Projektnetzwerk

NaKuHo – Verbundvorhaben: Nachhaltige Kultursubstrate auf der Basis von heimischen Holzrohstoffen

Projektkurzbeschreibung:
Das geplanten Forschungs- und Entwicklungsprojekt sieht vor, einen neuen Ansatz zur verstärkten Nutzung von heimischen Holzrohstoffen bei Herstellung von gärtnerischen Kultursubstraten zu entwickeln. Ziel ist es dabei, Holzfasern mittels eines thermischen oder thermo-hydrolytischen Prozesses so zu modifizieren, dass deren Stabilität gegenüber einer mikrobiellen Umsetzung erhöht wird.
Außerdem wird ein energie- und kosteneffizientes Verfahren angestrebt, mit dem auch neue Rohstoffquellen erschlossen werden können, wie z. B. Laubgehölze aus Kurzumtriebsplantagen oder Abfälle aus der Faser- und Spanplattenproduktion. Dies soll zur Verbesserung der Versorgungssicherheit und Reduktion der Rohstoffkosten bei der Herstellung torfreduzierter Substrate beitragen. Neben den verfahrens- und produktbezogenen Entwicklungsarbeiten sieht das Vorhaben auch die Weiterentwicklung methodischer Ansätze vor, die eine zuverlässige Bewertung biologischer, chemischer und physikalischer Eigenschaften von Holzfasern ermöglichen und zur Optimierung der Bewässerungssteuerung beim Einsatz holzfaserreicher Substrate beitragen.

Projektförderer:
FNR

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EVA-BioKult – Entwicklung eines Multi-Ebenen-Verfahrens zur nachhaltigen Produktion und Standardisierung der physikochemischen Eigenschaften von Sphagnum-Biomasse für die Herstellung von Standard-Kultursubstraten im Erwerbsgartenbau

Projektkurzbeschreibung:
Das Projekt hat sich zum Ziel gesetzt, in folgenden Bereichen neue Erkenntnisse zu gewinnen:

• Produktion von Sphagnum im geschützten Anbau
• Kultivierung von Sphagnum in Mehr-Ebenen-Systemen
• Nutzung von meso- und minerotrophen Sphagnum-Arten
• Allelopathische Wirkung von Sekundärmetaboliten aus Sphagnum-Biomasse (SBM)
• Definition von biologischen und physikalischen Qualitätsparametern für SBM
• Ökonomische Bewertung des Mehr-Ebenen-Anbaus im Gewächshaus

Projektförderer:
FNR

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PaludiKult – Modellvorhaben zur Herstellung von nachhaltigen Kultursubstratenauf Basis von Faserstoffen aus Paludibiomasse

Projektkurzbeschreibung: Im Projekt PaludiKult wird die nachhaltige Erzeugung und Aufbereitung von Paludibiomasse für den Einsatz als Faserstoff in Kultursubstraten erforscht und praxisnah erprobt. Hierfür werden mit Partnern aus Landwirtschaft, Forschung und Substratindustrie die standort- und artenspezifischen Biomassepotenziale in der Modellregion Rhinluch ermittelt, Verfahrensketten für die ganzjährige Rohstoffbereitstellung entwickelt und ausgehend von der Analyse von Rohstoffeigenschaften, Lagerprozessen und Produktanforderungen geeignete Prozessketten zur Herstellung von Faserstoff als klimaneutralen Substratausgangsstoff entwickelt. Schwerpunkt der Arbeiten ist insbesondere die Weiterentwicklung des Wirkprinzips des thermo-mechanischen Biomasseaufschlusses mittels Extruder und Scheibenmühle für die energieeffiziente Zerfaserung von Paludibiomasse in Kombination mit einer gesteuerten Druck-Temperatur-Behandlung der Rohstoffe zur gleichzeitigen Hygienisierung. Die erzeugten Faserstoffe und weitere Substratkomponenten (z.B. Kompost) werden hinsichtlich ihrer physikalisch-hydrologischen, biologischen und chemischen Eigenschaften detailliert untersucht, um unter Berücksichtigung der Interaktion zwischen den Komponenten zielgerichtet Substratmischungen mit einem möglichst hohen Anteil an Paludibiomasse herstellen zu können. Die zunächst im Technikumsmaßstab erprobten und mittels Keim- und Wachstumstest bestätigten Mischungen werden anschließend im Produktionsmaßstab verifiziert und unter Praxisbedingungen optimiert. Die Praxisüberführung der Ergebnisse wird durch einen Praktiker-Leitfaden für Substratmischungen auf Basis von Paludibiomasse unterstützt. 

