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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Einsatz von Anwendungsprodukten der Biogastechnik. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen Bei der Verarbeitung organischer Abfälle in Biogasanlagen entstehen vor allem zwei Produkte – Biogas und fermentierte Biomasse, die in der Landwirtschaft, Industrie und im Alltag genutzt werden können. Biogasnutzung Die Hauptnutzung von Biogas besteht darin, es in eine Quelle thermischer, mechanischer und elektrischer Energie umzuwandeln. Mit großen Biogasanlagen können jedoch Produktionsanlagen zur Herstellung wertvoller chemischer Produkte für die Volkswirtschaft geschaffen werden. Mit Biogas können gasbetriebene Geräte betrieben werden, die Energie erzeugen, die zum Heizen, zur Beleuchtung, zur Versorgung von Futtermittelzubereitungsbetrieben, zum Betrieb von Warmwasserbereitern, Gasherden, Infrarotstrahlern und Verbrennungsmotoren verwendet wird. Die einfachste Methode ist die Verbrennung von Biogas in Gasbrennern, da ihnen Gas aus Gasbehältern unter niedrigem Druck zugeführt werden kann. Bevorzugter ist jedoch die Verwendung von Biogas zur Erzeugung mechanischer und elektrischer Energie. Dies wird zur Schaffung einer eigenen Energiebasis führen, die den betrieblichen Bedarf der landwirtschaftlichen Betriebe deckt. Tabelle 17 Biogaskomponenten
Gasbrenner Die Basis der meisten Haushaltsgeräte, in denen Biogas genutzt werden kann, ist der Brenner. In den meisten Fällen werden atmosphärische Brenner bevorzugt, die mit mit Luft vorgemischtem Biogas betrieben werden. Der Gasverbrauch von Brennern lässt sich nur schwer im Voraus berechnen, daher müssen die Auslegung und Einstellungen der Brenner im Einzelfall experimentell ermittelt werden. Im Vergleich zu anderen Gasen benötigt Biogas zum Entzünden weniger Luft. Herkömmliche Gasgeräte benötigen daher breitere Düsen, um das Biogas durchzulassen. Für die vollständige Verbrennung von 1 Liter Biogas werden etwa 5,7 Liter Luft benötigt, für Butan 30,9 Liter und für Propan 23,8 Liter. Die Modifikation und Anpassung von Standardbrennern ist eine Frage des Experimentierens. In Bezug auf die gängigsten Haushaltsgeräte, die für die Verwendung von Butan und Propan geeignet sind, kann festgestellt werden, dass Butan und Propan einen fast dreimal höheren Heizwert als Biogas haben und eine doppelt so große Flamme erzeugen. Die Umrüstung von Brennern auf Biogasbetrieb führt immer zu geringeren Betriebswerten der Geräte. Zu den praktischen Maßnahmen zur Brennermodifikation gehören:
Gasherde
Vor der Verwendung eines Gasherds müssen die Brenner sorgfältig eingestellt werden, um Folgendes zu erreichen:
Heizstrahler Strahlungsheizgeräte werden in der Landwirtschaft eingesetzt, um auf engstem Raum die richtigen Temperaturen für die Aufzucht von Jungtieren wie Ferkeln und Küken zu erzeugen. Die erforderliche Temperatur für Ferkel beginnt in der ersten Woche bei 30–35 °C und sinkt dann langsam auf 18–23 °C in der 4. und 5. Woche. Typischerweise umfasst die Einstellung der Temperatur das Anheben oder Absenken der Heizung. Eine gute Belüftung ist eine Notwendigkeit, um CO oder CO-Konzentrationen zu verhindern2. Deshalb müssen die Tiere ständig überwacht und die Temperatur in regelmäßigen Abständen überprüft werden. Heizungen für Ferkel oder Hühner verbrauchen etwa 0,2 – 0,3 m3 Biogas pro Stunde. Wärmestrahlung von Heizungen Strahlungsheizer realisieren Infrarot-Wärmestrahlung durch einen Keramikkörper, der durch eine Flamme bei Temperaturen von 900–1000 °C auf einen leuchtend roten Zustand erhitzt wird. Die Heizleistung eines Strahlungsheizers wird durch Multiplikation des Gasvolumens mit dem Nettoheizwert ermittelt, da 95 % der Biogasenergie in Wärme umgewandelt werden. Die Wärmeenergieabgabe kleiner Heizgeräte liegt zwischen 1,5 und 10 kW Wärmeenergie.
