Die Erfindung betrifft einen Formkörper zum Düngen, der neben mineralischen Düngemitteln organische Stoffe enthält.

Düngemittel sind organische und anorganische Stoffe, die dem Boden zur Verbesserung des Pflanzenwachstums oder der Ertragssteigerung zugeführt werden.

Rein organische Düngemittel stammen beispielsweise aus Kompostieranlagen, aus der Gülle von Viehmastbetrieben, gereinigten Klärschlämmen oder auch aus Flüssigphasen von anaerob betriebenen Biogasanlagen.

Dem gegenüber sind auch im Handel erhältliche Dünger bekannt, die als rein mineralische Dünger oder auch organische Stoffe wie Guano (getrocknetes Vogelexkrement) angeboten werden. Typische Mineralien, welche das Pflanzenwachstum fördern, sind Phosphat oder Kaliumoxide. Ebenso wichtig, aber auch im Übermaß verwendet schädlich, sind Nitrate, die in der Vergangenheit insbesondere als Bestandteil von Vieh-Gülle in der Landwirtschaft verwendet worden ist. Nicht nur durch staatliche Düngeverordnungen, sondern insbesondere aus ökologischen Gründen ist es ratsam, wenn nicht notwendig, die Düngereinbringung in Felder und Äcker mengenmäßig und zeitlich zu begrenzen. Insbesondere haben Bodenproben von Grundwasseruntersuchungen gezeigt, dass überall dort, wo durch moderne Massentierhaltungen große Güllemengen auf Feldern, Wiesen und Äckern entsorgt worden sind, eine erhebliche Überfrachtung an Nitraten entstand.

Zur Lösung der Aufgabe, einen verbesserten organo-mineralischen Dünger und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, wird in der DE 38 29 938 A1 vorgeschlagen, eine aus einem stabilisierten Kompost, bei dem die biologisch leicht abbaubaren Bestandteile aerob abgebaut sind, und mineralischen Zuschlagstoffen und biologisch chemisch abbaubare organische Vernetzungsmittel zu mischen, zu pressen, zu erhitzen und abschließend abzukühlen. Zielsetzung ist ein lagerfähiger Dünger, der beispielsweise pelletförmig sein soll.

Die DE 39 02 848 A1 schlägt einen Formkörper vor, der alle für eine optimale Ernährung von Pflanzenkulturen notwendigen Nährstoffe, Wirkstoffe, Pflanzenbehandlungsmittel und Hilfsstoffe, deren Partikel über Stoffbrücken agglomeriert sind, enthält. Der Formkörper soll Kunstharz-Umhüllungen oder Bindemittel wie Leim, Epoxide oder Polyurethan enthalten.

Nach der EP 0 597 417 B1 wird die Verwendung eines Düngers auf landwirtschaftlich genutzten Flächen vorgeschlagen. Der Dünger besteht aus einem Gemisch aus einem Kompost und einem mineralischen oder organischen Dünger. Dieses Gemisch wird zu Pellets oder Granulaten verarbeitet, die anschließend gekühlt und/oder getrocknet werden sollen, wobei der Kompostanteil des Düngers zwischen 30% und 70% und der Anteil des mineralischen oder organischen Düngers um etwa 40% bis 60% geringer als der Düngerbedarf pro Hektar der zu düngenden Pflanze betragen soll. Der Kompost soll aus tierischen Rohstoffen, insbesondere Gülle, Jauche oder Mist oder Kompost aus Grünabfällen, wie Grasschnitt, Laub, Kleinholz und getrennt eingesammelten organischen Anteilen des Hausmülls bestehen, der Anteil des verwendeten organischen Düngers aus organischen Düngemittel wie Guano, Papiermehl oder Hornmehl und schließlich der mineralische Dünger aus Kalkamoniumsalpeter, Superphosphat oder Kornkali. Mit einer solchen Mischung soll eine Reduktion der mineralischen oder organischen Düngemittel beim Düngevorgang erreicht werden.

