Der Boden - unsere Lebensgrundlage

Der Boden ist mehr als nur die oberste Schicht der Erdkruste. Er ist Lebensspender, Rohstofflieferant und Wasserspeicher in einem. Ein Grund mehr, diese wichtige Ressource zu schützen.

Zum Weltbodentag 2018

Unser Boden – eine wertvolle Ressource

Am 5. Dezember ist Weltbodentag. Unsere Böden sind die Grundlage für die Nahrungsmittelproduktion, sie filtern und speichern Wasser und enthalten wertvolle Nähr- und Rohstoffe. Über 90 Prozent der Nahrungsmittelherstellung hängen direkt vom Boden ab (Quelle: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft). Ihn zu schützen, ist daher nicht nur Umweltschutz, sondern sichert auch die Lebensgrundlage künftiger Generationen. Auch in der Forschungsarbeit der Fraunhofer-Projektgruppe IWKS spielt der Boden eine wichtige Rolle. Wir zeigen anhand ausgewählter Projekte, wie Forschung einen Beitrag für mehr Boden- und damit Umweltschutz leisten kann.

© Adobe Stock

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Phosphor ist für unseren Körper ein wichtiger Mineralstoff. So ist er für die Stabilität der Knochen, für die Energiegewinnung aber auch für den Zellaufbau essenziell. Wir nehmen Phosphor vor allem als Phosphat über unsere Nahrung auf – vorwiegend Pflanzen. Diese wiederum beziehen Phosphor aus dem Boden. Üblicherweise sind die Böden arm an Phosphor, weshalb für eine intensivere Landwirtschaft Phosphor extern als Dünger zugesetzt werden muss. Doch woher stammt er eigentlich?

Der Großteil des Phosphors stammt aus fossilen Vorkommen und ist daher eine endliche Ressource. Die größten Abbauländer sind Marokko, China und Algerien (Quelle: Statista, Februar 2018). Da Phosphor so essenziell für die Ernährung der Weltbevölkerung ist, ist es umso wichtiger, diesen wertvollen Nährstoff aus Abfallströmen zurückzugewinnen. Die Bundesregierung hat dazu die bestehende Klärschlammverordnung nochmals angepasst. Kläranlagenbetreiber ab einem Einwohnerwert von 50.000 müssen bis 2032 Konzepte zur Phosphorrückgewinnung umgesetzt haben. Die Fraunhofer-Projektgruppe IWKS forscht daher an neuen, innovativen Verfahren zur Phosphorrückgewinnung. Dabei kommen verschiedenste Technologien zum Einsatz wie beispielsweise eine Membrananlage zur Nährstoffrückgewinnung aus Prozesswasser beim Recycling von Babywindeln oder auch bordotierte Diamantelektroden, die nicht nur Phosphate zurückgewinnen, sondern gleichzeitig auch den Abbau von Schadstoffen ermöglichen.

Mehr zu Forschung im Bereich Nährstoffrückgewinnung.

Aktuelle Projekte zum Thema Phosphor

 

Embraced - Von der Babywindel zum Rohstoff

Jedes gewickelte Baby verursacht im Laufe seiner Wickelperiode rund eine Tonne Müll. Ein beträchtlicher Anteil an städtischem Hausmüll, der nicht biologisch abbaubar ist und bis zu mehreren Hundert Jahren in der Mülldeponie verweilt. Auch Inkontinenzprodukte durch Erwachsene und nicht zuletzt auch Sanitärprodukte von Frauen.  

 

PRIL - Vom Phosphorrecyclat bis zum Langzeitdünger

Die Herstellung von Phosphatdünger von Schlammschlacke ist das Ziel der Forschungsprojektes PRIL. Daneben wird wiedergewonnenes Phosphat auf der Basis des biochemischen P bac-Verfahrens zu einem markt- und in der industriellen Graduierung aufgesetzten Dünger entwickelt.

 

ElPhoDia - Phosphorabtrennung und -rückgewinnung mittels Diamantelektroden

Ziel des Projekts ist die Entfernung von komplexen Phosphorverbindungen aus industriellen Prozessabwässern bei gleichzeitiger Phosphorrückgewinnung durch den Einsatz von bordotierten Diamantelektroden und geeigneten Fällungs- oder Adsorptionsmitteln.