Sicherung und Luftfilter Strahlungsheizgeräte mit Biogas müssen immer mit einer Sicherung ausgestattet sein, die die Gaszufuhr unterbricht, wenn die Temperatur sinkt, also das Gas nicht verbrannt wird. Verbrauch von Biogas Haushaltsgasbrenner verbrauchen 0,2 bis 0,45 m3 Biogas pro Stunde und Industriegasbrenner 1 bis 3 m3 Biogas pro Stunde. Die benötigte Biogasmenge zum Kochen kann anhand der täglichen Kochzeit ermittelt werden. Tabelle 18. Verbrauch von Biogas für den Haushaltsbedarf
Biogasmotoren Biogas kann als Kraftstoff für Automotoren verwendet werden, wobei seine Wirksamkeit in diesem Fall vom Methangehalt und dem Vorhandensein von Verunreinigungen abhängt. Sowohl Vergaser- als auch Dieselmotoren können mit Methan betrieben werden. Da es sich bei Biogas jedoch um einen Kraftstoff mit hoher Oktanzahl handelt, ist der Einsatz in Dieselmotoren effizienter. Für den Betrieb der Motoren ist eine große Menge Biogas und der Einbau zusätzlicher Geräte an Verbrennungsmotoren erforderlich, die den Betrieb sowohl mit Benzin als auch mit Methan ermöglichen. Gaselektrische Generatoren Die Erfahrung zeigt, dass die Verwendung von Biogas in gaselektrischen Generatoren wirtschaftlich sinnvoll ist, während die Verbrennung von 1 m3 Biogas die Erzeugung von 1,6 bis 2,3 kW Strom ermöglicht. Die Effizienz dieser Biogasnutzung wird dadurch gesteigert, dass die bei der Kühlung des elektrischen Generatormotors entstehende Wärmeenergie zur Beheizung des Reaktors der Biogasanlage genutzt wird. Biogasreinigung Um Biogas als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren nutzen zu können, ist eine Vorreinigung des Biogases von Wasser, Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid erforderlich. Feuchtigkeitsreduzierung
Biogas ist mit Feuchtigkeit gesättigt. Die Reinigung von Biogas von Feuchtigkeit besteht darin, es zu kühlen. Dies wird erreicht, indem Biogas durch ein unterirdisches Rohr geleitet wird, um Feuchtigkeit bei niedrigeren Temperaturen zu kondensieren. Beim erneuten Erhitzen des Gases nimmt sein Feuchtigkeitsgehalt deutlich ab. Diese Biogastrocknung ist vor allem bei Trockengaszählern im Einsatz sinnvoll, da sich diese mit der Zeit zwangsläufig mit Feuchtigkeit füllen. Verringerung des Gehalts an Schwefelwasserstoff Schwefelwasserstoff bildet beim Mischen mit Wasser im Biogas eine Säure, die Metallkorrosion verursacht. Dies stellt eine erhebliche Einschränkung für die Verwendung von Biogas in Warmwasserbereitern und Motoren dar. Die einfachste und wirtschaftlichste Möglichkeit, Biogas von Schwefelwasserstoff zu reinigen, ist die chemische Reinigung in einem Spezialfilter. Als Absorber dient ein Metallschwamm, der aus einer Mischung aus Eisenoxid und Holzspänen besteht. Mit 0,035 m3 Metallschwamm können aus Biogas 3,7 kg Schwefel gewonnen werden. Beträgt der Schwefelwasserstoffgehalt im Biogas 0,2 %, so können mit diesem Metallschwammvolumen etwa 2500 m3 Gas aus Schwefelwasserstoff entfernt werden. Um den Schwamm zu regenerieren, muss er einige Zeit an der Luft gehalten werden. Der minimale Materialaufwand, die einfache Bedienung des Filters und die Regeneration des Absorbers machen diese Methode zu einem zuverlässigen Mittel, um Gastanks, Kompressoren und Verbrennungsmotoren vor Korrosion zu schützen, die durch längere Einwirkung von im Biogas enthaltenem Schwefelwasserstoff verursacht wird. Zinkoxid ist außerdem ein wirksames Absorbens von Schwefelwasserstoff, und dieser Stoff hat den zusätzlichen Vorteil, dass er auch organische Schwefelverbindungen (Carbonyl, Mercaptan usw.) absorbiert. Verringerung des Kohlendioxidgehalts Die Reduzierung von Kohlendioxid ist ein komplexer und teurer Prozess. Prinzipiell kann Kohlendioxid durch Absorption in Kalkmilch abgetrennt werden, diese Vorgehensweise erzeugt jedoch große Kalkmengen und ist für den Einsatz in großvolumigen Systemen nicht geeignet. Kohlendioxid selbst ist ein wertvolles Produkt, das in verschiedenen Industrien eingesetzt werden kann. Methanverbrauch Die moderne Forschung von Chemikern eröffnet große Möglichkeiten für die Verwendung von Gas – Methan, zur Herstellung von Ruß (einem Farbstoff und Rohstoff für die Gummiindustrie), Acetylen, Formaldehyd, Methyl- und Ethylalkohol, Methylen, Chloroform, Benzol und anderen wertvollen Chemikalien Produkte auf Basis großer Biogasanlagen. Biogasverbrauch durch Motoren
Im Dorf Petrovka, Region Chui der Kirgisischen Republik, die Biogasanlage des Bauernverbandes mit einem Volumen von 150 m3 liefert Biogas für den häuslichen Bedarf von 7 Bauernhöfen, den Betrieb eines gaselektrischen Generators und 2 Autos – ein UAZ und ein ZIL. Für den Betrieb mit Biogas wurden die Motoren mit speziellen Vorrichtungen nachgerüstet und die Fahrzeuge mit Stahlflaschen zum Pumpen von Gas ausgestattet.
