Vermeidung von Treibhausgasen durch Regenwürmer?
Ziele:
• Entsorgung von Tiermist und Verhinderung von Nitratanreicherungen im Grundwasser
• Verhinderung der Treibhausgasentwicklung (insbesondere Distickstoffmonoxid sowie Methan) durch schnelle Umwandlung von Tiermist (hauptsächlich Pferdemist) zu Wurmhumus
• Produktion eines natürlichen Düngemittels (Bodenverbesserer)
Motivation und Ausgangslage
Bereits seit Frühjahr 2015 werden von uns unterschiedliche Biomüll-Verwertungsstationen betrieben und kontinuierlich neue Techniken ausprobiert (siehe dazu auch: http://www.noz.de/lokales/melle/artikel/607005/westerhausener-stellt-begehrten-humus-her#gallery&0&0&607005 sowie https://schrotundkorn.de/ernaehrung/lesen/unter-dem-asphalt.html ). Mittlerweile liegt der Fokus auf der Wiederverwertung und „Veredelung“ von Tiermist des von uns betriebenen kleinen Gnadenhofes Brödel Melle ( http://gnadenhof-melle.de ). Hierzu wird mittlerweile auf ca. 30 m² eine Wurmkompostieranlage betrieben.
Sinnvolle Wurmkompostierung
Die Thematik „Wurmzucht“ bzw. „Wurmkompostierung“ ist ein Bereich, welche auch im Jahre 2017 noch oftmals (zu Unrecht) belächelt wird. Dabei genießt dieser Sektor etwa seit den 70er Jahren insbesondere im Bio-/Öko-Landbau eine hohe Beachtung. In der Wissenschaft existieren mittlerweile Publikationen im vierstelligen Bereich zu diesem Thema. Schon Charles Darwin hob den expliziten Nutzen dieser Tiere für einen gesunden Boden hervor.
Abgesiebter Wurmhumus
Bei Graff ist zu lesen:
„Es besteht kein Zweifel, dass man Regenwürmer in vielerlei Weise nutzbringend einsetzen oder verwerten kann und dass sie geeignet sind, nach den Bienen ein weiteres Nutztier unter den Wirbellosen zu werden.“
(Graff 2003, S.4)
Dennoch werden sog. „Vermikulturen“ trotz einer massiven Bodendegradation und hoher Treibhausgase in der Landwirtschaft noch nicht breitenwirksam eingesetzt.
Austritt von Treibhausgasen
Schädliche Treibhausgase
entstehen bekanntermaßen durch unterschiedliche Wirtschaftszweige bzw. gesellschaftliche Verhaltensweisen. Ein nicht zu unterschätzender Sektor im Stadt- bzw. Gemeindegebiet von Melle ist der Sektor der Pferdehaltung. Gemäß Meller Kreisblatt vom 16.09.2016 befinden sich im Umkreis von Melle über 40 Reiterhöfe. Wissenschaftlich belegt ist, dass trotz partieller Verwendung in Biogasanlagen, die Entsorgung des anfallenden Pferdemistes oftmals ein Problem darstellt.
„Da die Pferde in der Regel auf spezialisierten Betrieben mit einer geringen Flächenausstattung gehalten werden, stellt die Verwertung des produzierten Mistes häufig ein erhebliches Problem dar. Aufgrund des hohen Anteils an Einstreu ist eine Ausbringung auf Grünland ohne ausreichende Rotte nicht möglich. Bedingt durch den geringen Düngewert des Pferdemistes ist die Verwertung im Pflanzenbau schwierig. Daher ist in vielen pferdehaltenden Betrieben inzwischen ein Verwertungsproblem mit zum Teil erheblichen Entsorgungskosten entstanden. Eine energetische Verwertung des Pferdemistes konnte sich trotz des kontinuierlichen Anfalls, der guten Verfügbarkeit und geringer Kosten bis heute nicht etablieren“ (Mönch-Tegeder 2014, S.2).
Durch eine unsachgemäße Verwertung bzw. Lagerung von Pferdemist (und Tiermist im Allgemeinen) kann es zu einer Überdüngung des Bodens und einer Verunreinigung des Trinkwassers durch Nitrate kommen. Das Trinkwasser in einigen Teilen Melle ist nicht zuletzt durch eine intensive Landwirtschaft beeinträchtigt (siehe Weblink
http://www.noz.de/lokales/melle/artikel/722850/hohe-nitratwerte-bis-in-100-meter-tiefe-in-melle
). Dieses ist kein typisches „Melleraner Problem“ sondern ist als eine bundesweite Herausforderung landwirtschaftlich geprägter Regionen anzusehen.
