VDL-NDS: Pflanzenernährung vor großen Herausforderungen

Fotos: Eberhard Köhler, Pixabay, Dr. Tania Runge, Veolia

Geopolitische Abhängigkeiten als Einflussfaktoren für wirtschaftlich tragfähige Düngestrategien – davon haben wir im Studium wenig gehört, zumal wenn dieses schon ein paar Jahre zurückliegt. Das hat sich in den letzten Jahren gründlich geändert. Die Verfügbarkeit von Stickstoff und Schwefel wird aktuell durch die Sperrung der Straße von Hormus beeinträchtigt, aber auch die Versorgung mit Phosphor hat ihre Unwägbarkeiten. Die umfangreichsten Rohphosphat-Ressourcen liegen in Marokko und Westsahara, aber auch Russland, China und die USA verfügen über große Lagerstätten. Um die Abhängigkeit von Importen aus geopolitisch problematischen Regionen zu reduzieren, forciert die Politik die Rückgewinnung von Phosphaten aus Klärschlämmen. Darüber wollten wir mehr erfahren und organisierten eine Fachexkursion zu den Unternehmen Veolia Klärschlammverwertung Deutschland GmbH in Markranstädt und SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH in Lutherstadt Wittenberg. Veolia leistet Pionierarbeit auf dem Gebiet des Phosphorrecyclings und steht in den Startlöchern für eine verfahrenstechnische Lösung im industriellen Maßstab. SKW ist aktuell das letzte Unternehmen, das noch „Stickstoff made in Germany“ herstellt.

Hochschule Anhalt – Bernburg: Eindrücke einer Feldrundfahrt

Auf dem Weg nach Markranstädt nutzten wir die Gelegenheit, uns auf dem Versuchsbetrieb der Hochschule Anhalt in Bernburg über den aktuellen Stand der Ackerbauforschung zu informieren. Bernburgs grüner Campus liegt am Südrand der Magdeburger Börde im nordöstlichen Regenschatten des Harzes auf Lößschwarzerde mit 86 –100 Bodenpunkten. Auf dem Campusgelände bieten 55 ha Versuchsfeldfläche, zahlreiche Projektgärten und Versuchsanlagen sowie moderne Labore beste Rahmenbedingungen für die Lehre und angewandte Forschung in der Landwirtschaft. Die Arbeitsgruppe Feldversuche unter der Leitung von Frau Prof. Annette Deubel führt auf den fünf Versuchsfeldern ein- und mehrjährige Versuche zu Anpassungsstrategien an Klimaveränderungen, zu Anbau und Verwertung von Körnerleguminosen und zum Einsatz digitaler Technologien in der Pflanzenproduktion durch. In Zusammenarbeit mit dem Bereich Naturschutz laufen Projekte zur Agriphotovoltaik und zur Förderung der Biodiversität in Agrarökosystemen.

Bienenfresser lieben den Campus Bernburg

Stefan Gille vom Team Feldversuche gab uns zunächst einen Überblick über den Versuchsbetrieb und stellte uns bei einer ausgedehnten Feldrundfahrt gemeinsam mit Frau Prof. Deubel zahlreiche Versuchsanstellungen aus dem vielseitigen Forschungsprogramm vor. Unterwegs diskutierten wir in den Versuchsparzellen Fragen und Antworten zu einer Vielzahl von Feldfrüchten mit ihren sortenspezifischen Unterschieden, Fruchtfolgen u.v.m. Welche hohe Aktualität gerade die Versuche zu Potenzialen und Grenzen der Anpassung an den Klimawandel haben, zeigt ein Blick nach oben, wo es über den Feldversuchen etwas Unerwartetes zu entdecken gab: Auf dem Bernburger Campus fühlen sich inzwischen auch Bienenfresser richtig heimisch. Die aus sonnigeren Gefilden eingewanderten Vögel mit den markanten Farben haben sich im nahe gelegenen Tagebaugelände angesiedelt. Insgesamt ist beeindruckend, welche idealen Bedingungen diese Feldversuche den Studierenden bieten, praktische Erfahrungen für die zukünftige berufliche Karriere zu sammeln. Zum Ende der Rundfahrt holten uns einige kräftige, aber durchaus willkommene Regenschauer aus dem Westen ein, bevor wir die Abschlussdiskussion unter Dach bei Kaffee und Kuchen fortsetzen konnten.

