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Forum „Phosphorrückgewinnung aus Abfällen, insbesondere kommunalen
Klärschlämmen“, Leipzig, 7.4.2017, Dr. Michael Grunert
Phosphorwirkung von Produkten der
Klärschlammverarbeitung in Gefäßversuchen
Foto: Grunert, LfULG

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2 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Grundnährstoffversorgung
sächsischer Ackerflächen
(Ø 2012-2014, 3.756 Flächen mit 32.301 ha)
Flächenanteile (%) und Trend in Gehalts- u. pH-Klassen
Gehalts-
klasse
A
sehr niedrig
B
niedrig
C
optimal
D
hoch
E
sehr hoch
P
10,9
39,9
27,5
14,5
7,2
K
4,1
28,1
34,4
24,5
8,9
Mg
1,1
6,3
10,5
20,9
61,2
pH
1,9
27,2
54,3
12,9
3,7
Trend
:
sinkend
↓ stark sinkend
→ gleichbleibend
steigend
↑ stark steigend

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3 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
P-Mangel bei Mais auf einer
Praxisfläche in NordWest-Sachsen
Foto: Grunert, LfULG
Foto: Grunert, LfULG

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4 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Christgrün
Forchheim
Nossen
Salbitz
Pommritz
Baruth
Versuchsstationen und Prüffelder (Stand 2016)
1) = Lysimeterstation Brandis der BfUL
2) = Dauerversuch L28 mit Trichterlysimetern
in Methau (Lö) u. Spröda (D)
Versuchsfeld
Gefäßstation
Lysimeteranlage
BfUL (Analytik)
Forchheim
Pflanzenbauliches Versuchswesen
des Sächsischen Landesamtes
für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
1)
Versuchs- Standort- Boden-
Acker-
m
Jahres Ø 1995-2015
feld
einheit
art
zahl
ü. NN
T
°C
NS mm
Nossen
Lö4b
Ut4
63
255
9,4
702
Pommritz
Lö4c
Ut3
61
230
9,8
660
Baruth
D3
lS
32
151
9,8
664
Forchheim
V8a
Sl3
33
565
7,6
856
Christgrün
V5
Lt2
35
430
8,5
653
2)
2)
Pommritz
Baruth
Nossen
Christgrün

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5 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Gefäßstation Nossen
technische Daten und Funktionsweise
- 2 Gewächshäuser mit insgesamt 20 Bändern
und max. 1.000 Stellplätzen für Mitscherlichgefäße
(Inhalt: je ca. 6 kg Boden)
- Dachöffnung automatisch, gesteuert von Wetterstation
Seitenlüftung manuell
- Kalthaus ohne Heizung, nur Nutzung in der
Vegetationszeit von April bis September
ähnliche klimatische Bedingungen wie im Freiland
- automatische Bewässerung mit entionisiertem Wasser
- jedes Band hat eine Waage mit Bewässerungseinheit
- pro Umlauf benötigt ein Band ca. eine Stunde
- Inbetriebnahme 2012 (nach Testlauf 2011)

6 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Versuchsplan 1
1. Versuchsfrage:
Wirkung einer P-Düngung mit „Phosphat-Dünger aus der Hochtemperatur
Schmelzbehandlung von Klärschlamm nach dem Mephrec®-Verfahren“ (Schlacken) auf
Wachstum und Ertrag von Sommergerste sowie im Nachbau Sommerweizen
2. Prüffaktoren:
Faktor A: 8 unterschiedliche Schlacken (versch. Rohstoffe und/oder diff. Körnung)
alles Mephrec® Phosphat der Ingitec Engineering GmbH
Faktor B: P-Düngung
0; 0,4; 0,8; 1,6 g P
t
/Gefäß
- alle anderen Faktoren optimal (N, K, Pflanzenschutz, Bewässerung …)
- V-Boden mit 1,7 mg P
CAL
/100g Boden; Gehaltsklasse A)
- im Nachbaujahr keine P-Düngung
3. Versuchsanlage:
3 Versuchsjahre, je 4 Wiederholungen , insgesamt 112 Gefäße je Jahr
4. Feststellungen:
- Bonituren im Vegetationsverlauf
- Ertragsermittlung:
Korn, Stroh, TKM
- Laboruntersuchungen:
N, P, K, Mg-Gehalt, Rohproteingehalt
Alle Analysen von Pflanzen-, Boden- und Düngemitteln erfolgten durch die Staatliche
Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft Nossen nach VDLUFA-Methoden.