Die durchschnittlichen Werte des Biogasverbrauchs für die Produktion von 1 kW Strom durch die Motoren des Bauernverbandes liegen bei etwa 0,6 m3 pro Stunde. Die Verwendung von Biogas als Kraftstoff im Dorf. Petrowka
Biogas-Effizienz Der Wirkungsgrad der Biogasnutzung liegt bei Gasherden bei 55 %, bei Verbrennungsmotoren bei 24 %. Die effizienteste Art der Nutzung von Biogas ist die Kombination von Wärme und Energie, wobei ein Wirkungsgrad von 88 % erreicht werden kann18. Die Verwendung von Biogas zum Betrieb von Gasbrennern in Gasherden, Heizkesseln, Speisedampfgarern und Gewächshäusern ist die beste Biogasnutzung für landwirtschaftliche Betriebe in Kirgisistan. Überschüssiges Biogas Bei überschüssigem Biogas, das von der Anlage erzeugt wird, wird empfohlen, es nicht in die Atmosphäre abzugeben – dies führt zu einer Beeinträchtigung des Klimas –, sondern es zu verbrennen. Dazu wird im Gasverteilungssystem eine Fackelvorrichtung installiert, die in sicherer Entfernung von Gebäuden angebracht werden muss. Verwendung von Biodüngemitteln In Biogasanlagen verarbeitete organische Abfälle werden in Biomasse umgewandelt, die eine erhebliche Menge an Nährstoffen enthält und als Biodünger und Futterzusatzstoffe verwendet werden kann. Die bei der Gärung entstehenden Humusstoffe verbessern die physikalischen Eigenschaften des Bodens und Mineralien dienen als Energie- und Nahrungsquelle für die Aktivität der Bodenmikroorganismen, was dazu beiträgt, die Nährstoffaufnahme der Pflanzen zu erhöhen. Der Hauptvorteil von Biodüngern besteht darin, dass sie nahezu den gesamten Stickstoff und andere im Rohstoff enthaltene Nährstoffe in leicht verdaulicher Form zurückhalten. Ein wesentlicher Vorteil von Biodüngern gegenüber natürlich verrottetem Mist besteht darin, dass bei der Vergärung von Mist in Biogasanlagen ein erheblicher Teil der im Mist enthaltenen Wurmeier, pathogenen Mikroorganismen und Unkrautsamen absterben. organische Stoffe in Düngemitteln Während Stickstoff, Kalium und Phosphor in Mineraldüngern enthalten sind, gibt es keine chemischen Ersatzstoffe für andere Bestandteile von Biodüngern, die bei der anaeroben Vergärung von Gülle in Biogasanlagen entstehen, wie Protein, Zellulose, Lignin usw. Organische Substanzen sind die Grundlage für die Entwicklung von Mikroorganismen, die dafür verantwortlich sind, Nährstoffe in eine Form umzuwandeln, die von Pflanzen leicht aufgenommen werden kann. Durch die Zersetzung und Zersetzung des organischen Anteils des Rohstoffs liefert der vergorene Bioschlamm in zugänglicher Form schnell wirkende Nährstoffe, die leicht in den Boden gelangen und sofort zur Aufnahme durch Pflanzen und Bodenmikroorganismen bereitstehen. Huminsäuren Wichtige organische Substanzen in Biodüngern sind Huminsäuren. Sie erhöhen die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegenüber ungünstigen Umweltbedingungen: Trockenheit, hohe und niedrige Temperaturen, giftige Substanzen (Pestizide, Herbizide, Schwermetalle), erhöhte Strahlung. Huminsäuren tragen dazu bei, das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen zu beschleunigen, die Vegetationsperiode zu verkürzen, die Reifung zu verkürzen (8–10 Tage) und den Ertrag landwirtschaftlicher Nutzpflanzen zu steigern. Der Gehalt an Huminsäuren in Biodüngern liegt zwischen 13 und 28 %, bezogen auf die Trockenmasse, und ihre Konzentration hängt von der Temperatur des Fermentationsprozesses der Rohstoffe ab. Verbesserung der Bodenqualität Der Gehalt an Huminsäuren im Biodünger ist besonders wichtig für humusarme Böden in Kirgisistan. Der Einsatz von Biodüngern führt zu einer schnellen Humifizierung der Pflanzenreste im Boden, trägt zur Verringerung der Erosion durch die Bildung von stabilem Humus bei, erhöht den Nährstoffgehalt, verbessert die Hygroskopizität und erhöht die Stoßdämpfungs- und Regenerationseigenschaften des Bodens. Es wurde auch festgestellt, dass die Aktivität von Regenwürmern bei der Verwendung von Biodüngern im Vergleich zur Verwendung von einfachem Mist zunimmt8. Der Einsatz von Biodüngern auf alkalischen Böden führt zu einer Neutralisierung des Bodens und einer Erhöhung seiner Feuchtigkeit, was besonders für die Trockengebiete Kirgisistans wichtig ist. Die Wirksamkeit der Wirkung von Biodüngemitteln auf Pflanzen Die Wirksamkeit von Biodüngern als Stimulator der Keimungsenergie, der Samenkeimung und der Entwicklung des Wurzelsystems und der Stängel wurde von Wissenschaftlern und Praktikern in verschiedenen Konzentrationen und zum Zeitpunkt der Anwendung untersucht. Weizen Labortests Die Zugabe von aus Biodüngern isolierten Huminsäuren zum Keimungsmedium von Weizensamen zeigte, dass sie die Verlängerung der Wurzeln und Stängel von Weizenkörnern der Sorten Lada, Intensive und Bezostaya stimulieren; der größte positive Effekt wurde bei der Verwendung von 1 % und 0,01 % erzielt . XNUMX % Lösungen.