Die DE 198 25 165 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Düngers durch Pressagglomeration. Zur Herstellung eines pelletförmigen Düngers soll einem feinteiligen Mineraldünger ein feuchtes, natürliches, organisches Material mit düngenden und/oder bodenverbessernden Eigenschaften in eine Menge von 20 bis 70 Gewichts% zugesetzt und mit dem Mineraldünger vermischt werden, wonach das Gemisch durch Extrusion zu Pellets agglomeriert wird. Als organisches Material wird Güllefeststoff, Stallmist, Torf und/oder Kompost und reifer Kompost mit einem üblichen, zwischen 30 und 40 Gewichts% liegenden Wassergehalt vorgeschlagen.

Schließlich ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Nutz- und/oder Zierpflanzen mit Depotdüngern zu versorgen. Hierunter versteht man solche Düngemittel, welche in einer Langzeitwirkung nach und nach die Wirkstoffe abgeben. Hierzu wird in der DE 198 44 352 A1 ein mit einer Umhüllung versehendes Düngemittel vorgesehen, bei dem das übliche Mineral-Düngemittel mit natürlichen oder künstlichen organischen Polymeren oder mit Schwefel ummantelt wird. Zur Verbesserung der biologischen Abbaubarkeit wird Chitin vorgeschlagen.

Ausgehend von dem vorstehend behandelten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Formkörper anzugeben, mit dem kostengünstig, umweltschonend sowie in optimaler Dosierung die Düngemittel abgebbar sind.

Diese Aufgabe wird durch einen Formkörper zum Düngen nach Anspruch 1 gelöst, der durch eine Kern-Hülle-Struktur gekennzeichnet ist, bei der die Hülle des Formkörpers maximal 1 mm dick ist und eine Restfeuchte < 17 Gewichts%, vorzugsweise 10 bis 17 Gewichts%, aufweist, wohingegen die Restfeuchte im Kern 20 bis 25 Gewichts% beträgt. Anders als bei den nach dem Stand der Technik bekannten Pellets oder Granulaten mit einem homogenen Restfeuchtegehalt, besitzen die erfindungsgemäßen Formkörper im Kern eine höhere Restfeuchte als in der Hülle.

Nach dem Stand der Technik ist bekannt, dass organische Stoffe in Anwesenheit von Sauerstoff und einer ausreichenden Feuchtigkeit aerob verrotten. Diese biologische Eigenschaft machen sich die sogenannten aeroben Kompostierverfahren zu nutze, in dem durch gesteuerte Luftzufuhr und geregelte Feuchtigkeit im Kompost optimale, die Zersetzung begünstigende Voraussetzungen geschaffen werden. Eine optimale Feuchtigkeit liegt bei etwa 40 bis 45 Gewichts%. Senkt man die Feuchtigkeit in einer Rotte ab, verlangsamt sich der Verrottungsprozess, der bei Restfeuchten unterhalb von 15 Gewichts%, mit Sicherheit jedoch bei 12 Gewichts% oder weniger, zum Erliegen kommt. Derartiges Material mit einem entsprechend niedrigen Restfeuchtegehalt bezeichnet man als biologisch starr. Aus diesem Grund ist auch in älteren Dokumenten zum Stand der Technik vorgeschlagen worden, das organische Material nach anfänglicher Verrottung zu trocknen, um es gegebenenfalls nach Zwischenlagerung entweder unter Ausnutzung des noch vorhandenen Brennwertes zu verbrennen oder zu einem späteren Zeitpunkt in der Natur als Frischkompost auszubringen. Wird in einer organischen noch nicht vollständig verrotteten Substanz, die eine Restfeuchte von 12 bis 13 Gewichts% oder weniger besitzt, durch ausreichende Wasserzugabe der Feuchtigkeitsgehalt erhöht, setzt in Anwesenheit von Sauerstoff und Mikroorganismen die Verrottung wieder ein.