7 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Schlacke 1
Schlacke 2
Schlacke 3
Schlacke 4
Körnung
mm
<0,5 0,5-1,6 1,6-2,5 <0,5 0,5-1,6
< 0,5
<0,5
<2,5
Gesamt-P
2
O
5
% in TM
9,99
7,82
7,45
8,65
7,71
8,98
3,10
2,82
CaO
% in TM
24,7
23,1
24,3
24,7
23,7
32,2
29,9
29,8
pH-Wert
9,35
7,23
7,05
7,01
7,06
8,12
7,10
7,03
N
% in TM
0,08
0,02
0
0
0
0
0
0
Gesamt-K
2
O % in TM
0,89
0,52
0,50
0,51
0,51
0,55
0,54
0,51
Arsen
mg/kg TM 1,98
<0,01 <0,01
1,96
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
Blei
mg/kg TM <0,01 <0,01 <0,01 <0,01 <0,01
<0,01
<0,01
<0,01
Cadmium
mg/kg TM 0,04
0,10
0,07
0,16
0,06
0,09
0,06
0,07
Kupfer
mg/kg TM 81,7
59,7
60,4
295
73,2
306
39,1
30,7
Zink
mg/kg TM
74
56,3
54,5
59,2
57,6
24,7
6,43
6,95
eingesetzte Produkte
Mephrec® Phosphat der Ingitec
Engineering GmbH zur Verfügung gestellt 2012,
Analyse nach VDLUFA-Methoden durch die BfUL in Nossen

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8 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Sommergerste
Entwicklung am 23.05.2014
mineral. P
g P/Gefäß
0
0,4
0,8
1,6
Schlacke Nr. 3
g P/Gefäß
0
0,4
0,8
1,6
Schlacken aus verschied. Rohstoffpartien
jeweils 1,6 g P/Gefäß
mine-
Schl.2
Schl.3 Schl.4
ral. P 0,5-1,6
< 0,5
< 2,5
mm
mm
mm
Foto: Grunert, LfULG
Foto: Grunert, LfULG
Foto: Grunert, LfULG

9 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Sommergerste Ganzpflanzenertrag
g Trockenmasse/Gefäß, Ø 3 Anbaujahre
51,8
94,3
58,1
59,22
64,9
58,2
75,3
76,5
53,2
52,8
106,2
56,7
57,41
78,9
59,1
76,3
85,0
52,1
59,6
114,0
58,4
57,38
85,5
59,3
81,6
95,5
49,2
61,2
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
g Trockenmasse/Gefäß
0 g P/Gef.
0,4g P/Gef.
0,8 g P/Gef.
1,6 g P/Gef.
Schlacke 4
nur 2 Jahre
GD 5%
18,8

10 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
P-Entzug Anbau+Nachbaujahr
Ø aus 2* AnbauSGe+NachbauSoWe
(g P mit Gesamtpflanze/Gefäß)
0,10
0,20
0,12
0,10
0,14
0,10
0,16
0,19
0,12
0,14
0,25
0,11
0,11
0,18
0,11
0,19
0,22
0,11
0,17
0,37
0,11
0,10
0,21
0,12
0,20
0,28
0,11
0,19
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
P-Entzug Ges.Pflanze
Anbau+Nachbau g P/Gefäß
0 g P/Gef.
0,4g P/Gef.
0,8 g P/Gef.
1,6 g P/Gef.

11 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Versuchsplan 2
1. Versuchsfrage:
Wirkung von Produkten aus Klärschlammverarbeitung auf Wachstum und Ertrag von
Silomais (und Nachbau Sommergerste) auf P-Entzug, verfügbaren P-Gehalt im
Boden, P-Bilanz; Verfügbarkeit des in den Produkten enthaltenen P
2. Prüffaktoren:
Faktor A: 4 Produkte aus Klärschlammverarbeitung und mineralische P-Düngung
Faktor B: P-Düngung (0; 0,4; 0,8; 1,6 g P
t
/Gefäß; 0,8 g P/Gefäß + Kalkgabe)
Faktor C: D-Boden und V-Boden (jeweils 1,7 mg P
CAL
/100g; Gehaltsklasse A)
- alle anderen Faktoren optimal (N, K, Pflanzenschutz, Bewässerung …)
- im Nachbaujahr keine P-Düngung
3. Versuchsanlage:
3 Versuchsjahre, je 4 Wiederholungen, insgesamt 192 Gefäße je Jahr
4. Feststellungen:
- Bonituren im Vegetationsverlauf
- Ertragsermittlung:
Biomasse, TS; im Nachbaujahr: Korn, Stroh, TKM
- Laboruntersuchungen: N, P, K, Mg-Gehalt, Futterqualität bzw. Rohprotein
Alle Analysen von Pflanzen-, Boden- und Düngemitteln erfolgten durch die
Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft in Nossen.