Bei der Durchführung von Experimenten zur Untersuchung der Wirkung von Biodünger auf die Keimungsenergie, die Samenkeimung und die Entwicklung von Weizenstämmen und -wurzeln bei unterschiedlichen Konzentrationen von zwei Arten von Biodüngern am Forschungsinstitut für Landwirtschaft (NIIZ) wurden die folgenden Ergebnisse erzielt:
Feldversuche und praktische Ergebnisse Auf dem Gelände der Gewächshausfarm des Kirgisischen Wissenschaftlichen Forschungsinstituts wurden Feldversuche zur Bestimmung der Wirkung von Biodüngern auf den Weizenertrag mit der Weizensorte „Jamin“ auf einer Parzelle von 12 m2 durchgeführt. Düngemittel wurden für die Bodenbearbeitung vor der Aussaat ausgebracht und düngen. Die Bodenbearbeitung, Aussaat und Pflanzenpflege erfolgte nach agrartechnischen Empfehlungen, eine Bewässerung erfolgte nicht. Bei der Anwendung von Biodüngern in einer Menge von 400 Litern pro Hektar wurden 5,3 Zentner pro Hektar mehr und bei der Anwendung von 800 Litern pro Hektar 2,2 Zentner pro Nektar mehr Ertrag erzielt als ohne den Einsatz von Biodünger (21,6 Zentner pro Hektar). Die Bakyt-Farm im Bezirk Sokuluk der Region Chui erhielt im Jahr 2004 auf einer Parzelle von 60 Hektar 12 Zentner Kyyal-Weizen pro Hektar, wobei Biodünger im Verhältnis 1:50 verdünnt wurden – in einer Menge von 2 Tonnen pro Hektar. Im Jahr 2004 beschloss der Bauernverband, ein ungünstiges Grundstück zu pachten, um die Wirksamkeit von Bioschlamm als Düngemittel nachzuweisen. Auf einem 14 Hektar großen Grundstück mit kargem und steinigem Boden, das aufgrund geringer Erträge (7-10 Zentner pro Hektar) aufgegeben wurde, wurden in diesem Jahr gute Ergebnisse erzielt - 35 Zentner Polovchanka-Weizen pro Hektar. Ähnliche Ergebnisse wurden auf einer anderen Parzelle von 6 Hektar erzielt – auf jedem Hektar unfruchtbaren Bodens wurden 32,5 Zentner Weizen der Sorte „Intensiv“ gesammelt. Düngemittel wurden in der Zeit vor dem Pflügen in einer Menge von 3 Tonnen pro Hektar und während der Bewässerung in einer Menge von 1 Tonne pro Hektar ausgebracht.
Mais Die Verwendung von Biodünger beim Anbau von Gemüsepflanzen und Mais zur Silage hat gezeigt, dass bei der Anwendung auf Wurzelebene der Biodünger je nach Gehalt im Verhältnis 1:20, 1:40, 1:50 mit Wasser verdünnt werden muss von Huminsäuren im Dünger. Von der Lettischen Landwirtschaftsakademie durchgeführte Experimente zeigten eine Steigerung des Maisertrags um 49 %.
Bei einer einmaligen Vorfeldausbringung von Biodüngern in Höhe von 4 Tonnen pro Hektar verzeichnete der Bauernverband eine Steigerung des Maisertrags für die Silage um das 1,8-fache. Gerste Studien zur Wirkung von Biodüngern auf die Keimungsenergie, die Samenkeimung, die Entwicklung von Stängeln und Wurzeln von Gerste bei verschiedenen Konzentrationen von Biodüngern wurden in Laborexperimenten am kirgisischen Forschungsinstitut für Landwirtschaft untersucht. Die Verwendung von Lösungen mit Konzentrationen von 0,01 %, 0,1 %, 1 %, 3 %, 6 % hat kaum Auswirkungen auf die Keimung von Gerstensamen, aber das Wurzelwachstum nimmt bei fast allen Konzentrationen des Biodüngers zu, insbesondere bei Lösungskonzentrationen von 3 bis 6 %. und die Konzentration der Lösung 0,1 % – ergibt eine deutliche Zunahme der Stängel (siehe Abb. 45). Tomaten, Kartoffeln und anderes Knollengemüse Bei Verwendung von Biodünger stieg der Ertrag von Tomaten und Kartoffeln im Vergleich zur Kontrollvariante um 15 - 27 %. Nach Angaben von Landwirten, die Biodünger verwenden, verkürzt sich die Vegetationsperiode von Kartoffeln, die vor dem Pflanzen mit Flüssigdünger behandelt wurden, um etwa zwei Wochen. Gleichzeitig erhöht sich der Ertrag um das 2- bis 1,5-fache. Die Lettische Landwirtschaftsakademie führte Experimente mit Kartoffeln durch, die eine Ertragssteigerung von 11-35 % bei Verwendung von Biodünger zeigten. In einem Bioreaktor zerkleinerte und fermentierte Tomatenspitzen bilden Detritohumin, eine patentierte Art von Biodünger, mit dem Sie im Chui-Tal Tomaten mit einem Gewicht von 0,7 bis 1,5 Kilogramm anbauen können. Experimente, die Forscher an verschiedenen Arten von Gemüsepflanzen durchgeführt haben, zeigen, dass sich die deutlichste Wirkung des Einsatzes von Biodüngern bei Knollengemüse (Rettich, Karotten, Kartoffeln usw.) und bei Obstbäumen zeigt. Jüngste Experimente zum Einsatz von Biodüngern, die von der Kirgisischen Agraruniversität mit Unterstützung der Japan International Cooperation Agency (JICA) durchgeführt wurden, erbrachten folgende Ergebnisse: Experiment: Zur Durchführung des Experiments wurde eine mit dem NIOOPI20K90-Standard vergleichbare Biodüngerdosis gemäß der N-Norm berechnet und betrug dreifach 16 t/ha.