Den Abend verbrachten wir mit angeregter Unterhaltung und dem Austausch der sehr unterschiedlichen Erfahrungen der Teilnehmer, die aus mehreren Bundesländern zu dieser Exkursion angereist waren. Dabei konnten wir mit Matthias Hoger, dem Geschäftsführer des Veolia-Standorts in Markranstädt, auch unseren Gastgeber des nächsten Tages begrüßen, der unserer Einladung zum Begegnungsabend gerne gefolgt war.

Markranstädt: Wie kommt der Phosphor zurück auf die Felder?

Am nächsten Morgen begrüßte uns Herr Hoger in den Räumlichkeiten von Veolia, der uns in die Möglichkeiten und Tücken des P-Recyclings aus Klärschlamm eingeführte und dabei an die Diskussionen des Vorabends anschließen konnte. Im Zentrum steht hier

Herr Hoger (re) erklärt die Funktion der Membranpresse: Sie entwässert den nach dem Säureaufschluss entstandenen sauren Brei und bereitet den Feststoff für die Granulation vor.

ein von der Pontes Pabuli GmbH in Leipzig entwickeltes Verfahren, mit Hilfe dessen aus phosphathaltigen Aschen hochwertiger Dünger erzeugt werden kann. Die Aschen sind das Ergebnis der Verbrennung von Klärschlämmen aus der Abwasserbehandlung und enthalten wechselnde Anteile von Phosphor, aber auch von Schwermetallen. Herr Hoger führte uns in seinem Vortrag mit anschaulichen Darstellungen durch diesen doch recht komplizierten Prozess der P-Anreicherung aus der Asche im nasschemischen Verfahren. Während organische Verunreinigungen bereits durch die Verbrennung des Klärschlamms nicht mehr in der Asche enthalten sind, müssen eventuell vorhandene Schwermetalle beim Anreicherungsprozess abgetrennt werden. Die Einhaltung vorgegebener Grenzwerte ist Voraussetzung für ein verkehrsfähiges Produkt.

Nach dem Säurebad bleiben feuchte Feststoffe (Mitte), die ganuliert und getrocknet werden (links).

Anschließend besichtigten wir die Forschungsanlage auf dem Firmengelände, die in einem zweistöckigen Containerbau installiert wurde. Darin wurde über drei Jahre an einer Prozessoptimierung gearbeitet. Im Ergebnis entsteht – vereinfacht ausgedrückt – aus der Suspension von Asche und Säure eine feuchte Masse, die dann granuliert und getrocknet wird. Wir haben gelernt, dass trotz der wohlklingenden Namen sowohl der „Pralineneffekt“ als auch der „Paranusseffekt“ durchaus unerwünscht sind. Bei ersterem wird in der Mitte feuchtes Material umschlossen und so die Trocknung erschwert, beim zweiten kommt es zu einer unerwünschten Entmischung bei Granulaten unterschiedlicher Größe. Für eine gleichmäßige Verteilung des Düngers auf dem Feld ist jedoch eine homogene Ware wichtig. Hier knüpft eine Kooperation mit SKW Stickstoffwerke Piesteritz an, wo der aus der Asche gewonnene Phosphor-haltige Presskuchen zunächst mit Stickstoff angereichert und erst danach zu gleichmäßig gekörnten Mehrnährstoffdüngern verarbeitet wird. Wie das Material schließlich als Pflanzennährstoff seine Wirkung entfaltet, konnten wir an einer Reihe von Gefäßversuchen im Gewächshaus in Augenschein nehmen.

Erste Versuche mit den Rezyklaten finden bei Veolia im Gewächshaus statt.