12 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
eingesetzte Produkte
zur Verfügung gestellt 2013/14,
Analyse nach VDLUFA-Methoden durch die BfUL in Nossen
getestetes Produkt
Mephrec
®
Phosphat
Phosphat-
Dünger
Konverter-
schlacke
Glühphosphat
Hersteller
(heutiger Name)
Ingitec
Engineering
GmbH Leipzig
icb consulting &
SERAPLANT GmbH
Haldensleben
FEhS-Institut für
Baustoff-Forschung
e.V. Duisburg
Outotec GmbH &
Co. KG
Oberursel
Gesamt-P
2
O
5
% in TM
7,58
46
3,02
14,2
Calciumoxid
% in TM
24,4
6,7
45,6
11,4
pH-Wert
8,92
2,53
12,6
11,2
Gesamtstickstoff
% in TM
<0,01
0,1
0,04
0,02
Gesamtkaliumoxid % in TM
0,48
0,51
0,11
1,03
Arsen
mg/kg TM
< 0,01
13,1
6,94
8,38
Blei
mg/kg TM
< 0,01
95
10,3
24,8
Cadmium
mg/kg TM
0,42
2,23
0,08
1,03
Eisen
mg/kg TM
17500
19700
156000
51600
Kupfer
mg/kg TM
80,4
368
66,3
538
Mangan
mg/kg TM
377
879
14400
804
Zink
mg/kg TM
52,2
1757
157
1470
Bitte beachten: Die Produkte wurden bereits 2013/14 zur Verfügung gestellt.
Die Technologien wurden von den Firmen zwischenzeitlich weiter entwickelt,
so dass aktuelle Produkte abweichende Charakteristika haben können.

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13 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Mais-Entwicklung
V-Boden am 23.05.2014
Seraplant
g P/Gefäß
0
0,4
0,8
1,6
0,8
+Kalk
mineralischer P
g P/Gefäß
0
0,4
0,8
1,6
0,8
+Kalk
Foto: Grunert, LfULG
Foto: Grunert, LfULG

14 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Ertrag Silomais, D-Boden
(Ø 2014-2016, g Trockenmasse/Gefäß)
96,4
140,1
103,7
141,1
132,2
127,1
163,3
102,9
146,0
102,7
148,1
180,3
102,2
176,3
72,4
156,6
117,3
81,4
130,0
99,9
87,6
50
70
90
110
130
150
170
190
ohne P
mineral. P
Mephrec
Seraplant
Konv.schlacke Glühphosphat
Trockenmasse Silomais g/Gefäß
0 g P/Gef.
0,4g P/Gef.
0,8 g P/Gef.
1,6 g P/Gef.
0,8g P/Gef.
+ Kalk
1) = außer zur Konverterschlacke
1)
GD 5%
49,2

15 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Ertrag Silomais, V-Boden
(Ø 2014-2016, g Trockenmasse/Gefäß)
88,4
170,6
110,1
152,3
160,1
172,2
205,0
125,0
193,3
151,7
201,9
223,7
152,5
219,5
112,1
206,5
182,5
108,8
160,9
176,0
182,0
50
70
90
110
130
150
170
190
210
230
250
ohne P
mineral. P
Mephrec
Seraplant
Konv.schlacke Glühphosphat
Trockenmasse Silomais g/Gefäß
0 g P/Gef.
0,4g P/Gef.
0,8 g P/Gef.
1,6 g P/Gef.
0,8g P/Gef.
+ Kalkgabe
1) = außer zur Konverterschlacke
1)
GD 5%
50,6