Eine Analyse des Kartoffelertrags ergab, dass im Verhältnis zum Ertrag bei der Verwendung von Mineraldüngern (27.9 t/ha) der Ertrag bei der Anwendung von Biodüngern 26.1 t/ha erreichte, was 6.5 % niedriger ist als bei der Anwendung von Mineraldüngern . Der Ertrag der Kontrollparzelle ohne Düngemittel betrug derweil 22.5 t/ha. Allerdings lag der Stärkegehalt bei der Ausbringung von Biodünger bei 14.7 % und damit um 12 % höher als bei der Ausbringung von Mineraldünger (13.1 %). Hinweis: In Japan erreicht der Ertrag 30 t/ha, der Stärkegehalt beträgt 15-16 %. Tabelle 20. Die Wirkung von Düngemitteln auf die Qualitätsindikatoren von Kartoffeln, %
Zuckerrüben Auf dem Gelände der Gewächshausfarm des Kirgisischen Wissenschaftlichen Forschungsinstituts wurden Feldversuche zur Bestimmung der Wirkung von Biodüngern auf den Ertrag von Zuckerrüben mit der Rübensorte „K 70“ auf einer Fläche von 30 m2 durchgeführt. Düngemittel wurden zur Bodenbearbeitung vor der Aussaat und als Top-Dressing ausgebracht. Bodenbearbeitung, Aussaat und Pflanzenpflege erfolgten nach agrartechnischen Empfehlungen, es wurden 8 Bewässerungen durchgeführt. Die Ernte erfolgte manuell, die Wurzeln wurden im gesamten Untersuchungsbereich der Parzelle gewogen. Der Anstieg durch die Ausbringung von Düngemitteln variiert stark – von 21 % (bei Ausbringung von 800 Litern pro Hektar) bis 33 % (bei Ausbringung von 400 Litern Biodünger pro Hektar) und hängt von den Boden- und Klimabedingungen, Normen, Zeitpunkten und Methoden der Düngemittelausbringung ab. Das gleiche Experiment wurde von KAU zusammen mit JICA an Zuckerrüben durchgeführt. Experiment: Biodünger, der durch die Verarbeitung von Gülle in einer Biogasanlage gewonnen wurde, wurde in der Menge Nr. 120Р140К45 und in Übereinstimmung mit den Stickstoffstandards dreimal (20 t/ha) ausgebracht. Tabelle 21. Die Wirkung von Düngemitteln auf den Ertrag von Zuckerrübenwurzeln
Tabelle 22. Einfluss von Düngemitteln auf den Saccharosegehalt in Zuckerrübenwurzeln
Bei der Verwendung von Biodüngern erreicht die Ernte von Hackfrüchten pro Hektar 40.2 t/ha, während mineralische Düngemittel den Ertrag von Hackfrüchten auf 40.3 t/ha steigern können. Somit sind Biodünger in ihrer Wirksamkeit mineralischen Düngemitteln praktisch nicht unterlegen. Mittlerweile betrug der Ertrag an Zuckerrübenwurzeln auf diesem Boden ohne Düngung 24.2 t/Jahr. Der Saccharosegehalt in Zuckerrübenwurzeln ist bei Verwendung von Biodünger am höchsten – 16.9 %, bei Mineraldüngern sinkt dieser Wert auf 15.4 %. In Japan beträgt der Ertrag an Zuckerrübenwurzeln 50-55 t/ha, der Zuckergehalt beträgt 17 %. Studien zur Wirksamkeit von Biodüngern haben gezeigt, dass sie sich positiv auf das Wachstum und die Entwicklung von Kartoffeln und Zuckerrüben auswirken und zu einer deutlichen Ertragssteigerung dieser Nutzpflanzen beitragen. Daher ist aufgrund der Ergebnisse laufender Studien davon auszugehen, dass Biodünger in Zukunft eine Alternative zu mineralischen Quellen darstellen werden. Soja Bei der Durchführung von Experimenten zur Wirksamkeit der Verwendung von Biodüngern für Sojabohnen am Kirgisischen Wissenschaftlichen Forschungsinstitut wurde eine gute Reaktion von Sojabohnen auf eine 3%ige Lösung von Biodüngern festgestellt, die Keimung erfolgte am 2. Tag des Experiments und es wurde eine Sprossbildung beobachtet 5. Tag.