Nicht nur die Einsickerung landwirtschaftlicher Reststoffe (Gülle in den Boden) sondern insbesondere der Austritt klimaschädlicher Treibhausgase (Ausgasung von Tiermist) ist hochproblematisch. Zu nennen sind hier insbesondere Distickstoffmonoxid und Methan (vgl. Mönch-Tegeder et al. 2013). Dieser Herausforderung wird teilweise dadurch entgegen getreten, dass Pferdemist in Biogasanlagen anaerob verwertet wird. Aufgrund seiner schlechten diesbezüglichen Nutzbarkeit stellt Pferdemist jedoch nur einen geringen Anteil der dort verwerteten Feststoffe dar (vgl. Mönch-Tegeder 2014). Eine nicht zu vernachlässigende Menge wird daher zunächst in klassischer Form „abgelagert“ und verursacht während des aeroben Verrottungsprozess hohe Mengen der genannten Treibhausgase. Landwirtschaftliche „Nebenprodukte“ machen aktuell etwa 12,5 % der Gesamtheit der Treibhausgas-Emissionen aus. Dabei ist zu betonen: In Tiermist vorkommendes Methan (CH4) trägt aufgrund seiner hohen Wirkung (25-mal so wirksam wie CO2) (Solomon et al. 2007) mit rund 20 % zum anthropogenen Treibhauseffekt bei.
Distickstoffmonoxid (Lachgas) (N2O) ist ein mit Tiermist direkt in Verbindung stehendes Treibhausgas, dessen Treibhauswirksamkeit etwa 298-mal so groß ist wie die von CO2 (Solomon et al. 2007). Im Kyoto-Protokoll wurde 1997 beschlossen, dass insbesondere die Produktion von Methan und Distickstoffmonoxid zu reduzieren ist.
Auch Ammoniak ist als „Problemgas“ zu nennen, welches aus Düngestoffen entweicht.
Gigantische Mengen Tiermist
Gemäß Deutscher Reiterlicher Vereinigung (2016) werden in Deutschland aktuell etwa 1,1 Millionen Pferde und Ponys gehalten. Die Pferdepopulation hat sich in Deutschland in den vergangenen 40 Jahren etwa vervierfacht. Nach Häußermann et al. (2002) ist pro Pferd mit einer Mistmenge zwischen 17 und 21 Tonnen zu rechnen. Dieses bedeutet, dass in Deutschland etwa 20.900.000 Tonnen Pferdemist pro Jahr anfallen.
Das Umweltbundesamt (2017) schreibt: „Die Landwirtschaft in Deutschland trägt maßgeblich zur Emission klimaschädlicher Gase bei. Dafür verantwortlich sind vor allem Methan-Emissionen aus der Tierhaltung, das Ausbringen von Wirtschaftsdünger (Gülle, Festmist) sowie Lachgas-Emissionen aus landwirtschaftlich genutzten Böden als Folge der Stickstoffdüngung (mineralisch und organisch).“
Der Einsatz von Pferdemist als Dünger ist differenziert zu betrachten. Wird dieser gemeinsam mit einer Einstreu (Stroh, Sägespäne) für eine Düngung genutzt, so ist der Nutzen aufgrund des schlechten C/N-Verhältnisses (Gewichtsanteile von Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N)) nicht besonders hoch. Wird dagegen „alleiniger“ Pferdemist eingesetzt, so können gute Ergebnisse erzielt werden. Dieses trifft jedoch nur dann zu, wenn dieser hinreichend abgelagert wurde (und in eben dieser Zeit Treibhausgase ausstößt). Ansonsten können Pflanzenwurzeln irreversibel geschädigt werden.
Wissenschaftlich nachgewiesen ist, dass der Großteil des Distickstoffmonoxids (etwa 95%) bei Pferdemist erst nach einer längeren Lagerungszeit entweicht (vgl. dazu He et al. 2001). Romano et al. (2006) weisen auf einen unkontrollierten Austritt von Methan während der Lagerung hin.
