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Das C.R.O.P.®-Verfahren (Combined Regenerative Organic food Production) ermöglicht die Aufbereitung von flüssigen Wirtschaftsdüngern wie Gülle und Gärprodukte aus Biogasanlagen zu einer direkt pflanzenverfügbaren Düngemittellösung.
Ursprünglich wurde C.R.O.P.® am Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) als Verfahren zur Verwertung von stickstoffhaltigen Abwässern in geschlossenen Habitaten wie Mond- oder Marsstationen entwickelt. Durch die Umwandlung von (Human-)Urin zu einem Pflanzendünger wird Astronaut/innen so die Kultivierung frischer Lebensmittel in Gewächshäusern ermöglicht. Dieses Verfahrensprinzip lässt sich ebenfalls auf die Anwendung in der Landwirtschaft übertragen und ermöglicht die biologische Produktion von hochwertigen Düngemitteln in flüssiger und fester Form.
Die Gülle-Problematik
Durch intensiv betriebene Landwirtschaft und die hohe Zahl von Nutztieren fallen große Mengen von Wirtschaftsdüngern an, welche regional zu Nährstoffüberschüssen führen. Die Ökosysteme Boden, Wasser und Luft werden durch das übermäßige Einbringen von Gülle und dem darin enthaltenen Stickstoff extrem belastet. Von der Nitrat-Problematik sind besonders viehhaltende Regionen in Deutschland betroffen. Die dort überschüssige Gülle wird in der Folge an viehlose Ackerbaubetriebe oder Biogasanlagen abgegeben. Je länger der Transportweg der Gülle ist, desto unrentabler wird er, da Gülle zu 90 % aus Wasser besteht und größere Umweltbelastungen durch den vermehrt auftretenden Gülletransport entstehen. Um dieses Problem nachhaltig zu vermindern, werden dringend zukunftsfähige Lösungsansätze benötigt.
C.R.O.P.®-Verfahren im landwirtschaftlichen Kreislauf © DLR: Alle Rechte vorbehalten.
Geschlossene Kreisläufe mit natürlichen Ressourcen
Ziel ist es, durch die Verarbeitung von Gülle und Gärprodukten mittels der C.R.O.P.®-Technologie ein höherwertiges Produkt zu gewinnen und mit natürlichen Ressourcen ein ganzheitliches System zu implementieren. Nach der Prozessierung entsteht eine flüssige Düngemittellösung, welche überwiegend direkt pflanzenverfügbare Nährstoffe enthält, sowie ein Festdünger mit einem hohen Anteil an organischer Substanz. Diese biologisch hergestellten Dünger reduzieren somit die unkontrollierte und überhöhte Stickstoffausbringung in den Boden sowie in das Grundwasser und verhindern die Emissionen von Umweltgiften (z. B. Ammoniak) aus den Ackerflächen. So entsteht bei der Ausbringung nicht mehr der charakteristische Geruch von Gülle, wodurch zusätzlich die gesellschaftliche Akzeptanz des Wirtschaftsdüngers erhöht wird. Nach der Behandlung mit dem C.R.O.P.®-Verfahren liegen die im Dünger enthaltenen Nährstoffe in stabilen, nicht flüchtigen Stickstoff-Verbindungen vor und eine verlustfreie Lagerung des Düngers wird ermöglicht.
Funktionsweise und Aufbau
Das C.R.O.P.®-Verfahren verzichtet vollständig auf den Einsatz von Chemikalien und Gefahrstoffen, da der Prozess auf natürlichen Stoffwechselvorgängen beruht. Die organisch gebundenen Nährstoffe der Gülle/Gärprodukte werden zu direkt pflanzenverfügbaren Nährstoffen umgewandelt und ermöglichen so eine bedarfsgerechte und präzise Pflanzenernährung. Die Ausbringung der biologischen Düngelösung kann mit herkömmlicher Gülletechnik erfolgen und bedarf keiner zusätzlichen Technik. Die Anlage ist modular aufgebaut und besteht aus einem Reaktionsraum und einem Tankvolumen. Der geschlossene Reaktionsraum befindet sich oberhalb des Tanks und beinhaltet Trägermaterialien, auf denen eine Vielzahl von Mikroorganismen siedeln können. Aufgrund der einfachen Prozessführung mit wenigen technologischen Komponenten kann die Anlage in die bestehende Infrastruktur eines landwirtschaftlichen Betriebes integriert und individuell angepasst werden. Das Verfahren ist wartungsarm und robust gegenüber Störfällen, sodass sich das System nach einem möglichen Strom- oder Pumpenausfall eigenständig und schnell regenerieren kann. Zudem ist der Energiebedarf der Anlage gering, da das Verfahren bei Umgebungsdruck im niedrigen Temperaturbereich abläuft. Durch die kontinuierliche Zugabe von separierter Gülle/Gärprodukt läuft eine C.R.O.P.®-Aufbereitungsanlage im Dauerbetrieb.
Bild links: Versuchsanlage am DLR Standort in Köln, Bild rechts: C.R.O.P.®-Dünger in flüssiger sowie in pelletierter, fester Form © DLR: Alle Rechte vorbehalten.
Vorteile des C.R.O.P.®-Verfahrens
Beitrag zu einer nachhaltigen Entwicklung im Agrarsektor
Das vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin entwickelte C.R.O.P.®-Verfahren orientiert sich an den Zielen der Vereinten Nationen zur nachhaltigen Entwicklung und bietet Mehrwerte auf wirtschaftlicher, ökologischer und gesellschaftspolitischer Ebene. Besonders der Ruf nach vermehrtem Klima- und Umweltschutz sowie nach dem Gesundheitsschutz der Bevölkerung erfordern eine technologische Weiterentwicklung zur Verwertung von flüssigen Wirtschaftsdüngern und Gärprodukten. Zudem leistet das C.R.O.P.®-Verfahren einen entscheidenden Beitrag zum Ressourcengewinn aus Abfällen. Mit der Implementierung eines nahezu geschlossenen Betriebskreislaufes werden wichtige Schritte zur Förderung einer nachhaltigen Landwirtschaft erzielt.
BiG C.R.O.P.® Biologische Gülleaufbereitung – Handout
DLR auf der AGRITECHNICA 2019
Lebenserhaltungssystem C.R.O.P.® auf der Hannover Messe