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Kunststoff oder Plastik ist schon lange kein reines Recycling-Thema mehr. Sogenanntes Mikroplastik kann direkt – beispielsweise über Kosmetikartikel –, beim Gebrauch von Kunststoffartikeln oder durch Zerfall von Kunststoffabfall in der Umwelt entstehen.

Dabei kann sich Mikroplastik über verschiedenste Wege im Boden anreichern, u.a. über Klärschlamm. Mit voranschreitendem Zerfall der Partikel gelangen sie in immer mehr Organismen – von Fischen und Meeresfrüchten bis hin zu Wurzeln von Pflanzen und damit in den Nahrungskreislauf.

Die Forscher der Fraunhofer-Projektgruppe IWKS arbeiten an biobasierten und biologisch abbaubaren Alternativen zu herkömmlichen Kunststoffen. So beschäftigen sich die Wissenschaftler unter anderem mit der Entwicklung von nachhaltigen Beschichtungen für Düngerkörner, die so nicht nur den Eintrag von Mikroplastik in die Böden vermindern, sondern auch über funktionale Eigenschaften wie die kontrollierte Abgabe von Nährstoffen verfügen.

Aktuelle Informationen und Projekte zum Thema Bioplasik

 

Positionspapier Bioplastik

Biokunststoff oder auch Bioplastik wird oft mit nachhaltigen und umweltfreundlichen Verpackungen in Verbindung gebracht. Jedoch ist Bioplastik nicht gleich Bioplastik. Und hat Biokunststoff das Potenzial, konventionellen Kunststoff als nachhaltige Alternative zu ersetzen?

 

Hochleistungs-Biomasse-extrahierte funktionelle Hybrid-Polymer-Beschichtungen

Das Hyperbiocoat-Projekt zielt darauf ab, eine biobasierte und biologisch abbaubare Beschichtung für biobasierte Verpackungen zu entwickeln, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Ein zweites Ziel ist die Entwicklung der Verarbeitungstechnologie, um diese Beschichtung über eine breite Palette von starren und flexiblen Verpackungen aufzutragen.

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Intensiv genutzte landwirtschaftliche Flächen bestehen aus Gründen der Effizienz häufig aus Monokulturen einer einzigen Nutzpflanze. Um den Ertrag zu maximieren, werden in der Folge häufig Nährstoffe und Pestizide eingesetzt. Monokulturen haben dabei einen negativen Einfluss auf die Biodiversität, beispielsweise bei Vogelarten. Laut Bundesumweltministerium wurden 2016 in Deutschland rund 2,4 Millionen Hektar Fläche landwirtschaftlich genutzt. Darauf entfallen rund 1,45 Millionen Hektar auf den Anbau von Energiepflanzen wie Mais oder Raps. Im Fall von Energiepflanzen stehen diese Flächen nicht mehr für die Lebensmittelproduktion zur Verfügung. Um diesen Aspekt von Anfang an zu berücksichtigen, entwickeln die Wissenschaftler der Fraunhofer-Projektgruppe IWKS biobasierte und bioabbaubare Beschichtungen für Biokunststoffe auf Basis von Lebensmittelabfällen. So kann beispielsweise Hemicellulose als Rohstoff für Beschichtungen aus Rückständen der Saftherstellung aus Himbeeren oder Äpfeln gewonnen werden. Dies hat gleich zwei Vorteile: Die Lebensmittelerzeugung wird nicht beeinflusst und als Abfallstoff ist der Rohstoff auch günstig und daher sehr effizient einzusetzen.

Lesen Sie mehr zum Thema biobasierte Rohstoffe.

Aktuelle Projekte zum Thema Lebensmittelabfälle statt Nutzpflanzen-Monokultur

 

Hochleistungs-Biomasse-extrahierte funktionelle Hybrid-Polymer-Beschichtungen

Das Hyperbiocoat-Projekt zielt darauf ab, eine biobasierte und bioabbaubare Beschichtung für biobasierte Verpackungen zu entwickeln, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Ein zweites Ziel ist die Entwicklung der Verarbeitungstechnologie, um diese Beschichtung über eine breite Palette von starren und flexiblen Verpackungen aufzutragen.