Die mit vollständig „durchgetrockneten" Pellets erzielten Düngeresultate konnten schon deshalb nicht zufrieden stellend sein, da der Feuchtigkeitsgehalt, der zum Aufschließen der trockenen Pellets erforderlich war, entsprechend groß gewesen ist, so dass die in den Dünge-Pellets enthaltenen Nährstoffe erst spät in den Boden gelangt sind. Dies machte sich insbesondere bei solchen Düngemitteln nachteilig bemerkbar, die im Herbst in den Boden eingebracht bzw. aufgestreut werden und nach und nach bis in das Frühjahr hinein dosiert die Düngewirkung entfalten sollen. Bei Formkörpern der erfindungsgemäßen Art ist dem gegenüber die zur Wiederaktivierung der Verrottung durchzufeuchtende Masse in Folge der dünn gewählten Hülle klein. Andererseits schützt diese trockene Hülle den Formkörper vor einer unerwünschten Zersetzung bei normalen Feuchtigkeitsgraden in der Luft. Mit anderen Worten, die Dünge-Formkörper sind auf der einen Seite gut lager- und streufähig und andererseits aufgrund ihrer Kern-Hülle-Struktur geeignet, über längere Zeit dosiert die im Kerninneren enthaltenen Wirkstoffe abzugeben. Durch diesen Aufbau ist es auch mit den nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren möglich, pulverförmige mineralische Düngemittel mit beliebigen, aus Rotteanlagen stammenden Komposten oder aus unterschiedlichen Prozessen stammende Misch-Komposte zu vermengen, zu pelletieren und in der oberflächennahen Schicht bis zu einer Eindringtiefe von maximal 1 mm zu trocknen.

Vorzugsweise liegt die Restfeuchte in der Hülle zwischen 12 und 14 Gewichts%, deren Dicke zwischen 0,1 mm und 0,7 mm liegt, insbesondere bei etwa 0,5 mm. Die vorliegende Erfindung schließt auch solche Formkörper mit ein, deren Hülle noch zusätzliche die Materialadhäsion verbessernde Stoffe enthält, die vorzugsweise während der Verarbeitung durch Aufsprühen zugegeben worden sind. Hierbei kann es sich insbesondere um organische Vernetzungsmittel handeln, die biologisch gut abbaubar sind.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Formkörper eine Zusammensetzung, bei der maximal 50 Gewichts% mineralischer oder organischer Stickstoff, Phosphate und Kaliumoxid enthaltende Düngemittel mit einem Kompost-Rest zu einem in der chemischen Zusammensetzung homogenen Körper geformt sind. Die Kompost-Restzusammensetzung besteht im Vorprodukt vor der Rotte vorzugsweise aus 10 bis 20 Gewichts% Cellulose, Holz, Grünschnitt wie Gras und/oder Laub und/oder Stroh sowie 80 bis 90 Gewichts% Rinder-, Schweine- oder Geflügelgülle und/oder einer aus einer anaeroben Fermentation stammenden Flüssigphase.

Vorzugsweise wird als stickstoffhaltiges Substrat zumindest teilweise, gegebenenfalls auch ausschließlich, Federmehl und/oder Hornspäne verwendet.

