Mengen organischer Düngemittel sowie Bedeutung der mit ihnen auf Flächen ausgebrachten Nährstoffgehalte unter besonderer Berücksichtigung von Stickstoff BGK, 2011 Quantitative Bedeutung von Stickstoff in organischen Düngemitteln Neben Unterschieden in der Wirkungsdynamik organischer Düngemittel ist im Hinblick auf den Regelungsbedarf der Düngeverordnung auch eine Betrachtung der mengenmäßigen Relevanz dieser Dünger von Bedeutung. Hierzu hat die BGK auf Basis der nachfolgend genannten Annahmen zum quantitativen Einsatz verschiedener organischer Düngemittel sowie Ergebnissen von Eigenschaften und Inhaltsstoffen der Dünger Berechnungen über die damit verbundenen Nährstofffrachten angestellt. Abbildung 1: Nährstoffmengen in organischen Düngemitteln 2011 (Angabe in t Nährstoff) 1.200.000 1.000.000 800.000 600.000 Gesamtstickstoff in t 400.000 lösl. Stickstoff in t Phosphat in t 200.000 0 1 Bundesgütegemeinschaft Kompost e. V. Stand 11.12.2013 Abbildung 1: Nährstoffmengen in organischen Düngemitteln 2011 (Angabe in t Nährstoff) Düngemittel Stickstoff Phosphor N-gesamt N-löslich P2O5-gesamt t t t Kompost 18.117 806 8.691 Gärprodukte (Kofermentation) 37.559 22.063 11.457 Klärschlamm 28.704 4.060 37.458 Gärprodukte (NawaRo) 352.704 182.185 116.543 Wirtschaftsdünger (tier. Herkunft) 968.086 533.339 542.344 Abbildung 2: Verteilung der Nährstoffmengen aus NawaRo-Gärprodukten unterteilt nach Nährstoffen tierischer Herkunft (Gülle) und pflanzlicher Herkunft (Energiepflanzen) (Angaben in t Nährstoff) 400.000 350.000 300.000 250.000 Tierischer Anteil 200.000 Pflanzlicher Anteil 150.000 100.000 50.000 0 N in t N lösl in t P2O5 in t 2 Bundesgütegemeinschaft Kompost e. V. Stand 11.12.2013 Datengrundlage und Herleitungen In Abbildung 1 „Nährstoffmengen in organischen Düngemitteln“ werden die in Deutschland anfallenden Mengen an organischen Düngemitteln mit ihren Nähstoffgehalten (Stickstoff, löslicher Stickstoff und Phosphat) verrechnet. Nachfolgend wird erläutert, welche Daten dabei zugrunde gelegt bzw. wie diese ermittelt und hergeleitet wurden. Wirtschaftsdünger 190.689.000 t flüssiger Wirtschaftsdünger, 1.665.000 t Hühnertrockenkot und 25.707.000 t Festmist (ohne HTK) fallen in Deutschland jährlich an [17]. Von den insgesamt 218.061.000 t Wirtschaftsdünger wurden 29 Mio. t Wirtschaftsdünger tierischen Ursprungs abgezogen, die in Vergärungsanlagen verarbeitet werden (Herleitung dieser Mengenangabe unter NawaRoGärprodukte). Somit bezieht sich die Angabe der Stickstoffmenge aus Wirtschaftsdüngern auf 189.061.000 Mio. t. Die rund 29 Mio. t tierischer Anteil im flüssigen Gärprodukt sind in der Säule zu NawaRo-Gärprodukten abgebildet. Für die Nährstoffgehalte der Wirtschaftsdünger wurden die Daten der Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen herangezogen [15]. Um eine Faustzahl für die in der Praxis stark untersetzten Angaben für Gülle einsetzen zu können, wurden die Nährstoffwerte für „Mischgülle“ herangezogen. Die Werte zu Stallmist beziehen sich auf den Mittelwert aus „Rind und Schwein“. Dabei wurden pauschal 10 % für den löslichen Stickstoff angesetzt. Nachfolgende Nährstoffwerte sind in kg/t Frischmasse angegeben Hühnertrockenkot: TM-Gehalt. 