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16 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Mais-Entwicklung
D-Boden am 17.06.2016
Glühphosphat
g P/Gefäß
0
0,4
0,8
1,6
0,8
mineralischer P
g P/Gefäß
0
0,4
0,8
1,6
0,8
+Kalk
+Kalk
Foto: Grunert, LfULG
Foto: Grunert, LfULG

17 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Ausnutzung des gedüngten P
durch Silomais + Sommergerste
Ø aus 2* AnbauSM+NachbauSoGe, V-Boden
(Entzug durch Pflanzen - Entzug in 0-Variante)
gedüngte P-Menge
Ausnutzung des gedüngten P =
x 100
30,00
8,75
26,25
32,50
21,25
25,63
6,88
24,38
23,13
16,88
16,26
6,25
15,94
15,32
12,82
26,25
11,88
21,88
23,75
13,75
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
mineral. P
Mephrec
Seraplant
Konv.schlacke
Glühphosphat
P-Ausnutzung (% des gedüngten P)
0,4g P/Gef.
0,8 g P/Gef.
1,6 g P/Gef.
0,8g P/Gef. +Kalkgabe
1) = außer zur Konverterschlacke
1)

18 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
TM-Ertrag Silomais+SoGerste
(Ø aus 2* AnbauSM+NachbauSoGe, V-Boden)
g P/Gefäß 0
0,4 0,8 1,6 0,8
0,4 0,8 1,6 0,8
0,4 0,8 1,6 0,8
0,4 0,8 1,6 0,8
0,4 0,8 1,6 0,8
+Kalk
+Kalk
+Kalk
+Kalk
mineral. P
Mephrec
Seraplant
Konv.schlacke
Glühphosphat
89,9
185,2
216,5
236,3
178,7
106,1
130,6
169,0
123,2
170,1
224,7
254,4
180,7
180,6
165,7
100,8
181,5
174,2
209,9
210,9
181,3
19,5
39,5
52,8
43,0
59,5
30,5
33,8
41,8
39,8
42,4
52,9
58,4
55,2
47,3
59,1
61,3
56,9
37,9
42,7
56,0
51,8
22,7
36,4
48,3
42,0
52,6
32,3
33,1
35,4
36,5
42,8
47,7
56,3
48,0
40,3
52,0
58,8
50,1
33,7
44,2
48,4
51,3
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Ertrag (g Trockenmasse/Gefäß)
GersteStroh
GersteKorn
Silomais
132,1
261,1
317,7
321,3
290,9
168,9
197,5
246,2
199,5
255,2
325,3
369,2
283,9
268,2
276,8
220,9
288,6
245,7
296,8
315,3
284,5
Ges.-TM
GD5%
34,8

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19 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Sommergerste-Entwicklung
(Nachbaujahr)
V-Boden am 17.06.2016
jeweils 0,8 g P/Gefäß im ersten Anbaujahr
mineral.
Me-
Sera-
Konv.
Glüh-
P
phrec
plant
schlacke phosph.
Konverterschlacke
g P/Gefäß
0
0,4
0,8
1,6
0,8
+Kalk
Foto: Grunert, LfULG
Foto: Grunert, LfULG

20 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
pH-des Bodens nach Ernte
von Silomais im ersten Jahr
Ø aus zwei Jahren, D-Boden
5,95
6,4
6,6
6,45
7,5
6,9
6,4
6,5
6,30
8,0
6,6
6,1
6,7
6,20
8,2
6,8
7,3
7,4
7,45
8,0
7,6
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
ohne P
mineral. P
Mephrec
Seraplant
Konv.schlacke
Glühphosphat
pH-Wert nach Ernte
0 g P/Gef.
0,4g P/Gef.
0,8 g P/Gef.
1,6 g P/Gef.
0,8g P/Gef. +Kalkgabe
1) = außer zur Konverterschlacke
1)
D
E
C
B

21 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
pH-des Bodens nach Ernte
von Silomais im ersten Jahr
Ø aus zwei Jahren, V-Boden
5,30
5,2
5,3
5,05
6,5
5,7
5,3
5,4
5,15
7,1
5,7
5,3
5,5
5,15
7,7
5,9
6,5
6,2
6,30
7,4
6,6
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
ohne P
mineral. P
Mephrec
Seraplant
Konv.schlacke Glühphosphat
pH-Wert nach Ernte
0 g P/Gef.
0,4g P/Gef.
0,8 g P/Gef.
1,6 g P/Gef.
0,8g P/Gef. +Kalkgabe
1) = außer zur Konverterschlacke
1)
D
E
C
B
A