Der vorbeschriebene Formkörper wird bevorzugt nach einem Verfahren hergestellt, bei dem ein durch aerobe Verrottung gewonnener einheitlicher Kompost oder ein aus unterschiedlichen Prozessen stammender Misch-Kompost mit pflanzlichen Nährstoffen vermischt, anschließend pelletiert und einer abschließenden Trockenbehandlung unterzogen wird, bis sich in einer Eindringtiefe von maximal 1 mm eine Restfeuchte ≤17 Gewichts%, vorzugsweise ≤14 Gewichts%, einstellt. Hierbei können insbesondere 80 Gewichts% bis 90 Gewichts% Gülle, bestehend aus Rinder-, Schweine- oder Geflügelgülle und/oder aus einer aus der anaeroben Fermentation stammenden Flüssigphase, mit 10 Gewichts% bis 20 Gewichts% Cellulose, Holz, Gras, Laub und/oder Stroh vermischt, zerkleinert, granuliert und einer aeroben Verrottung zugeführt werden. Anschließend werden die hieraus gewonnenen Kompostprodukte mit Pflanzennährstoffen vermischt, pelletiert und einer Trocknungsbehandlung unterzogen, bis mit einer Eindringtiefe von maximal 1 mm eine Restfeuchte ≤17 Gewichts% eingestellt worden ist. Die Pflanzennährstoffe bestehen im Wesentlichen aus gebundenem Stickstoff, Phosphaten und Kaliumoxiden, insbesondere kann Federmehl als Stickstofflieferant in den benötigten Mengen beigemengt werden. Wird in einem Vorprozess von einer Mischung aus (flüssiger) Gülle und den genannten Feststoffen ausgegangen, so werden diese vermischt, zerkleinert und vor der anaeroben Verrottung zu Rollgranulaten mit einem Durchmesser von maximal 80 mm, vorzugsweise im Schnitt von 40 mm geformt.

Vorzugsweise wird die Verrottung so lange aufrechterhalten bis aus einem anfänglichen C/N-Verhältnis von (40 bis 60):1 eine Minimierung auf (10 bis 15):1 dieses Verhältnisses eingestellt ist.

Gegebenenfalls kann vor der abschließenden Trocknungsbehandlung auf die bereits geformten Pellets ein organisches Vernetzungsmittel aufgesprüht werden. Die Pellets als Formkörper werden durch direkte Erwärmung der Pelletiermatrizen beim Extrudieren und/oder durch nachgeschaltete Trocknung, vorzugsweise Wirbelschichttrocknung, in den oberflächennahen Schichten getrocknet. Eine Wirbelschichttrocknung ist auch bei granulatartigen Formkörpern mit im Wesentlichen kugeligem Querschnitt anwendbar.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Formkörper besteht darin, dass die Düngewirkstoffe dosiert über einen längeren Zeitraum abgegeben werden können, so dass ein Eintritt insbesondere des Stickstoffes und der Phosphate in das Grundwasser mit den bekannten schädlichen Nebenwirkungen vermieden wird. Durch die Depotwirkung kann die Anzahl der Düngevorgänge bis hin zu „Einmaldüngung" minimiert werden. Dennoch können bei Verwendung des erfindungsgemäßen Formkörpers Düngemittel bei gleichen Ernteerträgen wie bei herkömmlichen Düngungen, jedoch mit verringerter Umweltbelastung eingespart werden. Der Formkörper selbst kann sowohl nach den zur Verfügung stehenden Ausgangsmaterialien oder auch im Hinblick auf die gewünschte Zusammensetzung für die Nutzanwendung optimiert werden. Insbesondere die Stickstoff-Phosphor-Kali-Komponenten können zielgerichtet auf die erforderlichen Düngegehalte und Wirkungen beigegeben werden. Insbesondere lässt sich die aus den Viehmastbetrieben anfallende Gülle im Rahmen einer anaeroben Behandlung zur Biogasgewinnung ausnutzen, wonach das flüssige Verarbeitungsprodukt zusammen mit einem 10 bis 20%-igen Gewichtsanteil von Stroh, Cellulose, Grünschnitt etc. mischen und zu Rollgranulaten von durchschnittlich 40 mm Durchmesser verformen. Schichtet man diese Rollgranulate zu einer Miete auf, so ist bei einer Rottezeit von 2 bis 3 Wochen ein hochwertiger Biokompost entstanden, der dann zusammen mit den Mineralstoffen oder anderen organischen Düngestoffen vermischt, vermengt und zu Pellets mit einem Durchmesser von 3 bis 12 mm und Längen von 3 bis 30 mm verarbeitet werden kann. Dies kann mittels einer Siebschneckenpresse geschehen, deren Pelletiermatrizen (bzw. Extrusionskanäle) beheizt sind, so dass sie beim Extrudieren Wärme an die oberflächennahen Schichten des Extrusionsmaterials abgeben. Bereits hierdurch entsteht an der Oberfläche eine relativ stabile Haut oder Netzstruktur. Die Pellets sind durch irreversible Eigenverklebung der organischen Polymer-Verbindungen an der Oberfläche formstabilisiert worden. Um die Bildung von unerwünscht langen Pelletsträngen zu verhindern, ist die Siebschneckenpresse, die vorzugsweise horizontal angeordnet ist, in einer gewissen Fallhöhe oberhalb eines Auffangbehälters angeordnet, so dass die Pelletstränge aufprallbedingt zu kürzeren Längen von 10 bis 20 mm maximal abbrechen.

