Untersuchungen zu P-Düngewirkung und Schwermetallgehalten thermochemisch behandelter Klärschlammaschen

Schick, Judith

Phosphor ist in der Pflanzenernährung ein essentielles Element. Da die Rohphosphatvorräte, die als Ausgangsprodukt für die Herstellung mineralischer P-Dünger dienen, von endlicher Natur sind, ist das P-Recycling aus sekundären Rohstoffquellen erstrebenswert. Klärschlammasche ist aufgrund ihrer hohen P-Gehalte (6,5-11% P) ein geeigneter Sekundärrohstoff für die Herstellung P-haltiger Düngemittel, allerdings wird ihre Eignung durch hohe Schwermetallgehalte und einer im Vergleich zum Klärschlamm geringeren P-Verfügbarkeit eingeschränkt. Durch eine thermochemische Behandlung der Aschen konnte bezüglich der Elemente Cd, Cu, Pb und Zn eine signifikante Entfrachtung beobachtet werden, die Gehalte von As, Al, Cr, Fe und Ni wurden dagegen nur geringfügig reduziert. Des Weiteren zeigte es sich, dass durch die Behandlung grundsätzlich ein Anstieg der P-Löslichkeit der Aschen in verschieden starken Extrakten erfolgt. In Vegetationsversuchen mit Mais und Weizen konnten nach einer Vegetationszeit von 8 bzw. 10 Wochen positive Düngeeffekte beobachtet werden, wenn für die thermochemische Behandlung MgCl2 als Chlordonator verwendet oder die Asche im Anschluss an die Behandlung teilaufgeschlossen wurde. Tendenziell lagen für diese Varianten Trockenmasseertrag und P-Aufnahme auf dem Niveau konventioneller PK- bzw. P-Dünger. Die Verwendung von CaCl2 führte im Vergleich zu den MgCl2-Varianten dagegen grundsätzlich zu niedrigeren Trockenmasseerträgen und einer geringeren P-Aufnahme. PCAL-Gehalte im Versuchssubstrat nach der Ernte, welche die Gehalte der P-Nullvariante nicht überschritten, bekräftigten die Vermutung, dass das aus den CaCl2-Varianten stammende P kurzfristig nicht pflanzenverfügbar ist. Für eine Charakterisierung der P-Löslichkeit und –Verfügbarkeit aschebasierter Ein- und Mehrnährstoffdünger zeigte sich eine Extraktion mit neutralem Ammoncitrat (mit und ohne vorherige Wasserextraktion) am besten geeignet.

Phosphorus is an essential element in the field of plant nutrition. Since rockphosphate deposits are a finite, non-renewable resource, P-recycling from secondary raw materials is desirable to conserve this resource. Due to its high P-content (6,5-11% P) sewage sludge ash is a suitable raw material for the production of P-containing fertilisers. However, high heavy metal concentrations as well as a low P-bioavailability compared to sewage sludges diminish this suitability. By means of a thermo-chemical treatment of sewage sludge ashes a significant reduction of the Cd-, Cu-, Pb- and Zn-concentration in the ash was observed. In contrast, the concentration of As, Al, Cr, Fe and Ni were, if at all, only marginally reduced. As a result of the thermochemical treatment, the P-solubility in extracts with different strengths generally increased. In growth tests, the use of MgCl2 as chlorine-donator for the thermo-chemical treatment or the partly digestion of the treated ashes led to a positive fertilising effect after a vegetation period of 8 to 10 weeks. Dry matter yield and P-uptake of these variants tended to be on the same level as those obtained by conventional mineral PK- and P-fertilisers. In comparison to the MgCl2-variants, the use of CaCl2 led to a lower dry matter and reduced P-uptake of the test plants. PCAL-concentrations in the soil substrate after harvest, which did not exceed those of the zero-P-variant, confirmed the assumption that P added by the CaCl2-variants is not available immediately. Hence, no fertilising effect was obtained by the CaCl2-variants in comparison to a variant without any P addition. The P-solubility in neutral ammonium citrate seems to be most suitable to characterise the P-solubility of ash-based mono- and multi-nutrient fertilisers.

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Schick, Judith: Untersuchungen zu P-Düngewirkung und Schwermetallgehalten thermochemisch behandelter Klärschlammaschen. 2009.

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