Projektförderer:
Ministerium für Landwirtschaft, Umwelt und Klimaschutz des Landes Brandenburg

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Vom Baum zum Torfersatz – Analyse und Optimierung der Herstellungskette von Holzfaserstoffen

Projektkurzbeschreibung:
Übergeordnetes Ziel des Forschungsvorhabens ist es, durch eine veränderte Prozessführung qualitativ hochwertige Holzfaserstoffe gleichbleibender Qualität herzustellen, bei denen die Stickstoffimmobilisierung auf ein Minimum reduziert oder zumindest durch geringe Schwankungen besser kalkulierbar ist. Dadurch würde das Kulturrisiko maßgeblich verringert und es könnten demzufolge erheblich höhere Anteile an Holzfaserstoffen in Kultursubstraten und Blumenerden eingesetzt werden. Neben der Schonung der endlichen Ressource Torf gäbe dies Substratherstellern deutlich mehr Sicherheit bei der Entscheidung in eine entsprechende Auffaserungstechnik zu investieren.

Ein weiteres Ziel des Forschungsvorhabens besteht darin, das zurzeit eingesetzte Verfahren zur Überprüfung des Stickstoffhaushalts von Holzfaserstoffen zu optimieren oder durch eine neue Methode zu ersetzen. Im Vordergrund steht dabei eine Verringerung des Zeit- und Arbeitsaufwands sowie eine Erhöhung der Aussagekraft der Ergebnisse.

Projektförderer:
FNR

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TyphaSubstrat – Ernte und Nutzung von Rohrkolben-Biomasse als alternativer Substratausgangsstoff in Kultursubstraten für den Gemüsebau

Projektkurzbeschreibung:
Das geplante Vorhaben setzt sich zum Ziel, die nachhaltige Erzeugung und die Potentiale von Rohrkolben-Biomasse als alternativen Substratausgangsstoff zu erforschen. Da für den Gemüsebau-Sektor mehr als die Hälfte des im professionellen Gartenbau verwendeten Torfes verbraucht wird, will das Vorhaben eine um mindestens 50 % torfreduzierte Presstopferde entwickeln.

Projektförder:
FNR

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HYTORFII – Herstellung und Bewertung von Torfersatzstoffen auf Basis der hydrothermalen Umwandlung aus biogenen Reststoffen; Teilvorhaben 2: Substrathydrologische und pflanzenbauliche Bewertung hydrothermal erzeugter Torfersatzstoffe

Projektkurzbeschreibung:
Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung und Prüfung torffreier Substrate für den Gartenbau. Grüngut mit 4,2 Mio t/a und Blühstreifen sind erfolgversprechende Basismaterialien für die Prodktion von Torfersatzstoffen. Durch hydrothermale Carbonisierung (HTC) lassen sich diese Materialien in torfähnliche, mikrobiell abbauresistente Materialien umwandeln. Im Laborversuch werden zehn Varianten aus Grüngut bei 150–190 °C für 30–60 Minuten hydrothermal carbonisiert. Die Varianten werden geprüft (chemisch, biologisch, hydro-physikalisch) und bewertet und die gartenbaulich beste Variante für einen Großversuch ausgewählt. Durch einen Erdenhersteller werden drei Zuschlagsmischungen i) Holzwolle, Kokosfaser, Perlite; ii) Grünschnittkompost, Rindenkompost, Holzwolle und iii) Rindenkompost, Grünschnittkompost, Holzfaser, Kokosfaser hergestellt und jeweils mit zwei unterschiedlichen Zumischraten von hydrothermal behandelten Material aus den Großversuchen gemischt. Zusätzlich zur umfangreichen Charakterisierung wird das Lagerungsverhalten dieser Substratmischungen untersucht und bewertet. In (Langzeit-)Anbauversuchen werden die pflanzenbauliche Eignung und das Alterungsverhalten geprüft und bewertet. Die gealterten Substrate werden wiederholt chemisch, biologisch und hydro-physikalisch geprüft und bewertet. Anhand der techno-ökonomischen und ökologischen Bewertung des Torfersatzstoffes auf Basis der HTC von Grüngut und der Ergebnisse aus den Untersuchungen werden entsprechende Handlungsempfehlungen abgeleitet.

