komposterwerk im Umland von Osnabrück verwendet. Mit einem Wassergehalt von 50 % und einem C/N-Verhältnis von 24:1 lagen die Ausgangswerte des Materials im optimalen Bereich. Während des Versuchs wurden verschiedene Parameter variiert, um so viele Informationen wie möglich zu erhalten.