Cotton Feldstudien zur Wirkung von Biodünger auf den Baumwollertrag auf einer Privatfarm im Distrikt Bazar-Korgon der Region Jalal-Abad zeigten, dass die Verwendung einer 10 %igen Lösung von Biodüngern während der Aussaat und während des ersten Anbaus in einer Menge von 300 l /ha ermöglicht einen Baumwollertrag von 30 c/ha. Die Kontrollparzelle mit Gülle zeigte einen Ertrag von 20–25 c/ha, d. h. der Baumwollertrag steigt bei Verwendung von Biodüngern um 20–50 %. Bäume, Sträucher und Kräuter Feldstudien, die am Institut für Biosphäre der Südabteilung der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Kirgisischen Republik durchgeführt wurden, zeigten, dass die Verwendung von Biodüngern für die Bildung des Wurzelsystems von Stecklingen verschiedener Obst-, Zier- und anderer Baum- und Strauchpflanzen sinnvoll ist wirksamer als die Verwendung der traditionellen teuren chemischen Substanz Heteroauxin. Die Praxis hat gezeigt, dass der Einsatz von Biodünger beim Anbau von Naturrasen auf Bergwiesenböden mit zwei Mähvorgängen die Grünmasse um 21 % erhöht. In der lettischen Staatsfarm „Ogre“ zeigte der Einsatz von Biodünger auf Gras in 3 Schnitten eine Ertragssteigerung um das S-fache und auf Kulturgras in 4 Schnitten um das 1,5-fache. Anwendung von Biodüngemitteln Bedingungen und Raten für die Anwendung von Biodüngemitteln Verarbeitete Rohstoffe entfalten ihre Wirkung am besten, wenn sie kurz vor der Vegetationsperiode auf den Feldern ausgebracht werden. Eine zusätzliche Anwendung von Biodüngern während des Pflanzenwachstums ist möglich. Die erforderlichen Mengen und der Zeitpunkt der Anwendung hängen von der jeweiligen Pflanze ab. Um die Hygiene zu gewährleisten, sollten Pflanzenblätter, die als Nahrung verwendet werden, nicht durch Blattdüngung gedüngt werden. Nachfolgend finden Sie Empfehlungen für den effizienten Einsatz von Biodüngemitteln:
Futtermittelzusatz Biodünger werden weltweit als aktive Zusatzstoffe zur Verbesserung der Effizienz von Tierfutter eingesetzt. Bei der anaeroben Verarbeitung von Rohstoffen werden Biodünger von allen Arten pathogener Mikroflora desinfiziert, insbesondere im thermophilen Modus. Darüber hinaus erhält die verarbeitete Biomasse neue Eigenschaften, die aus Sicht der Futtermittelproduktion positiv sind – ihre Proteinkonzentration steigt, sie wird mit Vitamin B12 und anderen nützlichen Substanzen angereichert. Die industrielle Produktion von Protein- und Vitaminpräparaten auf der Basis landwirtschaftlicher Abfälle, die in Biogasanlagen vergoren werden, wird in Israel, den Philippinen, Kanada und den USA entwickelt, wo die durchschnittlichen Kosten für solche Zusatzstoffe 12 US-Dollar pro Tonne betragen. Tiergesundheit und Futterzusammensetzung Eine normale Aktivität des tierischen Körpers ist bei regelmäßiger Zufuhr von Nahrungsmitteln möglich, die Nährstoffe enthalten: Fette, Proteine, Kohlenhydrate sowie Mineralsalze, Wasser und Vitamine. Nährstoffe sind eine Energiequelle, die die Kosten des Körpers deckt, und ein Baustoff, der im Wachstumsprozess des Körpers verwendet wird. Proteine nehmen unter den Nährstoffen, die Tiere benötigen, eine Sonderstellung ein, da sie durch keine anderen Nährstoffe ersetzt werden können. Bei einem Proteinmangel stoppt das normale Wachstum des Körpers. Zu den vollständigen Proteinen gehören hauptsächlich Proteine tierischen Ursprungs, einige Pflanzen (Kartoffeln, Hülsenfrüchte usw.) enthalten jedoch vollständige Proteine. Vitamine spielen die Rolle von Stoffwechselregulatoren. Derzeit wurden mehr als 20 für den tierischen Körper notwendige Vitamine isoliert und untersucht. Für Tiere spielt Vitamin B12 eine besondere Rolle. Ein Mangel an Vitamin B-12 kann zu Wachstumsstörungen, schlechter Verdaulichkeit (insbesondere Protein), Anämie („Leukämie“ bei Wiederkäuern), Haarausfall und Hautentzündungen führen. Bei Geflügel führt eine unzureichende Zufuhr von Vitamin B-12 zu einer erhöhten Sterblichkeit von Embryonen und geschlüpften Küken. Bei längerem Mangel an diesem Vitamin kann es auch zu einer Verschlechterung der Eierproduktion kommen. Aus Sicht der Tierhaltung muss Futter also die notwendigen Grundelemente in für Tiere verdaulicher Form, eine Reihe von Mikroelementen, einen bestimmten Anteil an Vollprotein sowie Vitamine enthalten. Der Bedarf an Futtermittelzusatzstoffen Natürliche Futtermittel erfüllen oft nicht die Anforderungen an den Gehalt an für Tiere notwendigen Stoffen. Pflanzliche