Abschließend kann durch Wirbelschichttrocknung die gewünschte Hüllstruktur eingestellt werden. Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Formkörper ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen sowie den Zeichnungen. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines pelletförmigen Formkörpers,

2 eine Querschnittsansicht eines „unrunden" Formkörpers und

3 das Fließdiagramm eines Herstellverfahrens.

Der in 1 dargestellte Pelletkörper 10 besitzt eine im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt mit einem Durchmesser von 2 bis 5 mm sowie einer Länge von 15 mm. Die erfindungsgemäßen Formkörper müssen jedoch nicht rund sein, je nach der Ausbildung der Extrusionsmatrix lassen sich beliebige unrunde Querschnitte, von denen ein Querschnitt 11 exemplarisch in 2 dargestellt ist, herstellen.

Prinzipiell können die erfindungsgemäßen Formkörper auch kugelige oder rotationsellipsoide oder sonstige Formen besitzen, die dann durch Granulierverfahren mit anschießender Trocknung der Oberflächenhaut herstellbar sind. Wesentlich bei allen Granulaten ist die Kern-Hülle-Struktur, bei der eine äußere Hülle mit einer Dicke von maximal 1 mm einen Restfeuchtegehalt ≤12 Gewichts% und die Kernmasse eine deutlich größere Restfeuchte von 20 bis 25 Gewichts% aufweist.

In einem ersten Ausführungsbeispiel, dessen Flussdiagramm in 3 dargestellt ist, werden Rinder-, Schweine- oder Geflügelgülle 12 und/oder das Flüssiggärprodukt aus einer Biogasanlage in einem Anteil von 70 bis 90 Gewichts%, vorzugsweise 85 Gewichts% mit einem organischen Trockenstoff 13, der z. B aus Cellulose, Holz, Gras, Laub sowie vorzugsweise allen Stroharten zu 10 bis 20 Gewichts%, vorzugsweise 15 Gewichts% vermengt. Das aufgemahlene Trockengut 13 sollte ein ausreichend großes Kornspektrum besitzen, bestehend aus Nadeln und/oder Staub, um die Flüssigkeit und den Feststoff in einer Granuliertrommel zu Rollgranulaten von 10 bis 80 mm Durchmesser, in der Hauptklasse im Durchmesser 40 mm, formen zu können. Diese Rollgranulate 14 haben trotz der hohen Flüssigkeitsbeladung eine ausreichende Stabilität, d. h. Grünfestigkeit, um sie in einem Haufwerk 15 in einer Höhe von 2 bis 4 m stapeln zu können, ohne dass deren Form verloren geht. Durch die im wesentlichen kugelige Form der Agglomerate kann in ausreichendem Maß Luft durch das Haufwerk 15 strömen, so dass eine aerobe Rotte entsteht, dessen Endprodukt ein Kompost von hoher Güte ist, dessen C/N-Verhältnis sich von Anfangswerten, die zwischen 40 bis 60:1 auf 15 bis 10:1 verändert hat.