Projektförderer:
FNR

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Holzfaserstoff – Verbundvorhaben: Vom Baum zum Torfersatz – Analyse und Optimierung der Herstellungskette von Holzfaserstoffen; Teilvorhaben 1: Holzfaserstoffherstellung

Projektkurzbeschreibung:
Das Gesamtziel des Vorhabens ist es, grundlegendes, bisher fehlendes Wissen zur Herstellung von Holzfaserstoffen als Torfersatz zu erarbeiten. Das Vorhaben widmet sich dazu einer gesamtheitlichen Betrachtung der Herstellungskette: Von der Auswahl der in Frage kommenden holzbasierten Rohstoffen, deren Aufbereitung zu Hackschnitzeln, den möglichen Zerfaserungsprozessen mit Variation der dabei einstellbaren Parameter, bis hin zum gebrauchsfertigen Kultursubstrat. Der Effekt der einzelnen Produktionsschritte auf die chemischen, biologischen und physikalischen Eigenschaften der Holzfaserstoffe wird umfassend analysiert und ihre pflanzenbauliche Eignung in Exaktversuchen und unter Praxisbedingungen evaluiert. Das Projekt wird interdisziplinär von der Technischen Hochschule Rosenheim (THRO) und der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) in enger Zusammenarbeit mit Klasmann-Deilmann, dem Weltmarktführer im Bereich Kultursubstrate und Blumenerden, durchgeführt. Die THRO bringt ihre umfangreiche Expertise in der Herstellung von Holzfaserstoffen für verschiedenste Einsatzbereiche ein, während der HSWT die Prüfung der erzeugten Holzfaserstoffe hinsichtlich ihrer Eignung als Torfersatz obliegt. Die Firma Klasmann-Deilmann unterstützt das Vorhaben mit ihrer langjährigen Erfahrung bei der Herstellung und Verwendung von Holzfaserstoffen in Kultursubstraten und Blumenerden.

Projektförderer:
FNR

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MOOSstart – Verbundvorhaben: Ertragssteigerung, Massenproduktion und Ausbringung von Saatgut als Start für den großflächigen Anbau von Torfmoos-Biomasse in Paludikultur; Teilvorhaben 3: Etablierung eines Produktionsprozesses von Torfmoos-Saatgut im low cost- Bioreaktor, ökonomische Bewertung

Projektkurzbeschreibung:
Torfmoos-Paludikultur bietet die einzigartige Möglichkeit, die CO2-Emissionen aus den Moorböden durch Wiedervernässung auf null zu reduzieren, die Verwendung von fossilem Torf zu beenden und gleichzeitig die Verfügbarkeit von hochwertigen Substratrohstoffen für den Erwerbsgartenbau sicherzustellen. Der erste Teil in der Produktionskette beim Torfmoos-Anbau ist die Herstellung von Saatgut. Im Vorgängerprojekt MOOSzucht wurde eine Methode zur axenischen Vermehrung von vegetativem Ausgangsmaterial in Bioreaktoren entwickelt – ein technologischer Durchbruch. Im geplanten Verbundprojekt MOOSstart soll der Herstellungsprozess etabliert werden, um im Anschluss kommerzialisiert werden zu können. Dafür ist die Entwicklung eines low-cost-Bioreaktors auf Basis der bisherigen Erfahrungen geplant. Zukünftig kann die Saatgutproduktion dezentral in den Regionen erfolgen, die für den Torfmoos-Anbau geeignet sind (v. a. Hochmoorbereichen NW-DE und Alpenvorland). Deshalb ist im Verbundvorhaben MOOSstart geplant, einen ersten low-cost-Bioreaktor in einem potentiellen Produktionsbetrieb in Niedersachsen aufzustellen und hier einen ersten Testlauf durchzuführen. Da sich die Struktur des im Bioreaktor produzierten Saatgutes maßgeblich von den bisher verwendeten, zerkleinerten Torfmoosen unterscheidet, ist eine Anpassung bzw. Neuentwicklung einer Ausbringtechnik notwendig. Für die Rentabilität des Torfmoos-Anbaus sind die Ernteerträge bedeutend. Deshalb ist im geplanten Vorhaben die Torfmoos-Produktivität ein weiterer Fokus, die mit bewährten und neuartigen Ansätzen erhöht bzw. validiert werden soll. 

