Zum Weltbodentag 2018

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.

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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.

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.

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