50 %, Gesamt-N 26,2, N-löslich: 9,4, Phosphat: 20,1 Mischgülle. TM-Gehalt: 7 %, Gesamt-N: 4,7, N-löslich : 3,1, Phosphat: 2,4 Stallmist TM-Gehalt: 23 %, Gesamt-N 6,4 , N-löslich: 0,64, Phosphat: 4,7 NawaRo-Gärprodukte In Deutschland werden auf 962.000 ha Energiepflanzen zum Einsatz in Biogasanlagen angebaut, davon 810.000 ha. Silomais [23]. Der durchschnittliche Silomaisertrag liegt bei 46,4 t FM/ha [22]. Gerundet wird für 1 Mio. ha Energiepflanzen ein Ertrag von 50 t FM/ha angenommen, woraus sich 50 Mio. t Input für Biogasanlagen ergeben. Zur Berücksichtigung von Silier- und Abbauverlusten werden 26 % abgezogen (nach [16]). Daraus ergeben sich 37 Mio. t pflanzliche Gärprodukte. Bei rund 200 Mio. t flüssigen Wirtschaftdüngern, die jährlich in Deutschland anfallen, werden ca. 15 % in Biogasanlagen verarbeitet, was einer Menge von 29 Mio. t Gärprodukten aus Wirtschaftsdüngern entspricht [16]. Der Berechnung wird somit eine Menge von 66 Mio. t Gärprodukte zugrunde gelegt (37 Mio. t pflanzlichen Ursprungs zzgl. 29 Mio. t tierischen Ursprungs = 66 Mio. t Gärprodukte). Hinweis: Von den 7.515 in Deutschland betriebenen Vergärungsanlagen sind 6.531 NawaRo Anlagen und 984 Anlagen, die auch Bioabfälle vergären [9]. Daraus ergibt sich eine durchschnittliche Gärrestmenge pro NawaRo-Biogasanlage von ca. 10.000 t. 3 Bundesgütegemeinschaft Kompost e. V. Stand 11.12.2013 Gärprodukte (Bioabfall vergärende Anlagen) Laut Statistischem Bundesamt werden ca. 3 Mio. t (2.965.800 t) Gärrückstände von Bioabfall vergärenden Anlagen abgesetzt [9]. In dieser Erhebung (veröffentlicht in 2011) sind nur die dem Abfallrecht direkt unterliegenden Stoffströme erfasst. Aus Abbildung 3.. geht die Verteilung der Inputmengen der in der Gütesicherung organisierten isierten Vergärungsanlagen (120 (120 von 984 genehmigten Abfallanlagen) hervor. Demnach unterliegen rund 40 % der eingesetzten eingesetzten Ausgangsmaterialien dem Abfallrecht (Biotonne, Fettabscheider und anteilig sonstigen Abfälle), somit mutmaßlich 60 % der Inputmengen der Restabfall vergärenden Anlagen nicht in der Statistik des Bundesamtes erfasst wurden. Abbildung 3: Inputstoffe fe Bioabfall vergärender Anlagen in 2012 [28] Gülle/Stallmist Sonstige Bioabfälle 11,7% 28% 14,4% Biotonne 12,2% 6% Fettabscheiderinhalte 16,8% Energiepflanzen 1,4% überlagerte Lebensmittel Speisereste Daraus wird geschlossen, dass rund 7,5 Mio. t Gärprodukte anfallen, die bei der Berechnung der in Deutschland anfallenden Nährstoffmengen aus Kofermentationsanlagen angesetzt werden. 