Neuartige Technologie für die grüne Landwirtschaft der nächsten Generation
Die Nährstoffbelastung ist eine der drängendsten ökologischen Herausforderungen in der Landwirtschaft. Stickstoff- und Phosphorüberschüsse aus Dung, Gülle und anorganischen Düngemitteln sorgen für eine Überdüngung der Böden und für eine Verschmutzung von Wasser und Luft, was zum Verlust der biologischen Vielfalt, zu Eutrophierung und zum Klimawandel beiträgt. Das Projekt ECONUTRI(öffnet in neuem Fenster) geht dieses Problem mit 24 Technologien und naturbasierten Lösungen an, die Stickstoff- und Phosphorverluste aus dem Boden minimieren oder sogar beseitigen. Die Ergebnisse stehen im Einklang mit dem Ziel des europäischen grünen Deal, die Nährstoffverluste bis 2030 um 50 % zu reduzieren.
Nährstoffverluste eindämmen
Seit seinem Start im Jahr 2022 hat das Projekt erfolgreich 10 verschiedene Technologien entwickelt und validiert, die Stickstoff- und Phosphorverluste aus organischen Bioabfällen verringern sollen. „Eine wichtige Errungenschaft ist die systematische Erfassung aller kritischen Phasen der Nährstoffverluste entlang der landwirtschaftlichen Produktions- und Bioabfallbewirtschaftungskette, einschließlich der Lagerung von Mist und Gülle, anaeroben Vergärung, Trennung von Gärrückständen, Kompostierungsprozesse und Bodenausbringung“, erklärt Dimitrios Savvas, Professor an der landwirtschaftlichen Universität Athen (AUA), die das Projekt koordiniert. „Mit diesem integrierten Ansatz zeigen wir, dass Nährstoffemissionen erheblich reduziert werden können, während gleichzeitig Nährstoffe aus Biomasseabfällen wiedergewonnen, stabilisiert und durch Umwandlung in agronomisch wertvolle Produkte aufgewertet werden.“ Die wichtigsten Ergebnisse im Hinblick auf die Bewirtschaftung der in Ställen anfallenden Biomasse sind unter anderem die Ansäuerung von Tiergülle mit Schwefel zur Verringerung der Ammoniakemissionen – einschließlich einer erfassten Verringerung zwischen 30 und 35 % bei der Lagerung und Kompostierung –, während parallel dazu die Stickstoffbindung verbessert wurde. Mittels Struvit-Fällung aus der flüssigen Fraktion des natürlichen Gärrückstands wurden ebenfalls hohe Nährstoffrückgewinnungseffizienzen erreicht, insbesondere für Phosphor und Ammonium, bei Rückgewinnungsraten von bis zu 92 % für Phosphat und 66 % für Ammonium. Zu den weiteren Erfolgen zählen eine verbesserte Nährstoffstabilisierung während der Kompostierung mit ausgewählten nützlichen Mikrobeninokula und die Korrektur unausgewogener Stickstoff-/Phosphorverhältnisse in aus Bioabfällen gewonnenen Düngemitteln – ein kritisches Problem in Regionen mit hoher Viehdichte. Zur Verringerung der Nitrat- und Phosphorverluste aus Düngemitteln entwickelt ECONUTRI neun neuartige Technologien. Hierzu gehören das vom AUA-Team entwickelte Entscheidungshilfesystem (DSS) NUTRISENSE, das von der Universität Almería entwickelte DSS Veg-Sys und das von Wageningen University & Research entwickelte virtuelle Lysimeter. Die drei von ECONUTRI eingesetzten Entscheidungshilfesysteme sollen Landwirtschaftsbetriebe dabei unterstützen, durch eine daten- und sensorgesteuerte Nährstoffbewirtschaftung wirtschaftlich sinnvolle und umweltfreundliche Düngeverfahren für in der Erde und ohne Erde angebaute Nutzpflanzen anzuwenden. Durch die dynamische Anpassung des Düngemitteleinsatzes an den Pflanzenbedarf trugen die drei DSS im Zuge von Pilotversuchen zu einem erheblich reduzierten Wasser-, Stickstoff- und Phosphoreinsatz bei, der sich bei in der Erde angebauten, via NUTRISENSE-Entscheidungshilfesystem bewirtschafteten Gurkenpflanzen auf 45 beziehungsweise 54 % belief. Darüber hinaus verbesserte das betreffende Entscheidungshilfesystem den Stickstoff- und Phosphoreinsatz bei erdlosen Gurkenpflanzen in zwei aufeinanderfolgenden Jahren um 16 bis 21 % beziehungsweise 5 bis 46 %. Insgesamt zeigten die Technologien eine erhebliche Reduktion im Hinblick auf Bewässerung und Düngemitteleinsatz sowie eine Steigerung der Wasser- und Nährstoffeffizienz.
Die Emissionen reduzieren
Acht Instrumente und Technologien von ECONUTRI waren auf die Abschwächung von Treibhausgas- und Ammoniakemissionen in Ställen, in Güllelagern und auf Feldern ausgerichtet. In Milchviehställen sorgten Biokohle und eine häufige Bodenreinigung für die Reduktion von Ammoniakemissionen, wohingegen in Schweineställen ein häufiges Entmisten der Grube die Methanemissionen senkte. Bei der Lagerung und Kompostierung von Dung wies die Behandlung mit Biokohle, insbesondere mit Nano-Biokohle, ein erhebliches Potenzial zur Reduktion von Stickstoffverlusten auf. Außerdem wurden Düngemittelalternativen und -zusätze auf Ackerflächen, in variablen Anbausystemen und in Gewächshäusern erprobt, was zu messbaren Reduzierungen der Ammoniak- und Stickstoffoxidemissionen zwischen 20 und 60 % führte. Im Fokus von ECONUTRI (Innovative concepts and technologies for ECOlogically sustainable NUTRIent management in agriculture aiming to prevent, mitigate and eliminate pollution in soils, water and air) steht nun die Integration der Instrumente in ein kohäsives Nährstoffbewirtschaftungssystem und die Maßstabsvergrößerung der Technologien für den kommerziellen Einsatz. „Ein nächster Schritt besteht darin, die Instrumente Landwirtschaftsbetrieben vollständig zur Verfügung zu stellen und zugänglich zu machen“, erklärt Savvas. Auf diese Weise unterstützt das Projekt eine geringere Abhängigkeit von mineralischen Düngemitteln und landwirtschaftliche Systeme mit einer größeren Widerstandsfähigkeit gegen Marktschwankungen. Wenn Sie an einer Vorstellung Ihres EU-finanzierten Projekts als „Projekt des Monats“ interessiert sind, schreiben Sie uns bitte eine E-Mail an editorial@cordis.europa.eu und teilen Sie uns mit, warum!