Der so gewonnene Kompost oder ein Kompost aus herkömmlichen Kompostieranlagen wird mit Pflanzennährstoffen, die im folgenden als NPK-Dünger 16 bezeichnet werden, so vermischt, dass anwendungsbezogen ein Produkt mit den gewünschten Wirkungen (nach der Pelletierung) entstehen kann. Die Stickstoff, Phosphate und Kali enthaltenden Dünger können reine Mineralstoffe sein oder auch organische Stoffe bzw. mit organischen Stoffen angereicherte Mineralien. Durch Vermengung der NPK-Dünger 16 mit dem Kompost 15 wird ein Gemisch 17 hergestellt, das bis zu 50 Gewichts% NPK-Dünger, Rest Kompost 15 besitzt. Um die „Hautbildung um das Pellet" und damit eine spätere zeitliche Steuerung des Auflösungsverhaltens der Pellets zu erreichen, kann der Mischung zusätzlich ein Hautbildner in einer Menge von 1 bis 3 Gewichts% zugegeben werden, der für die thermische Hautbildung erwünschte „Klebeeffekte" erzeugt.

Die Mischung 17 wird anschließend pelletiert, indem sie durch eine horizontale Siebschneckenpresse mit Extrudierkanälen geführt wird. Diese Presse 18 besitzt beheizte Pelletmatrizen, so dass die oberflächennahen Schichten der erzeugten Pellets erwärmt werden, womit gleichzeitig deren Feuchtigkeit auf Werte unter 14 Gewichts% reduziert wird. Anschließend werden die Pellets einer Wirbelschichttrocknung 19 unterzogen, in deren Verlauf die Hülle mit einer Dicke von 0,5 mm eine Restfeuchte zwischen 12 bis 14 Gewichts% erhält, wohingegen der Kern inmitten dieser Hülle eine Restfeuchte von 20 bis 25 Gewichts% aufweist.

Um einen Maisdünger für die konventionelle Landwirtschaft zu erhalten, der bezogen auf 1.000 kg 100 kg Stickstoff, 20 kg P₂O₅ und 30 kg K₂O enthalten soll, müssen 535 kg Kompost 15 und 465 kg NPK-Dünger 16 miteinander vermengt werden, wobei handelsübliche Stickstoff-, Phosphat- und Kalidünger jeweils verwendet werden.

Gleiche Bedingungen können für die Biolandwirtschaft im ökologischen Landbau eingestellt werden, wenn die hierfür zugelassenen Stickstofflieferanten wie Federmehl und Hornspäne verwendet werden, wobei jedoch die Federmehlmenge aufgrund der geringeren Stickstoffkonzentration größer gewählt werden muss. In diesem Fall müssen für 1.000 kg Dünger ca. 550 kg Kompost 15 mit ca. 900 kg NPD-Zusätzen 16 vermengt werden.

Zu den Stoffen, die in dem Formkörper zum Düngen verwendet werden können, gehören auch organisch-mineralische Roh- und Reststoffe tierischer oder pflanzlicher Herkunft sowie deren Komponenten wie Proteine, Peptide, Saccharide, Stärke, Cellulose und Hemicellulose sowie Fette. Es ist selbstverständlich ebenso möglich andere mineralische Spurenelemente, welche das Pflanzenwachstum fördern, einzubringen. Auch Düngezusätze, die den Fäulnis- oder Schädlingsbefall minimieren gehören zu den Zusatzstoffen. Durch individuelle Zusammenstellung der Düngemittelzusätze lässt sich eine nachhaltige Verbesserung der Humusversorgung und damit der physikalischen Eigenschaften des Bodens wie auch der Wasseraufnahmefähigkeit und der Durchlüftung schaffen. Ebenso lassen sich Pflanzenschäden durch Trockenheit und Staunässe vermindern.