4 Bundesgütegemeinschaft Kompost e. V. Stand 11.12.2013 Kompost Nach Angaben des Statistischen Bundesamtes 2011 werden in Deutschland insgesamt 7.522.500 t Bioabfall zu rund 3.514.400 t Biogut- und Grüngutkompost verarbeitet. Davon finden 2.218.000 t ihre Anwendung in der Landwirtschaft [9]. Durchschnittswerte der Nährstoffgehalte resultieren aus der Auswertung gütegesicherter Komposte (Tabelle 1). Klärschlamm Insgesamt werden in Deutschland 567.187 t Klärschlamm Trockenmasse in der Landwirtschaft eingesetzt [9]. Zugrundegelegt sind Nährstoffgehalte von drei Klärschlammsorten (flüssig, fest, kalkstabilisiert). Die Gewichtung hinsichtlich ihrer zu berücksichtigenden Anteile beruht auf einer Expertenschätzung (basierend auf [14]). Danach wurde eine Gewichtung von 20 % Flüssigschlamm, 50 % entwässertem Klärschlamm und 30 % kalkstabilisiertem Schlamm vorgenommen. Die in Tabelle 6 genannten Angaben für die 3 Klärschlammsorten wurden entsprechend zusammengefasst. Bei einem mittleren Gehalt von 22 % TM ergibt sich für Stickstoff ein Gehalt von 50 kg/t Trockenmasse, für den löslichen N-Anteil 7,1 kg/t Trockenmasse und für Phosphat 66 kg/t Frischmasse. Inhaltsstoffe Den Berechnungen zu Abbildung 1 „Nährstoffmengen in organischen Düngemitteln“ wurden Nährstoffgehalte zugrunde gelegt, die in den RAL-Gütesicherungen der Bundesgütegemeinschaft Kompost für Gärprodukte, Kompost und NawaRo-Gärprodukte ermittelt wurden. Letztere Werte sind mit Literaturwerten abgeglichen [10, 11, 12, 13] und können nach Ermessenslage als repräsentativ gelten. Bei den Daten zu Klärschlamm wurden Daten aus Niedersachsen herangezogen. 5 Bundesgütegemeinschaft Kompost e. V. Stand 11.12.2013 Tabelle 1: Nährstoffgehalte von gütegesicherten Komposten in 2010-2012 (n = 8.234 Proben) Kompost Nährstoff Median (90%-Perc.) Stickstoff gesamt in % TM 1,35 (1,88) Stickstoff gesamt in kg/ t FM 8,2 (12,4) N löslich (NO3+NH4-N) in kg/ tFM 0,4 (1,0) N anrechenbar (Nlsl.+5% Norg) in kg/t FM 0,78 (1,51) Phosphor (P2O5) gesamt in % TM 0,64 (1,02) Phosphor (P2O5) gesamt in kg/t FM 3,9 (6,6) Organ. Substanz (Glühverlust) in % 37,7 (51,2) C/N Verhältnis 16,02 (23,3) Humus-C in kg/ t FM 64,2 (88,7) 6,5 (8,9) N in Humus in kg/t FM Tabelle 2: Nährstoffgehalte von gütegesicherten flüssigen Gärprodukten in 2010-2012 (n = 2.016 Proben) Flüssige Gärprodukte Nährstoff Median (90%-Perc.) Stickstoff gesamt in % TM 11,44 (19) Stickstoff gesamt in kg/ t FM 5 (7) N löslich (NO3+NH4-N) in kg/ tFM 2,94 (4,55) N anrechenbar (Nlsl.+5% Norg) in kg/tFM 3 (4,6) Phosphor (P2O5) gesamt in % TM 3,57 (5,6) Phosphor (P2O5) gesamt in kg/t FM 1,5 (2,6) Organ. Substanz (Glühverlust) in % 61,3 (73,4) C/N Verhältnis 3,2 (8) Humus-C in kg/ t FM 4,7 (10,9) 6 Bundesgütegemeinschaft Kompost e. V. Stand 11.12.2013 Tabelle 3: Nährstoffgehalte (Median u. 90% Perc.) von gütegesicherten festen Gärprodukten in 2010-2012 (n = 155 Proben) Feste Gärprodukte Nährstoff Median (90%-Perc.) Stickstoff gesamt in % TM 2,7 (4,6) Stickstoff gesamt in kg/ t FM 8,5 (23,8) N löslich (NO3+NH4-N) in kg/ tFM 0,8 (2,5) N anrechenbar (Nlsl.