Unsere Thesen:
a) Eine schnelle Zersetzung und Verarbeitung von Tiermist (insbesondere Pferdemist) durch Regenwürmer reduziert den Ausstoß klimaschädlicher Treibhausgase und reduziert zudem die Gefahr einer Nitratanreicherung im Grundwasser.
b) Durch eine Verarbeitung von Tiermist durch Regenwürmer lässt sich auf natürliche Art, mit geringen Kosten, ein hervorragender natürlicher Dünger/Bodenverbesserer produzieren ( Wurmhumus ).
Die Produktion eines Alternativdüngers ist schon deswegen wichtig, weil viele herkömmliche Dünger leicht löslichen Stickstoff oder Phosphate enthalten, welche in das Grundwasser einsickern oder einen Boden „überfüttern“ können. Dieses kann den natürlichen Bodenhaushalt nachhaltig schädigen. Bedenklich sind zudem Torfdünger, da diese nachhaltige Biotope durch den Abbau des Torfes irreversibel zerstören.
Projektaufbau
Der
Gnadenhof „Brödel“ in Melle
besteht aktuell aus drei gepachteten Flächen mit insgesamt 11.000 m². Hier tummeln sich Ponys, Schafe und Ziegen (und zu Ende 2017 noch diverse Kleintiere wie Hühner, Enten, Kaninchen, Meerschweinchen etc.). Der anfallende Tiermist wird mehrfach innerhalb der Woche zwecks Weidehygiene und Krankheitsvermeidung abgetragen und beträgt pro Monat einen Umfang von etwa 500 Litern Feststoffe. Zwar ist dieses im Vergleich zu klassischen Pferdehöfen marginal, dennoch ist es wichtig das Problem schon „im Kleinen“ anzugehen, um es „ins Große“ transformieren zu können.
Um diesen Tiermist schnell umwandeln zu können haben sich zwei unterschiedliche Mistwurmarten etabliert:
Eisenia foetida sowie Eisenia hortensis
(auch als Dendrobena Veneta bekannt)
Diese zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:
• Hohe Fortpflanzungsrate
• Schnelles Wachstum
• Hohe Boden- und Temperaturtoleranz
• Hohe Futterverwertung und damit hohe Humusproduktion
Damit die Wurmarten nicht aufgrund des hohen Ammoniakgehaltes unweigerlich sterben wird der Tiermist (insbesondere der Pferdemist) zunächst etwa 2-3 Wochen abgelagert. Anschließend wird dieser (teilweise zusammen mit Stroh oder Heuresten) auf die Wurmfarm gebracht.
Ein Film zu unserer Wurmfarm findet sich auf
https://www.youtube.com/watch?v=ZDlJDwzpY6Q
Wurmhumus
Die Wurmfarm ist mittlerweile etwa 30 m² groß. Auf einer Höhe von etwa 45 cm werden hier tierische Abfallprodukte, Pflanzenverschnitt, Gemüsereste und auch Zellstoffe ohne Farbaufdrucke (z.B. Pappe) verarbeitet. Zu dem „Reststoffgemisch“ wird zudem ein Anteil Erde hinzugegeben (etwa 40 % der Gesamtmenge). Zum Boden ist die Wurmfarm mit dicken Plastikplanen abgesichert, damit kein Wasser versickert. Für die Tiermistverarbeitung wurden zunächst (März 2017) etwa 10.000 Mistwürmer gekauft (monetärer Wert etwa bei 300 Euro). Zum jetzigen Stand (September 2017) liegt die Anzahl bei (geschätzt) etwa 75.000 Würmern. Diese fressen und verarbeiten den Tiermist, wobei eine Fülle von Klein- und Kleinstorganismen bei der Umarbeitung helfen. Die Verarbeitung funktioniert (je nach Anzahl der Würmer) relativ schnell. Eine „gut geführte“ Wurmfarm ist in der Lage, pro m² bis zu etwa 7000 Würmer „zu beherbergen“. Da unser Projekt noch (!) relativ wenige Verwerter integriert (im Frühjahr 2018 aber dürften es ca. 200.000 Würmer sein) wird der Tiermist aktuell innerhalb von 2-3 Monaten umgewandelt. Es entsteht feinkörniger Wurmhumus, welcher dann von uns manuell abgesiebt wird.
Mit unterschiedlichen Mistformen sowie Kresse haben wir den klassischen „Kressetest“ durchgeführt.
