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Biokohle-Kompost nach japanischem Rezept - Das Geheimnis des Reaktordesigns

Beschreibung

Neben der herkömmlichen Art der Düngung von landwirtschaftlichen Flächen mit Wirtschaftsdüngern und Zwischenfrüchten, Klärschlamm, Kompost, Biomasseaschen oder auch Gärreststoffen, ist eine Aufwertung der Böden mit kohleartigen Produkten aus der technischen Verkohlung oder “milden Pyrolyse” denkbar. Die Funktion der Biokohle bei einer Bodenaufwertung besteht hierbei, dass sie aufgrund ihrer Porosität die Wasserhaltekapazität und Nährstoffspeicherung verbessern soll.

Die Idee, aus Biomasse hergestellte sogenannte Biokohle neben der energetischen Verwertung zur Bodenverbesserung einzusetzen, hat ihren Ursprung in der Erforschung der Amazonas-Schwarzerde-Böden oder auch Terra Preta genannt. Die Anwendung kann vor allem in durch intensive Landwirtschaft ausgelaugten Böden oder von Natur aus nährstoffarmen und trockenen Böden zu einer Erhöhung der Fruchtbarkeit, einer Verbesserung der Wasserhaltekapazitäten und einem Aufbau organischer Substanz beitragen.

In Böden gemäßigter Klimate zeigte sich jedoch, dass der Einsatz von Biokohle als Bodenverbesserungsmittel nicht den gewünschten positiven Effekt auf das Wachstum von Kulturpflanzen hatte. Mögliche Ursachen sind eine Immobilisierung pflanzenverfügbarer Nährstoffe sowie zum Teil giftige Wirkung durch flüchtige Substanzen aus manchen Biokohlen. Ein Kompostierungsprozess könnte die Lösung sein. Hierbei werden die Biokohlen aktiviert (mit Nährstoffen beladen) und der labile Kohlenstoff in Dauerhumus umgewandelt und toxische Substanzen wie z.B. Phenole unter aeroben sowie anaeroben Bedingungen abgebaut. Neben der klassischen aeroben Kompostierung (unter Luftzufuhr) wird auch die sogenannte Bokashi-Fermentation (unter Luftabschluss) als geeignete Methode zur Behandlung der Biokohle und deren Beladung mit Nährstoffen angesehen.

Ziel des Projektes ist es Bio-Reaktoren in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern und Mitarbeitern des Prototypenbaus zu konstruieren und zu bauen, damit der Kompostierungs-/ Fermentierungsprozess durch Mess- und Regeltechnik dokumentiert und gesteuert werden kann und ein Fertigkompost oder auch eine Terra-Preta für die Anwendung in den Hohenheimer Gärten produziert werden kann. Bei Letzterem geht es neben der Dokumentation der Temperatur als Rotte-Parameter um die Erfassung von Prozessgasen wie Lachgas, Ammoniak, Methan und Kohlendioxid.

Beschreibung des interdisziplinären Teils des Projekts

Die Interdisziplinarität besteht in der richtigen Interpretation von wissenschaftlichen Veröffentlichungen, Abschlussarbeiten sowie technischen Berichten aus den Bereichen Kompostierung, Bokashi-Techniken, Mikrobiologie, Konversionstechnologien und Apparatebau. Die Verwendung dieser Erkenntnisse dienen als Entscheidungskriterium zur Konstruktion und Bau eines Prototypen zur Pflanzenkohle-Kompostierung nach dem Bokashi Prinzip im Vergleich zu einer herkömmlichen Kompostierung.

Projektzeitraum

Sommersemester 2025

Bewerbungszeitraum

01. bis 13.04.2025

Durchführung

semesterbegleitend

Studienfach

offen für alle Studienfächer

Betreuende

Dominik Wüst, Dr. Sven Marhan

Institut

Institut für Agrartechnik (440) (440f)

Sprache

deutsch/englisch

Teilnehmendenanzahl

min. 1, max. 3

Arbeitsaufwand

ca. 180 Stunden pro Teilnehmende:r | 6 ECTS-Punkte

Arbeitsaufwand (Stunden und ggf. ECTS) sind ungefähre Angaben. Die tatsächlich vergebenen ECTS-Punkte ergeben sich aus der tatsächlich geleisteten Arbeit.

 

Für dieses Projekt ist kein Motivationsschreiben des Studierenden erforderlich

Projektart

experimentell

Lernziele

Die Teilnehmende lernen in diesem Projekt:

1. Literaturrecherche

2. Zusammenarbeit/ Kommunikation mit Wissenschaftlern/ technischem Personal universitärer Einrichtungen

3. Konstruktion, Dokumentation und Bau eines Prototypen

4. Ausarbeitung eines kurzen Abschlussberichts

5. Erstellung eines Posters/Vortrags für die Abschlusspräsentation

Anmerkungen für Studierende

Die Durchführung wird, je nach Arbeitsaufwand, ca. 2 - 4 Monate dauern. Sollten 6 ECTS-Punkte angestrebt werden, wird empfohlen, sich min. zwei Termine pro Woche oder 2-3 Wochen in der Vorlesungs- und Prüfungsfreien Zeit freizuhalten. Die Betreuer werden die Studierenden in die praktischen Tätigkeiten einweisen und die Arbeiten über die gesamte Dauer begleiten. Vorkenntnisse sind nicht nötig.

Rückfragen zum Projekt können gerichtet werden an Dominik Wüst via Email an wuest.dominik@uni-hohenheim.de.

Schlagworte

Biokohle, Kompost, Bio-Reaktoren, Emissionen, Versuchsaufbau. Versuchsdurchführung, Nachhaltigkeit