Futtermittel können den Eiweiß- und Vitaminbedarf der Tiere in der Regel nicht decken. Daher werden Tierfutter Futtermittelzusatzstoffe zugesetzt – Fischmehl, Fleisch- und Knochenmehl, Sojamehl. Biofertilizer als Futtermittelzusatz In Biogasanlagen verarbeiteter Mist kann als Futtermittelzusatz verwendet werden, da er alle essentiellen Aminosäuren und viele Vitamine, insbesondere B-Vitamine, enthält und bei der Verarbeitung und Weiterverarbeitung desinfiziert wird. Die Gesamtmenge an Aminosäuren in 1 kg Trockenmasse von anaerob verarbeitetem Rindermist beträgt 210 bzw. 240 g/kg im mesophilen bzw. thermophilen Verarbeitungsmodus. Folglich ist das Produkt der anaeroben Verarbeitung von Nutztierkot eine wichtige Proteinquelle für Futtermittel. Zubereitung von Futtermittelzusatzstoffen Die Technologie zur Herstellung von Futtermittelkonzentrat wurde vom gleichnamigen Russischen Institut für Biochemie entwickelt und zur Verwendung empfohlen. EIN. Bach sowie das Ukrainische Forschungsinstitut der Alkoholindustrie. Es besteht aus der Aufbereitung von Gülle in einer Biogasanlage, der Abtrennung von groben Rückständen (Stroh etc.) aus der aufbereiteten Masse und der Entwässerung des Biodüngerschlamms. Der resultierende Bodensatz wird bei einer Temperatur von 60 – 70°C getrocknet und zu Mehl gemahlen. Bei Lagerung in lichtdichten Verpackungen oder Behältern behält es seine Eigenschaften lange. Mit dieser Technologie kann ein Rind pro Jahr bis zu 1 Tonnen Futterkonzentrat mit 0,3 g reinem Vitamin B-30 produzieren. Mit dieser Kraftfuttermenge können mehr als 12 Tonnen Futter angereichert werden1000. Dosierung Futtermittelzusatz Gemäß den Empfehlungen von UkrNIIselkhoz beträgt die durchschnittliche Futteranreicherungsrate 10–20 µg Vitamin B-12 pro 1 kg Futtertrockenmasse. Um eine höhere Sicherheit zu gewährleisten, wird empfohlen, dem Tierfutter 2,5 Gramm trockenes Vitaminkonzentrat pro Kilogramm Futtertrockenmasse zuzusetzen18. Tierfütterungseffekt Forschungen zur Verwendung des Produkts der anaeroben Verarbeitung von Gülle als Protein- und Vitaminfutterzusatzstoffe wurden in wissenschaftlichen Einrichtungen in Lettland, Armenien, der Ukraine und im Ausland untersucht. In Studien auf der Staatsfarm Ogre in Lettland wurde der Ernährung von Bullenkälbern trockenes Vitaminkonzentrat aus Biodüngern als Zusatzstoff zugesetzt (10 Gramm pro Kilogramm Lebendgewicht). Das Ergebnis war eine Steigerung der Gewichtszunahme der Tiere um bis zu 20 %, die Gesamtmenge des von den Tieren verzehrten Trockenfutters verringerte sich um 6–14 % und die Tiergesundheit verbesserte sich. Lagerung von Biodüngemitteln Um die düngenden Eigenschaften der verarbeiteten Rohstoffe, also den Stickstoffgehalt, zu erhalten, kann dieser für kurze Zeit in einem geschlossenen Behälter gelagert werden und muss dann auf die Felder ausgebracht werden. Es ist besser, wenn das Land nach der Ausbringung von Biodüngern gepflügt oder umgegraben wird. Die Lagerung von Biodüngern erfolgt üblicherweise in einer der folgenden Formen:
Flüssige Lagerung Der Auslassanschluss der Biogasanlage führt direkt zum Biodünger-Lagertank. Flüssigkeitsverluste durch Verdunstung oder Versickerung müssen verhindert werden. Bevor der Dünger auf die Felder ausgebracht wird, wird der Inhalt des Behälters gemischt und anschließend mit einem Streuer oder über ein Bewässerungssystem ausgebracht. Der Hauptvorteil dieser Methode sind geringe Stickstoffverluste. Andererseits erfordert die Kapazität große Kapitalinvestitionen. Außerdem müssen bei der Lagerung von Flüssigdünger Transportmittel für die Lieferung auf die Felder angeschafft werden. Der Arbeitsumfang hängt auch von der Entfernung ab, über die der Dünger transportiert werden muss. Trocknen Das Trocknen von Biodünger ist bei trockenem und heißem Wetter möglich. Der Hauptvorteil von getrocknetem Biodünger ist die Reduzierung von Volumen und Gewicht des Düngers. Getrockneter Dünger kann auch von Hand ausgebracht werden. Die Kosten für den Bau kleiner Trocknungstanks sind relativ gering, aber der Dünger verliert etwa 90 % seines anorganischen Stickstoffs, was etwa 50 % seines Gesamtstickstoffgehalts ausmacht. In Industrieländern werden verarbeitete Rohstoffe üblicherweise über einen Separator und Filter in flüssige und dickflüssige Anteile getrennt. Der flüssige Teil wird dann in den Reaktor zurückgeführt oder als Dünger verwendet, der dicke Teil wird getrocknet oder