Kressetest (nach 7 Tagen)
Legende:
A= Schafs- und Ziegenmist (1 Monat abgelagert) [keine Wurmverarbeitung]
B= Schafs- und Ziegenmist (3 Monate abgelagert) [keine Wurmverarbeitung]
C= „Normale“ Erde [keine Wurmverarbeitung]
D= Frischer Pferdemist [keine Wurmverarbeitung]
E= Pferdemist (2 Monate abgelagert) [keine Wurmverarbeitung]
F= Pferdemist (6 Monate abgelagert) [keine Wurmverarbeitung]
G = Wurmhumus
Für den Kressetest wurden alle Proben mit der gleichen Menge Wasser befeuchtet. Auch die Anzahl der Kressesamen ist identisch.
Das Ergebnis zeigt, dass Schafs- und Ziegenmist eine geringe Wachstumsförderung bei Kresse bewirkt. Auch „normale Erde“ (nicht durch Düngestoffe angereichert (C)) weist ein unterdurchschnittliches Kresse-Wachstum im Gesamtvergleich auf. Deutlich höher ist dieses bei frischem Pferdemist (D), welcher jedoch aufgrund eines hohen Ammoniakgehaltes in dieser Form nicht für eine Düngung geeignet ist. Etwas geringer ist das Kressewachstum bei 2 Monate abgelagertem Pferdemist (E). Probe F (6 Monate abgelagerter Pferdemist) weist genaue wie D ein sehr üppiges Wachstum auf. Der schnellste Wuchs jedoch ist bei Probe G (Wurmhumus) zu verzeichnen (etwa 1 Zentimeter höher als Schaf-/Ziegenmist).
Auch nach 9 Tagen sind diese Wachstumsunterschiede gut zu erkennen.
Kressetest (nach 9 Tagen)
In einem weiteren Versuch wurden 1000 Liter Pferdemist in einem IBC Regenwassertank gelagert (nach oben offen, damit es hineinregnen kann). Nach 4 Monaten hatte sich die Höhe des Mistes durch eine Verrottung um etwa 25% reduziert.
Die gleiche Menge Pferdemist wurde in einem zweiten Regenwassertank gelagert, wobei hier 5000 Mistwürmer und etwa 200 Liter Erde hinzugefügt werden. Trotz des insgesamt höheren Volumens reduzierte sich hier die Stoffhöhe um nahezu 50 %.
Fazit und Ausblick
Feststellung 1: Auf einfache Art und Weise kann aus anfallenden Tiermistsorten mit geringem monetären und zeitlichem Aufwand ein hervorragender Bodenverbesserer geschaffen werden, welcher zudem durch seine Ton-Humus-Kolloide die Auswirkungen von Starkregen reduziert.
Feststellung 2: Das Volumen des Tiermistes reduziert sich signifikant durch den Einsatz von Mistwürmern (im Vergleich zum „Nicht-Einsatz“). Die „Verarbeitung“ findet somit deutlich schneller statt. Es ist zu vermuten, dass ein geringeres Volumen auch gleichbedeutend mit einer geringeren Emission von Treibhausgasen ist. Somit: Vermeidung von Treibhausgasen durch Regenwürmer.
Um dieses wissenschaftlich belegen zu können soll im Jahre 2018 versucht werden, empirische Feldversuche mit der Universität Osnabrück durchzuführen. Das Ziel ist es, genau quantifizieren zu können, wie hoch die Emissionen (z.B. Methan, Distickstoffmonoxid) bei Pferdemist nach unterschiedlichen Zeiträumen mit bzw. ohne Wurmverarbeitung sind.
Unser Ziel ist es zudem, noch deutlich mehr Menschen davon zu überzeugen, dass eine sinnvolle Tiermistverwertung bei sehr geringen Investitionskosten stattfinden kann. Dazu nutzen wir beispielsweise verschiedene Webseiten oder aber veröffentlichen von Zeit zu Zeit Artikel in der Presse. Im Frühjahr 2018 werden wir versuchen, den Wurmhumus günstig zu verkaufen. Dieses soll nicht nur Einnahmen (insbesondere für den Gnadenhof) generieren sondern auch demonstrieren, wie einfach es ist, natürlichen Dünger zu produzieren.