Nach der Besichtigung gab es noch eine Einführung in die aktuelle Rechtslage und die ökonomischen Herausforderungen. Ab 2029 ist das Phosphorrecycling aus Klärschlamm Pflicht für größere deutsche Klärwerke. Dann müssen rund 1 500 000 t Trockenmasse pro Jahr einem Recycling zugeführt werden. Aktuelle Berechnungen gehen jedoch davon aus, dass die bis dahin installierten Verarbeitungskapazitäten nur für rund ein Viertel des jährlich anfallenden Klärschlamms ausreichen. In einer lebhaften Diskussion wurde darüber debattiert, welche Konsequenzen sich daraus ergeben: Bleibt es bei den gesetzlich festgelegten Fristen für das Recycling oder werden diese weiter in die Zukunft verschoben? Diese Unsicherheit ist ein Dilemma für die Kommunen als Träger der meisten Klärwerke. Entscheiden sich diese für das kostenintensive Recycling ihres Klärschlamms und sind hierzu dann doch nicht verpflichtet, dann werden unnötig Steuergelder ausgegeben. Stattdessen könnte der Klärschlamm wie bisher der Müllverbrennung und Abfallentsorgung zugeführt werden. Diese unklare Situation hat auch negative Auswirkungen auf die Investitionsbereitschaft. Die Folge ist, dass Veolia derzeit nicht wie ursprünglich geplant in den Bau einer technischen Großanlage zum P-Recycling investiert. Bleibt somit nur noch die Zwischenlagerung der Klärschlammasche für eine spätere Verarbeitung als Option. Aktuell läuft bereits die Standortsuche hierfür.

SKW Stickstoffwerke Piesteritz: Stickstoff made in Germany

Antje Bittner (re), Geschäftsführerin von SKW, und Markus Kranepuhl (li) begrüßen die Gäste vom VDL.

Mittags erreichten wir mit etwas Verspätung die letzte Station unserer Exkursion, die SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH, die uns in ihr Futurea Science Center in Wittenberg eingeladen hatten. Das Unternehmen ist einer der 50 größten Betriebe Mitteldeutschlands und gehört zum tschechischen Agrarkonzern Agrofert, dem zweitgrößten Hersteller von stickstoffhaltigen Düngemitteln in Europa. In der aktuellen Situation der Energieknappheit ist SKW das einzige deutsche Unternehmen, das noch N-Dünger „Made in Germany“ herstellt. Dort wurden wir von der Geschäftsführerin Antje Bittner begrüßt, die uns mit ihrem Team das Center und die Firmenphilosophie der SKW vorstellte.

Der Rundgang im Center vermittelte uns in 65 Exponaten auf eindrucksvolle Weise die geschichtlich aufbereitete Entwicklung der Pflanzenernährung. Auf drei Stockwerken ist eine interaktive Ausstellung rund um die Geschichte und Bedeutung der Düngung für die Landwirtschaft aufgebaut. Diese richtet sich sowohl an Schulklassen, Fachpublikum als auch an Politiker und ist für Fachleute und für Laien gleichermaßen absolut sehenswert. Ein Beispiel aus der Ausstellung: Mit 300 Getreidekörnern und 20 g Stickstoff können 550 g Mehl produziert werden, aus denen 15 Toasties hergestellt werden können. Zu sehen war auch ein übersichtliches Modell des riesigen Betriebsgeländes, welches wir bei der Anfahrt unbeabsichtigt umrundet hatten.

Aus 300 Weizenkörnern und 20 Gramm Stickstoff werden 15 fertige Toasties.

Aktuell erfährt die energieintensive Herstellung von Ammoniak und Harnstoff große Aufmerksamkeit. Zentraler Rohstoff für das Haber-Bosch-Verfahren ist Erdgas. Infolge des Ukraine-Krieges wird heute anstelle des günstigen russischen Gases vor allem Gas aus Norwegen oder LNG eingesetzt. Gleichzeitig kommt es durch den Iran-Krieg und die Schließung der Straße von Hormus zu insgesamt zu einer Verknappung der Erdgasversorgung aus dem Mittleren Osten, so dass die nationale Herstellung von Stickstoffdüngern unter dem Gesichtspunkt der Versorgungssicherheit deutlich an Bedeutung gewonnen hat. Aber nicht nur Dünger wird bei SKW hergestellt, etwa die Hälfte der Stickstoff-haltigen Produkte wird anderweitig vermarktet. So hat sich rund um die Stickstoffwerk ein Chemiepark entwickelt und SKW einschließlich der nachgelagerten Verarbeitung ist zum größten Arbeitgeber in der Region geworden.

Randvoll mit fachlichem Input und ergiebigem Erfahrungsaustausch traten die Fahrgemeinschaften um 17.00 Uhr die Heimfahrt an. Für die sehr gelungene Fachexkursion möchten wir uns bei unseren Gastgebern ganz herzlich bedanken.

Text: Dr. Tania Runge, Friedhelm Kruse, Ruth Franken