Das C.R.O.P.®-Verfahren (Combined Regenerative Organic food Production) ermöglicht die Aufbereitung von flüssigen Wirtschaftsdüngern wie Rindergülle oder Gärprodukten 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 die Kultivierung frischer Lebensmittel in Gewächshäusern ermöglicht. Dieses Verfahren lässt sich ebenfalls auf die Anwendung in der Landwirtschaft übertragen und ermöglicht die biologische Produktion von hochwertigen Düngemitteln in flüssiger und fester Form.
Die aktuelle Problematik
Die Preise für industriell hergestellte Mineraldünger haben sich seit dem Jahr 2021 mehr als verdoppelt. Landwirte sind gezwungen die gestiegenen Preise an Kunden weiterzugeben oder den Einsatz von Mineraldünger zu reduzieren. Eine Mangelversorgung zum Beispiel an Stickstoff führt zu Mindererträgen sowie Qualitätsverlusten bei wichtigen Ackerkulturen wie Mais, Weizen oder Gerste. Stickstoffdünger aus organischer Herkunft wie Gülle oder Gärreste werden daher immer mehr nachgefragt. Eine Herausforderung ist jedoch die ungenaue Nährstoffnachlieferung aus Wirtschaftsdüngern, weshalb die Düngewirkung oftmals schwer einzuschätzen ist. Zudem werden die Ökosysteme Boden, Wasser und Luft durch das übermäßige Einbringen von Gülle und dem darin enthaltenen Stickstoff extrem belastet. Mit dem C.R.O.P.®-Verfahren kann der Einsatz von teuren Mineraldüngern reduziert und die Umwelt geschont werden.
Grafik zum C.R.O.P.®-Verfahren
Das C.R.O.P.®-Verfahren lässt sich problemlos in landwirtschaftliche Betriebe integrieren
Geschlossene Kreisläufe mit natürlichen Ressourcen
Ziel ist es, durch die Verarbeitung von Gülle und Gärprodukten mittels der C.R.O.P.®-Technologie ein direkt pflanzenverfügbares Düngemittel zu gewinnen und regionale Stoffkreisläufe zu implementieren. Nach der Prozessierung entstehen ein Flüssig- und ein Festdünger. Die flüssige Düngemittellösung enthält für die Pflanze direkt verfügbare Stickstoffformen und lässt sich mit herkömmlicher Gülletechnik auf dem Feld ausbringen. Der Festdünger enthält hohe Anteile organischer Substanz und kann so zum Humusaufbau für einen gesunden Boden beitragen. Diese biologisch hergestellten Dünger können die unkontrollierten Stickstoffausbringungen in die Ökosysteme Boden, Luft und Gewässer reduzieren und verhindern Emissionen von Umweltgiften (z. B. Ammoniak). 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. Eine 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. Somit können optimale Bedingungen für die biologischen Prozesse eingestellt werden. Im Tankvolumen liegt ausreichend Substrat vor, welches kontinuierlich über den Reaktionsraum gefördert wird. Aus diesem Substrat kann die C.R.O.P.®-Düngemittellösung entnommen und frische, unbehandelte Gülle zugegeben werden. Durch die kontinuierliche Zugabe von separierter Gülle läuft eine C.R.O.P.®-Aufbereitungsanlage im Dauerbetrieb. 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. Vor allem im Vergleich zur Herstellung von Mineraldüngern.
Vorteile des C.R.O.P.®-Verfahrens
direkt pflanzenverfügbarer organischer Flüssigdünger
keine Geruchsbelästigung bei Lagerung und Ausbringung
vorhandene Technik zur Gülleausbringung kann genutzt werden
gute Lagerfähigkeit ohne Nährstoffverluste
robustes und wartungsarmes Verfahren
einfache Integration in landwirtschaftliche Betriebsstrukturen
gute Skalierbarkeit durch modularen Aufbau
kostengünstiger und energiearmer Betrieb
Kostenersparnis durch Einsparung von Mineraldünger
verbesserte Umweltbilanz durch weniger Emissionen in die Atmosphäre
verbesserter Boden- und Gewässerschutz
Implementierung regionaler Stoffkreisläufe
Agenda 2030: Sustainable Development Goals der Vereinten Nationen
Tim Paulke vom Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin beschreibt, wie die Anlage am DLR-Standort in Köln arbeitet und warum die Technologie nicht nur im All, sondern auch in der Landwirtschaft funktioniert.
Video: Projektleiter Tim Paulke erklärt BiG C.R.O.P.®
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Video: Projektleiter Tim Paulke erklärt BiG C.R.O.P.®
Tim Paulke vom Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin beschreibt, wie die Anlage am DLR-Standort in Köln arbeitet und warum die Technologie nicht nur im All, sondern auch in der Landwirtschaft funktioniert.