kompostiert. Als einfache Technologie zur Trennung der flüssigen und dickflüssigen Anteile von Biodüngern empfiehlt sich der Einsatz langsamer Sandfilter. Die feuchte, dicke Masse kann in flache Vertiefungen verteilt oder zum Trocknen einfach auf einer Oberfläche ausgebreitet werden. Je nach Klima werden für eine solche Trocknung teilweise große Flächen benötigt. Trocknungszeit und Nährstoffverlust können durch Mischen der Dickmasse mit Trockensubstanzen reduziert werden. Der Nachteil aller Trocknungsmethoden ist der Verlust von Nährstoffen. Deshalb empfiehlt sich die Trocknung nur dann, wenn der Transport von Flüssigdünger schwierig ist. Kompostierung Stickstoffverluste können reduziert werden, indem recycelte Materialien mit Pflanzenabfällen zur Kompostierung gemischt werden. Biodünger enthält Stickstoff, Phosphor und andere nützliche Substanzen und beschleunigt den Verrottungsprozess im Kompost. Darüber hinaus tötet die hohe Temperatur bei der Kompostierung pathogene Mikroflora ab, die den Aufenthalt im Reaktor überlebt hat. Der fertige Kompost ist feucht, weich und kann mit einfachen Werkzeugen auf die Felder ausgebracht werden. Es ist einfacher, auf die Felder zu liefern. Trockenes Pflanzenmaterial wird schichtweise gestapelt und mit recyceltem Bioschlamm übergossen. Das Verhältnis von Pflanzenmaterial zu Dickstoffabwasser hängt vom Feststoffgehalt des Pflanzenmaterials und des Schlamms ab. Der Hauptvorteil der Kompostierung besteht im geringeren Nährstoffverlust durch Biodünger im Vergleich zur Trocknung. Kompost, der durch die Zugabe von Biodünger hergestellt wird, ist sehr effektiv und liefert langanhaltende Ergebnisse. Ausrüstung zum Ausbringen von Biodüngemitteln Die Anwendungstechnologien für Biodünger reichen von der manuellen Ausbringung bis hin zu großen Systemen mit Computern an Bord des Düngerstreuers. Die Wahl der Technologie hängt von der Abwassermenge und der Fläche, die gedüngt werden muss, sowie von den finanziellen Möglichkeiten und Arbeitskosten ab.
Auf kleinen Farmen in Entwicklungsländern werden Eimer, Gießkannen, Behälter mit Riemen, geschlossene Holzkarren, einfache Karren usw. zum Ausbringen von Biodüngern verwendet. Die wirtschaftlichste Art, Biodünger auszubringen, ist die Nutzung eines Kanalnetzes oder die Zugabe von Biodünger zum Bewässerungssystem. Bei beiden Optionen wird ein Gefälle vom Düngemittellagerplatz von 1 % bei einem Bewässerungssystem bzw. 2 % bei einem Grabensystem angenommen. Der optimale und aufwandsärmste Einsatz von Düngemitteln ist ein wichtiger Planungsparameter. In Gebieten, in denen die Topographie eine Schwerkraftdüngung zulässt, muss besonderes Augenmerk auf den richtigen Standort der Biogasanlage gelegt werden. In flachen Gebieten kann darüber nachgedacht werden, die Anlage und den Betrieb auf ein höheres Niveau anzuheben. Ausbringung mit einem Flüssigdüngerstreuer Der Streutank wird aus dem Lager gefüllt und dann zum Feld transportiert, um den Dünger zu verteilen. Der Dünger wird durch die Löcher auf eine reflektierende Platte gesprüht, die dank ihrer speziellen Form die Reichweite des Sprühnebels erweitert. Alternativ kann die reflektierende Platte gedreht werden. Direktauftrag über bewegliches Schlauchsystem Der Biodünger wird in ein Verteilersystem gepumpt, das mehrere Schläuche speist, die in Bodennähe verlaufen. Der Dünger wird direkt auf den Boden ausgebracht, wodurch der Nährstoffverlust verringert wird. Die Abstände zwischen den Schläuchen können an unterschiedliche Kulturen angepasst werden. Injektion mit Scheiben Der Boden wird mit 2 Scheiben in V-förmige Gräben geöffnet, in die der Dünger über Schläuche fließt. Anschließend werden die Rillen verschlossen. Dies ist im Hinblick auf die Nährstoffkonservierung die fortschrittlichste Methode zur Anwendung von Biodüngern.
Mit Unterstützung der Japan International Cooperation Agency (JICA) wurden zwei Arten von flüssigen Biodüngerstreuern (LBF) entwickelt: LBR auf der Bodenoberfläche und LBR direkt in den Boden. Auf den Versuchsfeldern des KNAU-Lehrbauernhofs wurden diese Streugeräte Vorversuchen mit Biodünger unterzogen, bei denen ihre praktische Leistungsfähigkeit bestätigt wurde. Derzeit wird weiterhin an der Verbesserung des Designs des Arbeitskörpers der Streuer gearbeitet (Beseitigung von Düsenverstopfungen, Erweiterung des Streubereichs usw.). Autoren: Vedenev A.G., Vedeneva T.A.
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