Projektförderer:
FNR

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NWG-Torfersatz – Regional anfallende Reststoffe und nachwachsende Rohstoffe als Torfersatz: Aufbereitung, Verwendung und Bewertung

Projektkurzbeschreibung:
Das Kernthema der Nachwuchsgruppe ist die Erprobung neuer Torfersatzstoffe auf Basis von regional anfallenden Reststoffen und nachwachsenden Rohstoffen sowie die Ausweitung der Verwendungsmöglichkeiten bei bereits genutzten Stoffen. Die Arbeiten zielen dabei sowohl auf die Erzeugung, Bereitstellung und Aufbereitung von Torfersatzstoffen als auch auf die Herstellung von torfreduzierten bzw. torffreien Blumenerden und Kultursubstraten sowie deren Nachhaltigkeitsbewertung in der gärtnerischen Verwendung. Vorrangig soll neben der Nutzung regionaler Reststoffe (z. B. Hopfenrebenhäcksel) vor allem die Verwendung von Material aus der (Niedermoor-)Paludikultur sowie aus nachhaltig erzeugter Biomasse (u. a. KUP-Holz, Faserhanf) im Mittelpunkt stehen. Begleitet werden diese Arbeiten von Untersuchungen zur Qualität sowie zur Nachhaltigkeit der geprüften Torfersatzstoffe bzw. der daraus hergestellten Blumenerden und Kultursubstrate. Ein wesentlicher Aspekt im Rahmen der Qualitätsprüfung ist dabei die Entwicklung eines auf der Nah-Infrarotspektroskopie (NIRS) basierenden Verfahrens zum quantitativen Nachweis von Torf in Blumenerden und Kultursubstraten sowie die allgemeine Nutzung der NIRS als innovatives analytisches Werkzeug bei der Qualitätsbeurteilung. Im Teilvorhaben 2 erfolgt die Beschaffung und Aufbereitung potentiell geeigneter Materialien. Die ausgewählten Materialien werden im weiteren Projektverlauf mittels unterschiedlicher thermischer, mechanischer und thermisch-mechanischer Verfahren aufbereitet, wobei der Schwerpunkt auf der Auffaserung mittels Refiner liegt. Die Aufbereitung wird schrittweise für den jeweiligen Einsatzbereich optimiert.

Projektförderer:
FNR

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NAPALU – Nachhaltigkeit von Paludikulturen unter besonderer Berücksichtigung des Stoffhaushaltes 

Projektkurzbeschreibung:

