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Nutzung der C.R.O.P. - Biofilteranlage zur Rückgewinnung von Nährstoffen aus Biomasse

Winzer, Felix Philipp Martin (2014) Nutzung der C.R.O.P. - Biofilteranlage zur Rückgewinnung von Nährstoffen aus Biomasse. Master's, Universität Bonn.

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Abstract

Die Rückgewinnung von Nährstoffen aus im Gewächshausanbau anfallender Biomasse ermöglicht die Einsparung von wertvollen mineralischen Düngern im hydroponischen Gartenbau. Zu diesem Zweck wurden verschiedene C.R.O.P. Biofilter auf ihre Fähigkeit, eine für die Düngung von Kulturen verwertbare Nährlösung zu erzeugen, untersucht. Kernelement jedes C.R.O.P-Systems ist der mikrobielle Rieselfilter, der eine Vielzahl von Bakterien enthält. Der Filter ist mit einem Tank verbunden, aus dem er kontinuierlich mit Wasser überspült wird. Nachdem das Wasser durch den Filter gelaufen ist, wird es wieder in den Tank geleitet um so einen Kreislauf zu bilden. Bei Bedarf werden dem Wasser zerkleinerte Bioabfälle oder organische Reste beigemengt. Die Bakterien zersetzen die organischen Inhaltsstoffe daraufhin in anorganische Stoffe. Dieser Schritt ist wesentlich zur Herstellung einer Düngerlösung, welche dann von den Pflanzen aufgenommen werden können, um diese in für den Menschen verwertbare Biomasse umzuwandeln. Die Verwendung von Rieselfiltern zur Nasskompostierung ermöglicht eine Verkürzung der Nährstoffkreisläufe und ist wesentlich schneller als die herkömmliche Kompostierung und erzeugt keine Geruchs- oder Sporenbelastung. Wachstumsversuche mit der gewonnenen Nährlösung zeigten bei Versuchen mit Tomaten und Gurkenpflanzen starke Salzschäden an Jung- und Altpflanzen. Die Analyse mit der Ionenchromatographie ergab eine ungünstige Nährstoffzusammensetzung der C.R.O.P.- Lösung. Aus diesem Grund eignet sich die Lösung nur teilweise als Ersatz von herkömmlichen Düngelösungen. Bei der Herstellung wurden ebenfalls verschiedene Bauarten von Filtereinheiten und Systeme zur Wasserverteilung in den Filtern entwickelt. Die entwickelten Systeme zeigen eine gute Verteilung von Wasser und Biomasse in den Filtern. Die Störanfälligkeit und der Wartungsaufwand der Anlagen konnte gesenkt werden. Die mechanische Belastbarkeit der Anlage bleibt dabei unter dem physiologischen Limit, wodurch eine Ermittlung der maximalen Umwandlungsrate von fester Biomasse in Nährlösung ungeklärt bleibt. Forschungsbedarf besteht bei der Reduzierung der grenzwertüberscheitenden Konzentration an Sulfat, Natrium und Chlorid, sowie eine Erhöhung der mechanischen Belastung der Filteranlagen, um das maximale Umwandlungspotenzial für Biomasse zu nutzen.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/94460/
Document Type:Thesis (Master's)
Title:Nutzung der C.R.O.P. - Biofilteranlage zur Rückgewinnung von Nährstoffen aus Biomasse
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Winzer, Felix Philipp MartinRheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Landwirtschaftliche Fakultät, Bonn, DeutschlandUNSPECIFIED
Date:17 June 2014
Refereed publication:Yes
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:84
Status:Published
Keywords:Biofilteranlagen, Nährstoff-Rückgewinnung, Tomaten, Gurken, Rieselfilter, Bakterien, Dünger, Lebenserhaltungssysteme
Institution:Universität Bonn
Department:Landwirtschaftliche Fakultät
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Space
HGF - Program Themes:Research under Space Conditions
DLR - Research area:Raumfahrt
DLR - Program:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Research theme (Project):R - Vorhaben Biowissenschaftliche Nutzerunterstützung
Location: Köln-Porz
Institutes and Institutions:Institute of Aerospace Medicine > Biomedical Research
Deposited By: Duwe, Helmut
Deposited On:13 Jan 2015 12:25
Last Modified:13 Jan 2015 12:25

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