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Einführung
Der Übergang zu kohlenstoffnegativen Technologien im Agrarsektor fördert das Interesse an Biokohle, die aus tierischen Abfällen – Hühnermist, Rinder- und Schweinemist sowie anderen organischen Substraten – hergestellt wird. Diese Abfälle enthalten von Natur aus einen hohen Gehalt an Stickstoff und Mineralstoffen, was sie zu einem wertvollen Rohstoff für die Herstellung funktionalisierter Biokohle mit verbesserten agronomischen und ökologischen Eigenschaften macht.
Industrielle Trockenpyrolyseanlagen ermöglichen die saubere Verarbeitung dieser Rohstoffe ohne flüssige Pyrolyseabfälle, mit vollständiger Verbrennung des Pyrolysegases und Echtzeit-Temperaturkontrolle.
1. Chemische Zusammensetzung von Hühnermist und Tiermist
Hühnermist und -kot zeichnen sich durch einen hohen Gehalt an organischer Substanz, Stickstoff, Phosphor, Kalium und Spurenelementen aus.
Typische Zusammensetzung:
- Organische Substanz: 55–70 %
- Stickstoff (N): 4–8 %
- Phosphor (P₂O₅): 2–5 %
- Kalium (K₂O): 2–4 %
- Calcium (CaCO₃, Ca₃(PO₄)₂)
- Magnesium (MgCO₃)
- Spurenelemente: Fe, Mn, Zn, Cu
Der organische Anteil umfasst:
- Proteine → (–CONH–)
- Lipide → C₁₆H₃₂O₂, C₁₈H₃₆O₂
- Kohlenhydrate → (C₆H₁₀O₅)
2. Chemie der Pyrolyse von Hühner- und Tiermist
2.1. Hauptreaktionen der thermischen Zersetzung
a) Dehydratisierung (50–200°C)
H₂O(bound) → H₂O(Dampf)
b) Proteinzerfall
R–CONH₂ → R–C + NH₃↑
c) Zersetzung von Harnsäure
C₅H₄N₄O₃ → 2NH₃↑ + CO₂↑ + C₃H₂N₂O
d) Pyrolyse der organischen Substanz (300–550°C)
(C₆H₁₀O₅)ₙ → C (Biochar) + CO₂↑ + CO↑ + CH₄↑ + Teer
e) Mineralisierung (>550°C)
CaCO₃ → CaO + CO₂↑
2NH₄H₂PO₄ → P₂O₅ + 2NH₃↑ + 2H₂O
3. Eigenschaften von Biokohle aus Hühner- und Tiermist
3.1. Mineralreiche Struktur
Enthält Ca, Mg, K und P in Form von Oxiden, Carbonaten und Phosphaten mit funktionellen Gruppen –COOH, –OH und –C=O sowie einem Aschegehalt von 20–40 %.
3.2. Hohe Alkalinität
pH-Wert 8,5–10,5 aufgrund von CaO und K₂CO₃:
K₂CO₃ + H₂O → 2KOH + CO₂
3.3. Stickstoffhaltige Strukturen
Pyridin- und Pyrrolgruppen:
–N–C, –C–N–H
4. Produktion von Biokohle aus Mist mit GreenPower‑Anlagen
4.1. Anforderungen an das Pyrolyse-Einsatzmaterial
Feuchtigkeitsgehalt ≤ 15 %, keine anorganischen Einschlüsse außer Asche;
4.2. Vorteile der GreenPower-Technologien
– Vollständige Verbrennung des Pyrolysegases:
CO + ½O₂ → CO₂
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
– Keine flüssigen Nebenprodukte.
– Kohlenstoffnegatives Verfahren: 40–55 % Kohlenstoffrückhalt.
5. Anwendung von Biokohle aus Hühnermist und Dung
5.1. Anwendung in der Landwirtschaft
Steigert die Ernteerträge um 10–35 %, stabilisiert den pH-Wert und verbessert die Verfügbarkeit von Kalium, Phosphor und Kalzium.
5.2.Stickstoffretention
NH₄⁺ + C(Biokohle)⁻ → NH₄–Cₐds
5.3. Reduzierung der NH₃- und CH₄-Emissionen in der Landwirtschaft
5.4. Kompostierung
6. Ökologische Wirkung
Biomasse-C → Biokohle-C (stabil > 1000 Jahre)
Fixierung von 1,6–3,0 t CO₂-Äquivalent pro 1 t Biokohle.
Fazit
Biokohle aus Hühner- und Tiermist ist ein hochfunktionales Material, das organischen Kohlenstoff und mineralische Fraktionen kombiniert. Die Herstellung mit GreenPower-Technologien gewährleistet Umweltfreundlichkeit, keine flüssigen Abfälle, hohe Energieeffizienz und einen erheblichen Beitrag zur Reduzierung von CO₂-Emissionen.