In diesem Vorhaben wird das Anbauverfahren auf bereits etablierten Niedermoor-Paludikulturen in Bayern und Niedersachsen untersucht, optimiert und es werden nachhaltige Produkte (weiter-) entwickelt. Ziel der Untersuchungen ist es, die langfristige Ertrags -und Qualitätsentwicklung von Thypha, Phragmites, Phalaris und Carex auf den Bestandsflächen zu ermitteln und den Einfluss der Nährstoffversorgung und weiterer relevanter Faktoren zu quantifizieren. Ebenso werden die Auswirkungen der Nährstoffverfügbarkeit sowie einer möglichen Düngung auf die Biomassequantität und -qualität, den Stoffhaushalt (THG-Austausch und Nährstoffdynamik) und die Biodiversität analysiert. Die Anbauverfahren werden auch hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit bewertet. Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal dieses Projekts ist die Etablierung eines Pflanzenwachstumsmodells. Die Projektpartner stellen Infrastruktur und Flächen in Süd- und Norddeutschland zur Verfügung: großflächige „Pilot Sites“, „Intensivmessstandorte“ und insgesamt 36 „Mesokosmen“. Der Schwerpunkt des Vorhabens liegt auf der Nachhaltigkeit der gesamten Produktionskette vom Anbau bis zur Verwertung. Für stoffliche Verwertungskonzepte (Bioraffination, Biobasierte Werkstoffe, Pelletierung) werden praxisnahe Untersuchungen durchgeführt. Ein bundesweites interdisziplinäres Konsortium entwickelt gemeinsam mit verschiedenen Stakeholdern das Konzept der Paludikultur weiter. Durch die enge Zusammenarbeit mit Wirtschaftspartnern werden kurzfristig praktische Ergebnisse in die Diskussion eingebracht und mittelfristig in die Umsetzung gebracht. Das Projekt soll bewerten, wie nachhaltig Niedermoor-Paludikulturen auf Dauer sind.

Projektförderer:
FNR

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KuReTo – Verbundprojekt: Entwicklung torffreier Kultursubstrate mit ausgeglichener Nährstoffversorgung und reguliertem Wasserhaushalt auf der Basis biogener Reststoffe und regionaler, natürlicher Tone – geeignete Aufbereitungsverfahren und Nutzung der Steuerfunktionen des Zuschlagstoffes Ton

Projektkurzbeschreibung:

Für Torfersatzstoffe bieten sich oftmals biogene Reststoffe aus anderen Prozessen zur weiteren Wertschöpfung an. Deren chemische und physikalischen Eigenschaften lassen jedoch den Einsatz in Kultursubstraten nicht ohne weiteres zu. Um diese Qualitätsprobleme zu lösen stellen sich zum einen Fragen an deren Aufbereitung mit geeigneten Strategien zur Vorbehandlung und Mischung, zum anderen nach geeigneten Zuschlagstoffen, die diese Probleme beheben können. Tone haben sich als Zuschlagstoff zu torfbasierten Substraten mit dem Ziel ausgeglichener Nährstoffversorgung, Verbesserung der Wiederbenetzbarkeit und ausreichender Spurenelementversorgung etabliert. Enthaltene Minerale wie Eisensulfid oder vulkanische Gläser können den pH in einen für Pflanzen optimalen Bereich absenken bzw. eine kontinuierliche Nachlieferung von pflanzenverfügbarem Si bedingen. In dem Vorhaben soll die Aufbereitung für verschiedene Torfersatzstoffe, die Auswahl von Tonen sowie deren Mischungen auf eine erweiterte, wissenschaftlich und gartenbaulich abgesicherte Basis gestellt werden. In Zusammenarbeit von jeweils einem Partner aus der Kreislaufwirtschaft, Spezialtonindustrie und bodenkundlicher Forschung sollen geeignete Verfahren zur optimalen Aufbereitung von Torfersatzstoffen für die spätere Verwendung im Substrat mit Lagerung, Zerkleinerung, Trocknung und Mischungstechnik entwickelt werden. Für Ton als Zuschlagstoff sollen mineralogische, chemische und physikalische Parameter für Auswahl und Aufbereitung erarbeitet werden. Aus den zur Verfügung stehenden biogenen Reststoffen wie Kompost, Gärreste, Champost und Pferdemist sollen durch gezielte Aufbereitung und einen abgestimmten Tonzusatz hochwertige gärtnerische Substrate hergestellt werden. Ziel ist es, torffreie Substrate aus Torfersatzstoffen herzustellen, die sich an den Qualitätsstandards der RAL Gütegemeinschaft für Substrate orientieren und als erste Substrate die Zertifizierung nach dem EU Ecolabel erhalten können.

Projektförderer:
BLE

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