Einfluss verschiedener Inkohlungsbedingungen auf die Qualität von HTC-Biokohle als Bodenhilfsstoff – Hinweise durch Pflanzenwachstum und NMR-Spektroskopie

Kullmann, Sarah und Bischoff, Wolf-Anno und Schwarz, Andreas und Mumme, Jan und Pfenning, Judit und Conrad, Jürgen (2013) Einfluss verschiedener Inkohlungsbedingungen auf die Qualität von HTC-Biokohle als Bodenhilfsstoff – Hinweise durch Pflanzenwachstum und NMR-Spektroskopie. In: Jahrestagung der DBG 2013: Böden - Lebensgrundlage und Verantwortung, 07.-12.09.2013, Rostock.

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Kurzfassung

Bei der hydrothermalen Karbonisierung (HTC) wird Biomasse unter großem Druck (ca. 20 bar) und hoher Temperatur (180 – 230 °C) über mehrere Stunden mit Wasser erhitzt. Dabei entsteht ein torf- bis braunkohleähnliches Produkt, die HTC-Biokohle. Durch diesen Prozess können organische Abfälle, wie Klärschlamm, ohne Vortrocknung verwertet werden. Ähnlich der Biokohle aus Pyrolyse (Verschwelung bei > 350°C) wird auch für die HTC-Biokohle positive Effekte auf die Bodenfruchtbarkeit vor allem für sandige nährstoffarme Böden erwartet (erhöhte Nährstofffixierung und Wasserhaltefähigkeit). Ziel war es festzustellen, wie sich verschiedene Inkohlungsbedingungen (Temperatur, Verweildauer im Reaktor) der HTC-Biokohle auf das Pflanzenwachstum auswirken und mit Hilfe von NMR-Spektroskopie aufzuklären, welche funktionellen organischen Gruppen (die typisch für Klassen phytotoxischer Substanzen sind) bei gehemmten Wachstum vorhanden sind. In einem Säulenversuch mit Eiszapfen (Raphanus sativus spec. sativus) und lehmigen Sand als Ausgangsmaterial, wurden 4 verschieden hergestellte HTC-Biokohlen und eine Pyrolyse-Biokohle getestet. Bestimmt wurde der Ertrag und der Stickstoffgehalt in den Pflanzen, die Ammonium und Nitratkonzentration im Sickerwasser, sowie die Nährstoffe N, P, K, Mg und der pH-Wert im Boden. Der Ertrag unterschied sich stark je nach eingesetzter Biokohle. Pyrolyse-Biokohle und HTC-Biokohle welche bei erhöhter Temperatur hergestellt wurde, führten zu höheren Erträgen, während die anderen HTC-Biokohlen zu geringeren Erträgen im Vergleich zur Kontrolle führten. Die Qualität der HTC-Biokohlen ist folglich erheblich von den Prozessbedingungen während der Inkohlung abhähngig Es werden phytotoxische Substanzen vermutet, die bei höherer Temperatur abgebaut werden können. Die NMR-Spektren werden aktuell ausgewertet. Diese Eingrenzung ist eine Vorstufe zur Identifikation von phytotoxischen Einzelsubstanzen und dient gleichzeitg zum Verständnis, wie der HTC-Prozess die chemische Struktur des Ausgansmaterials umwandelt.

Eintragstyp:	Konferenz- oder Workshop-Beitrag ("Berichte der DBG")
Stichwörter:	HTC-Biokohle, Hydrothermale Karbonisierung, Inkohlungsbedingungen, phytotoxische Substanzen, NMR, Säulenversuch, Radies
Bereiche:	Kommissionen > Kommission II: Bodenchemie
Benutzer:	Sarah Schleicher
Hinterlegungsdatum:	21 Okt 2013 14:20
Letzte Änderung:	21 Okt 2013 14:20
URI:	https://eprints.dbges.de/id/eprint/944

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