Literatur
Arancon N.Q.; Edwards, C.A. (2005): „Effects of vermicomposts on plant growth“.Paper presented during the International Symposium Workshop on VermiTechnologies for Developing Countries (ISWVT 2005), Los Banos, Philippines November 16-18, 2005
Badauria T.; Saxena K. G. (2010): Role of Earthworms in Soil Fertility Maintenance through the Production of Biogenic Structures. In: Applied and Environmental Soil Science. S. 1-8
Bruksch, L.; Rimpau, J. (2013): Kompost aus der Kiste. Wurmkisten für den Hausgebrauch selber bauen. Stuttgart.
Buch, W. (1986): Der Regenwurm im Garten. Stuttgart
Deutsche Reiterliche Vereinigung (2016): FN aktuell. Offizielle Pressemitteilung der Deutschen Reiterlichen Vereinigung e.V., Mai 2016
Dunger, W. (1964): Tiere im Boden. Wittenberg
Graff; W. (2003): „Regenwürmer“, in: Ökoportrait 35, NVN/BSH, Beilage zu Natur und Kosmos. München. S.1-4
He, Y.; Yuhei, I.; Mizuochi, M.; Kong, H.; Iwami, N.; Sun, T. (2013): “Nitrous Oxide Emissions from Aerated Composting of Organic Waste”Environ. Sci. Technol., 2001, 35 (11), pp 2347–2351
Häußermann, A., Beck, J.; Jungbluth, T. (2002): Litter materials in horse husbandry. Landtechnik 57(1): 50-51
Mönch-Tegeder, M.; Lemmer, A.; Oechsner, H.; Jungbluth, T. (2013):
“Investigation of the methane potential of horse manure“. Agric Eng Int: CIGR Journal, Vol. 15, No.2, 161
Mönch-Tegeder, M. (2014): Untersuchungen zur Verwertbarkeit von Pferdemist im Biogasprozess. Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Agrarwissenschaften (Dr. sc. agr.) vorgelegt der Fakultät Agrarwissenschaften, Universität Hohenheim
Orozco, S.H.; Cegarra, J.; Trujillo, L.M.; Roig, A. (1996) Vermicomposting of coffee pulp using the earthwormEisenia fetida: effects on C and N contents and the availability of nutrients. Biology and Fertility of Soils. 22: 162-166.
Romano, P. V.; Krogmann U.; Westendorf, M. L.; Strom, P.F. (2006). Small-scale composting of horse manure mixed with wood shavings. Compost Science and Utilization, 14(2): 132- 141
Solomon, S.; Qin, D.; Manning, M.; Chen, Z.; Marquis, M.; Averyt, K. B.; Tignor, M.; Miller, H. L. (Hrsg.) (2007): Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change., Table 2.14.
Umweltbundesamt 2017:
http://www.umweltbundesamt.de/daten/land-forstwirtschaft/landwirtschaft/beitrag-der-landwirtschaft-zu-den-treibhausgas#textpart-1
Eine solche Kiste besteht aus Holz oder aber aus lichtundurchlässigem Kunststoff. Grundsätzlich ist zu beachten: Die züchtbaren Mistwürmer „Eisenia foetida“ und „Dendrobena Veneta“ sind echte „Kletterweltmeister“. In der Nacht, wenn sie nicht mehr von dem für sie unangenehmen Licht flüchten müssen, werden sie aktiv und schaffen es ohne weiteres auch glatte Oberflächen hochzuklettern. Gleichzeitig ist es aber wichtig, dass die Kisten genug Sauerstoff bekommen. Es empfiehlt sich, Kisten mit Löchern an den Seiten zu nutzen und dort eine Art Fliegengitter anzubringen. Denkbar ist es auch, über 90% der Kiste einen Deckel anzubringen, somit ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, dass die Würmer auch in der Kiste bleiben. Für eine Zucht im Innenbereich des Hauses sind die Kisten insbesondere dann geeignet, wenn ein abgeschotteter Bereich (z.B. Keller) vorhanden ist. Der Geruch einer Wurmkiste kann bei ungenügender Pflege oder Überwässerung/Überfütterung leicht als störend empfunden werden.
In der Regel sind diese Systeme mehrschichtig mit mehreren Zonen ausgestattet: Eine
Futterzone
, eine
Lebenszone
und eine
Wasserzone
. Ggf. existiert auch noch eine Zone für die Ernte des Wurmhumus. Die Zonen sind häufig durch Gitter oder Siebe getrennt.