+5% Norg) in kg/tFM 1,5 (3) Phosphor (P2O5) gesamt in % TM 1,64 (3,7) Phosphor (P2O5) gesamt in kg/t FM 5,4 (17,7) Organ. Substanz (Glühverlust) in % 56,1 (79) C/N Verhältnis 13,5 (19,3) Humus-C in kg/ t FM 38,4 (72,4) N in Humus in kg/t FM 3,9 (12,4) Tabelle 4: Nährstoffgehalte (Median u. 90% Perc.) von gütegesicherten flüssigen NawaRo-Gärprodukten in 2010-2012 (n = 157 Proben) Flüssige NawaRo-Gärprodukte Nährstoff Median (90%-Perc.) Stickstoff gesamt in % TM 8 (11,8) Stickstoff gesamt in kg/ t FM 5,4 (8,1) N löslich (NO3+NH4-N) in kg/ tFM 2,8 (4,2) N anrechenbar (Nlsl.+5% Norg) in kg/tFM 2,9 (4,3) Phosphor (P2O5) gesamt in % TM 2,7 (4,5) Phosphor (P2O5) gesamt in kg/t FM 1,8 (3,2) Organ. Substanz (Glühverlust) in % 73,8 (79) C/N Verhältnis 5,3 (7,8) Humus-C in kg/ t FM 8,7 (12,9) 7 Bundesgütegemeinschaft Kompost e. V. Stand 11.12.2013 Tabelle 5: Nährstoffgehalte (Mittelwerte ) von gütegesicherten Klärschlämmen im Jahr 2012 (n = 251) Klärschlamm Nährstoff flüssig entwässert Kalkstabilisiert Stickstoff gesamt in % TM 5,67 5,1 2,73 Stickstoff gesamt in kg/ t TM 56,7 51 27,3 NH4-N in kg/ t TM 13,6 8,7 2,5 Phosphat (P2O5) gesamt in % TM 4,5 7,97 3,8 Phosphat (P2O5) gesamt in kg/t TM 45 79,7 38 Organ. Substanz (Glühverlust) in % 62,1 60,5 39,7 C/N Verhältnis 6,8 7,3 8,7 Tabell 6: Nährstoffgehalte von Klärschlamm in Niedersachsen (2012, Auskunft) Klärschlamm Nährstoff 1 flüssig (n= 410) entwässert (n = 128) kalkstabilisiert Gewichtet und (n= 159) gemittelt Stickstoff gesamt in kg/ t TM 70,5 54,1 31,4 50,6 NH4-N in kg/ t TM 12,7 7,76 2,43 7,1 Phosphat (P2O5) gesamt in kg/t TM 71,3 76,1 45,6 66,0 Trockenmasse in % 4,18 23,4 31,6 22 1: Gewichtung von 20 % Flüssigschlamm, 50 % entwässertem und 30 % kalkstabilisiertem Klärschlamm 8 Bundesgütegemeinschaft Kompost e. V. Stand 11.12.2013 Quellenverzeichnis [1] Preger, A.; Welp, G.; Marquardt, U.; Koleczek, B.; Amelung, W. Humusgehalte in nordrhein-westfälischen Ackerböden, Bonner Bodenkundliche Abhandlungen Band 45, INRES – Bodenwissenschaften Bonn, 2006 [3] Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz NRW (MKULNV), Ingenieurbüro Feldwisch, Landesamt für Natur-, Umwelt- und Verbraucherschutz NRW (Fachbereich 32, LANUV) NRW (Referate IV-4, VII B-1), Klimawandel und Boden – Auswirkungen der globalen Erwärmung auf den Boden als Pflanzenstandort, 2011 [4] Amlinger, F., S. Peyr, P. Dreher, Kenntnisstand zur Frage des Stickstoffaustrags in Kompost-Düngungssystemen, Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, 2003 [5] Haber, N., R. Kluge, B. Deller, F. Flaig, E. Schulz, J. 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Stand 11.12.2013 [13] Landwirtschaftkammer Niedersachsen, Mitteilung zu Phosphat und Stickstoffgehalten in Flüssigschlamm, kalkstabilisiertem Trockenschlamm, polymerem Trockenschlamm, 2013 (Erhalten über DWA, Verwendung der Daten in der Mengenstatistik zu Nährstoffen aus organischen Dünger in Deutschland) [14] Duth, A.; Schaum, Ch.; Meda, A.; Wagener, A.; Hartmann, K.-H.; Jardin, N.; Knopp, J.; Otte-Witte, R. 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