Aktuelles aus dem Teilprojekt Grüngutkompost
Projektziel
Ein wichtiger Faktor, der den Einsatz von Grüngutkomposten in Kultursubstraten begrenzt, ist der pH-Wert. Dieser liegt in der Regel bei über 7,0 und ist damit besonders in stark torfreduzierten bzw. torffreien Substratmischungen zu hoch.
In diesem Teilprojekt sollen verschiedene Ansätze zur Verminderung der Alkanität von Grüngutkomposten geprüft werden. Ziel ist es, den pH-Wert bereits während der Kompostierung auf ein pflanzenverträgliches Niveau zu reduzieren, um nicht nur ein sofort einsatzbares Endprodukt zu erzeugen sondern auch gasförmige Stickstoffverluste, die während der Kompostierung in nennenswerten Umfang durch NH3- und N2O-Emissionen auftreten können, zu vermindern.
Versuchsfragen
- Ist elementarer Schwefel geeignet, um den pH-Wert im Rottegut in einem Bereich unter 6,0 zu halten und in welchen Phasen der Kompostierung (Heiß-, Haupt- und/oder Nachrotte) ist die Ansäuerung für die vorgesehenen Zwecke am effektivsten?
- Welchen Einfluss hat die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials auf den Einsatz versauernd wirkender Komponenten?
- Wie wirkt sich diese Maßnahme auf den Kompostierungsprozess (O2-Verbrauch und CO2-Freisetzung) und die Kompostierungsdauer aus?
- In welchem Umfang lassen sich durch eine Begrenzung des pH-Wertes eine NH3-Verflüchtigung und die Freisetzung klimarelevanter Spurengase (N2O und CH4) während der Kompostierung reduzieren?
- Wie unterscheidet sich der angesäuerte Grüngutkompost - abgesehen vom pH-Wert - in seinen chemischen, physikalischen und biologischen Eigenschaften von normalen Grüngutkomposten?
Aktivitäten
Mai 2024: Wie wird der ideale Versuchskompost definiert?
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..
Februar 2024: Ende zweiter Vorversuch
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.
Januar 2024: Start zweiter Vorversuch
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.
Dezember 2023: Ende erster Vorversuch
Vier Wochen nach Beginn des ersten Vorversuchs war die Intensivrotte abgeschlossen und die Temperatur pendelte sich auf einem konstanten Temperaturniveau im mesophilen Bereich (20 - 40 °C) ein. Leider hat keine Kompostvariante das gewünschte Temperaturmaximum von mind. 60 °C erreicht. Ein zweiter Vorversuch im neuen Jahr soll Klarheit darüber bringen, woran es gelegen hat.
November 2023: Start erster Vorversuch
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.
September 2023: Projektstart
Zwar ist der Projektteam noch nicht vollständig, dennoch starten wir neben einigen organisatorischen Arbeiten mit der Planung für den ersten Versuch.
In der Praxis hat sich in den vergangenen Jahrzenten eine Vielzahl unterschiedlicher Anlagentypen zur Kompostierung etabliert. Allen gemein ist jedoch, dass große Mieten angesetzt werden. Deren Geometrie beeinflusst sowohl die Temperaturentwicklung als auch die -verteilung. Durch diese und weitere Maßnahmen soll eine Temperatur von > 55 °C über mindestens zwei Wochen bzw. von > 65 °C (60 °C bei geschlossenen Systemen) über eine Woche erreicht werden, um eine ausreichende Hygienisierung zu gewährleisten. Da die Ressource "Platz" an der Hochschule allerdings begrenzt ist und nach Möglichkeit eine hohe Anzahl von Varianten getestet werden soll, müssen wir im ersten Schritt eine Methodik entwickeln, um den Kompostierungsprozess im Labormaßstab an der Hochschule überhaupt nachstellen zu können.