Forscher aus Illinois entwickeln eine Pilzbehandlung, um Abwasser in Dünger umzuwandeln
In Urbana, Illinois, entwickeln Forscher der University of Illinois Urbana-Champaign einen nachhaltigen Ansatz zur Düngemittelproduktion, bei dem organische Abfälle genutzt werden. Durch zwei innovative Studien hat das Team das Potenzial einer Pilzbehandlung untersucht, um Abwasser aus der hydrothermischen Verflüssigung (HTL) in einen brauchbaren Dünger für landwirtschaftliche Nutzpflanzen umzuwandeln.
Hydrothermale Verflüssigung ist ein Prozess, der feuchte Biomasse wie Schweinemist oder Lebensmittelabfälle unter Hochtemperatur- und Hochdruckbedingungen in Biorohöl umwandelt. Bei diesem Prozess entsteht ein Nebenprodukt, das als hydrothermale Verflüssigungsphase (HTL-AP) bekannt ist und typischerweise wertvolle Nährstoffe enthält, die in organischen Formen eingeschlossen sind, die für Pflanzen nicht leicht zugänglich sind, und die auch giftige Schwermetalle enthalten können.
Paul Davidson, außerordentlicher Professor am Fachbereich Agrar- und Biotechnik, erklärte: „Während HTL-AP Nährstoffe enthält, die sich positiv auf die Düngung auswirken, müssen die organischen Stickstoffverbindungen in Formen wie Ammoniak oder Nitrat zerlegt werden, die Pflanzen absorbieren können und giftig sind.“ Bauteile müssen entfernt werden.“
Die erste Studie, die von der damaligen Masterstudentin Vitória Leme geleitet wurde, konzentrierte sich auf den Einsatz von Trametes versicolor, einer Art Weißfäulepilz, zur Behandlung des HTL-AP. Die Ergebnisse zeigten, dass die dreitägige Behandlung des Abwassers mit diesem Pilz die Konzentrationen von Nitrat und Ammoniak deutlich erhöhte.
Nach Lemes Abschluss setzte die Studentin Karla Lopez die Forschung fort. In der zweiten Studie kombinierte sie die Pilzbehandlung mit einem bakteriellen Nitrifikationsprozess, um Ammoniak weiter in Nitrat umzuwandeln und so eine 17-fache Erhöhung der Nitratkonzentration zu erreichen.
Lopez betonte, dass optimale Ergebnisse erzielt würden, wenn die Mikroorganismen in Wasser mit einem pH-Wert von 6 bis 7,5 gehalten würden. Sie bemerkte: „Unsere Ergebnisse legen auch nahe, dass der Pilz nicht nur bei der Nährstoffrückgewinnung hilft, sondern auch eine Rolle bei der Entgiftung des Abwassers spielt.“
Aufbauend auf diesen vielversprechenden Ergebnissen erforscht Davidsons Team nun die Verwendung dieses aufbereiteten Abwassers für den Anbau von Hydrokulturen mit dem Ziel, ein Kreislaufwirtschaftsmodell zu etablieren, das den Bedarf an Ferntransporten feuchter Biomasse minimiert. Er stellt sich vor, dieses Behandlungssystem in der Nähe von Schweinefarmen oder ähnlichen landwirtschaftlichen Betrieben zu integrieren, um den Prozess von der Abfallerzeugung bis zur Düngemittelausbringung zu rationalisieren.
Die vom USDA National Institute of Food and Agriculture unterstützte Forschung stellt einen bedeutenden Schritt zur Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe bei der Düngemittelproduktion und zur Verbesserung der Nachhaltigkeit landwirtschaftlicher Praktiken dar.
