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Ureasehemmstoffauswirkung im Grundwasser

Auswirkungen von Ureasehemmstoffen im Grundwasser

Entsprechend der Fassung der Düngeverordnung vom 26. Mai 2017 darf Harnstoff als Düngemittel ab dem 1. Februar 2020 zur Düngung nur noch aufgebracht werden, soweit ihm ein Ureasehemmstoff zugegeben ist oder unverzüglich, jedoch spätestens innerhalb von vier Stunden nach der Aufbringung eingearbeitet wird. Hierfür sind laut der Düngemittelverordnung vom 05. Dezember 2012 zwei Stoffe bzw. Stoffgemische zugelassen. Informationen zur Wechselwirkung mit der Mikrobiologie sowie zum Abbau- oder Verlagerungsverhalten der einzelnen Ureasehemmstoffe sind bislang nur unzureichend dokumentiert. Um diese Wissenslücke zu schließen, sollen Versuche im Feld- und Labormaßstab durchgeführt werden. Im Feld werden in zwei Wasserschutzgebieten Bodenproben von Ackerflächen entnommen, die mit Harnstoff mit und ohne Ureasehemmstoff gedüngt wurden. Diese Proben werden hinsichtlich summarischer mikrobiologischer Parameter (Kulturverfahren) und auf Ureasehemmstoffe untersucht. Parallel sollen in Lysimeterversuchen im Labor unterschiedliche Ureasehemmstoffe bei gleichen Bedingungen eingesetzt werden. Das anfallende Sickerwasser wird auf die eingesetzten Ureasehemmstoffe und die entsprechenden mikrobiologischen Parameter analysiert. Ziel ist es, die Wechselwirkungen zwischen Ureasehemmstoffen und Mikrobiologie näher zu charakterisieren. Weiterhin sollen die generelle Beimischung geprüft und Empfehlungen zur Auswahl eines geeigneten Ureasehemmstoffes mit möglichst geringer Grundwassergefährdung gegeben werden. Die aussagekräftigsten Parameter zur Standorteinschätzung sollen identifiziert und daraus eine übertragbare Monitoringstrategie abgeleitet werden. Diese Betrachtungen beinhalten neben den Auswirkungen der betrachteten Ureasehemmstoffe auf die Mikrobiologie und dem Abbau der Stoffe durch Mikroorganismen auch die Bewertung einer möglichen Reduzierung klimarelevanter Gase.

Projektdaten

Projektnummer 2020-13
Projektart Forschung und Studien
Projektträger bnNETZE GmbH & Co. KG
Laufzeit 01.05.2020 - 30.10.2022
Zuschuss 131.969€

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Keramische Membranen für die rückstandsminimierte Herstellung von Kalkwasser
Freiburg

Kalkwasserherstellung mit Keramikmembranen

Pro Jahr versorgt das Wasserwerk Ebnet die Freiburger mit mehr als neun Millionen Kubikmetern Trinkwasser. Das Wasser aus dem Schwarzwald ist natürlich reich an Kohlensäure und wird deshalb bisher durch Zugabe von Kalkwasser chemisch entsäuert. Beim Mischen von Kalkmilch und Rohwasser fällt jedoch ein Sediment aus ungelösten Kalkhydratteilchen an. Das Sediment gelangt in ein Absetzbecken, wo sich die Kalkteilchen weiter vom Wasser absetzen. So entstehen pro Jahr 4.700 Tonnen Abwasser und 500 Tonnen Sediment, die aufwändig entsorgt werden müssen. Zusammen mit dem Karlsruher Technologiezentrum Wasser erprobt bnNETZE als Betreiber des Wasserwerks deshalb keramische Membranen, um Kalkwasser herzustellen. Das Projekt analysierte zwei Szenarien: Das erste ergänzt die bestehende Struktur um eine Filteranlage für das Kalksegment. Die Anlage mischt das Segment erneut mit Rohwasser und filtert es anschließend durch eine Keramikmembran, so dass erneut Kalkwasser entsteht. Dabei nimmt der Anteil an Sediment kontinuierlich ab, bis schließlich ein unlöslicher Rest übrig bleibt. Im zweiten Szenario erprobten die Betreiber eine Anlage, die Kalkmilch aus Weißfeinkalk herstellt. Weißfeinkalk hat ein geringeres Volumen als das bisher verwendete Kalkhydrat, ist damit ressourcenschonender und spart Transportkosten. Auch bei dieser Anlage filtern keramische Membranen die Kalkmilch, um so trübstofffreies Kalkwasser zu erhalten. Im Laufe des Projektes ermitteln die Experten unter anderem die chemische Zusammensetzung der verschiedenen Wasser- und Kalkgemische, die optimale Betriebsdauer verschiedener Filterprozesse und bei welcher Wassertemperatur die Membranen am effizientesten arbeiten. Beide Verfahren schonen die natürlichen Kalkressourcen, reduzieren die Menge an Kalksegment und Abwasser stark und verringern somit auch Transportkosten und CO2-Emissionen. Die Daten des Ebneter Projektes dienen als Grundlage, um keramische Membranen zukünftig deutschlandweit in Wasserwerken zu verwenden. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Bei der Kalkwasserherstellung führt die Vorbehandlung des Lösewassers mit Umkehrosmose und mechanischer Entsäuerung zu einem deutlich geringeren Sedimentan-fall gegenüber der derzeitigen Vorgehensweise mit unbehandeltem Rohwasser. Die Abtrennung unlöslicher Bestandteile aus dem Kalkwasser durch Mikro- oder Ultrafiltrationsmembranen erlaubt ein kompaktes Anlagendesign und einen hohen Automatisierungsgrad. Fouling wird begrenzt durch einen angepassten Flux und Spülungen mit Filtrat, teilweise unter Zugabe von Salzsäure. Das neuartige Verfahrenskonzept basiert auf Kreislaufführung und nutzt dadurch den angelieferten Kalk weitestgehend aus. Während der Pilotversuche wurde gegenüber dem derzeitigen großtechnischen Betrieb der Anfall von Sediment um 80 % und der Anfall von Abwasser um 100 % vermindert.