22 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
P
CAL
-Gehalt des Bodens nach
Ernte von Silomais im ersten Jahr
Ø aus zwei Jahren, D-Boden
2,70
5,3
4,5
5,00
7,8
5,6
8,9
8,0
5,75
10,5
9,3
13,1
8,9
8,85
16,0
11,4
11,3
9,5
8,10
12,2
10,3
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
ohne P
mineral. P
Mephrec
Seraplant
Konv.schlacke
Glühphosphat
P (CAL) nach Ernte mg/100 g Boden
0 g P/Gef.
0,4g P/Gef.
0,8 g P/Gef.
1,6 g P/Gef.
0,8g P/Gef. +Kalkgabe
D
E
C
B
A
1) = außer zur Konverterschlacke
1)

23 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
P
CAL
-Gehalt des Bodens nach
Ernte von Silomais im ersten Jahr
Ø aus zwei Jahren, V-Boden
1,30
2,6
3,7
1,80
4,4
2,2
4,4
5,1
3,10
9,1
3,8
8,4
7,0
5,80
16,2
8,3
5,7
5,5
3,85
7,6
4,4
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
ohne P
mineral. P
Mephrec
Seraplant
Konv.schlacke
Glühphosphat
P (CAL) nach Ernte mg/100 g Boden
0 g P/Gef.
0,4g P/Gef.
0,8 g P/Gef.
1,6 g P/Gef.
0,8g P/Gef. +Kalkgabe
D
E
C
B
A
1) = außer zur Konverterschlacke
1)

image
24 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
„Phosphatdünger aus Reststoffen
von Brauerei und Kläranlage“
Projekt, Leitung: UFZ, eingereicht bei der DBU (Plan: 06/2017-05/2020)
- halbtechnische Versuchsanlage zur Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm
in einer kommunalen Anlage in Sachsen
- Prüfung der pflanzenbaulichen Verfügbarkeit dieses P in der Gefäßstation Nossen
des LfULG (Mais mit Nachbau Sommergerste) ab 2018
- einjähriger Vorversuch (n=4) auf V-Boden
mit guten Ergebnissen:
0
50
100
150
200
250
1
2
3
4
0
0,4
0,8
1,6 g P aus Hefe
Trockenmasseertrag (g/Gefäß)
0 g P
0,4 g P
1,6 g P
Hefe miner. Hefe miner.
Foto: Grunert, LfULG

25 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Zusammenfassung
- es werden bereits Düngemittel angeboten, die P aus Klärschlamm enthalten
- entscheidend für den Landwirt: verfügbarer P, Wirkung auf Pflanze und Boden,
Zulassung nach den aktuellen rechtlichen Vorgaben, Preis
- im Gefäßversuch als Düngemittel eingesetzte Produkte aus Klärschlammverarbeitung
wiesen erhebliche Unterschiede in ihrer Zusammensetzung auf
- Wirkung auf Boden und Pflanze wird u.a. von diesen Charakteristika mitbestimmt
- von Bedeutung sind weiterhin u.a. die Rohstoffzusammensetzung für die
Produktherstellung und die Körnung des hergestellten P-Düngemittels
- im Gefäßversuch wurde in Ertrag und P-Entzug teilweise die P-Wirkung des als
Vergleich eingesetzten mineralischen P-Düngemittels erreicht
- alle Produkte führten nach der Ernte zur Erhöhung des P
CAL
-Gehaltes im Boden,
teilweise zur drastischen Anhebung des pH-Wertes, die pH-Wirkung ist bei der
Interpretation der Ergebnisse und später der Düngemittelwahl unbedingt zu beachten
- Produkte sind je nach Zusammensetzung als P- oder als Kalk-/P-Dünger geeignet
- es sind weitere Verbesserungen der Technologien und damit auch der Produkte aus der
Verarbeitung von Klärschlamm zu erwarten
- es bestehen - die Wirtschaftlichkeit vorausgesetzt - sehr gute Chancen
zum Einsatz dieser Produkte in der Landwirtschaft

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26 | 07.04.2017 |
Dr. Michael Grunert
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Dr. Michael Grunert
(035242) 631-7201
michael.grunert@smul.sachsen.de
www.smul.sachsen.de/lfulg
Foto: Grunert, LfULG