Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Einsatz hydroponischer Systeme zur ressourceneffizienten landwirtschaftlichen Wasserwiederverwendung (HypoWave)
Ressourceneffiziente Wasserwiederverwendung in der Landwirtschaft – Hydroponische Pflanzenproduktion unter Verwendung von aufbereitetem Abwasser
Roadshow Nachhaltige Entwicklung – Aus Theorie wird Praxis
6. März 2019, Hannover
Prof. Dr.-Ing. Thomas Dockhorn
Landwirtschaftliche Abwassernutzung neu denken
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 2
Bild: J. Germer
Ziele des Projektes: Entwicklung einer nachhaltigen Gesamtsystemlösung Erzeugung qualitativ hochwertiger Produkte (→ Schadstoffe und Hygiene) Hohe Ressourceneffizienz (→ Wasser und Nährstoffe) Große Übertragbarkeit (→ Standorte und Skalen) Hohes Marktpotenzial (→ viele Verwertungsebenen möglich) Abwasseraufbereitung: so viel wie nötig aber so wenig wie möglich!
(→ Ermittlung von Systemgrenzen)
Was ist Hydroponik? Landwirtschaftliche Produktion in einem System ohne Erde Versorgung der Pflanze mittels bedarfsgerechter Nährstofflösung
Module der Pilotierung Kläranlage Wolfsburg Hattorf
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 3
Aufbau der abwassertechnischen Behandlungsanlagen
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 4
Ozonanlage
Zentrale Steuerung/ Datenerfassung
SBR Aktivkohlebiofilter
EGSB-Reaktor
Foto: T. Dockhorn
Aufbau der Behandlungslinien
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 5
Zulauf Belebungsbecken
Belebungsbecken und Nachklärung
EGSB-Reaktor
Wasser A
Ozonierung
Wasser B
SBR
Aktivkohle-biofilter
Wasser D Wasser C REF
Hoagland (50 %)
Foto: T. Dockhorn
Begleitendes Monitoring
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 6
Abwasser:
Abwassertechnisch relevante Parameter (z.B. CSB, N, P, …)
Makro- und Mikronährstoffe (z.B. N, P, K, Fe, Mn, …)
Schwermetalle (z.B. Zn, Cu,…)
Organische Spurenstoffe
Hygienische Parameter
Pflanze:
Trockenmasse, Frischmasse, Chlorophyllgehalt
Makro- und Mikronährstoffe (z.B. N, P, K, Fe, Mn, …)
Schwermetalle (z.B. Zn, Cu,…)
Organische Spurenstoffe
Hygienische Parameter
Ein Blick in das Gewächshaus
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 7
Fotos: T. Dockhorn
L6 L5 L4 L3 L2
Stand: 09.09.2017
L2 L3 L4 L5 L6
Stand: 20.09.2017 (kurz vor der Ernte)
0,25
1
1,75
0 68
Troc
kenm
asse
im
Verg
leic
h zu
r Ref
eren
z
Länge einer Linie im Gewächshaus
nach Hoagland
L3: EGSB - SBR -Aktivkohlebiofilter
L5: EGSB - SBR
L4: Nachklärung
L6: Nachklärung - Ozonungn 0
0
-
+
Pilotierung: Phosphor- und Stickstoffkonzentrationen
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 8
Pges [mg/L]
Nges [mg/L]
Vergleich des Bewässerungswassers mit der Nährlösung nach Hoagland
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 9
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
2,0
N P K Ca Mg S Fe Mn B Zn Cu
Rel
ativ
er A
ntei
l der
Näh
rsto
ffe [-
]
Nährstoffe
L3: EGSB - SBR - Aktivkohlebiofilter L5: EGSB - SBR L4: Nachklärung L6: Nachklärung - Ozonung
nach Hoagland
unterhalb der Bestimmungsgrenze
Qualität und Hygiene: Spurenstoffanalyse
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 10
LC/MS/MS-detektierbare Leitsubstanzen:
Abwasserindikatoren: Coffein, Acesulfam
Arzneimittel: Carbamazepin, Diclofenac, Sulfamethoxazol, Acetyl-Sulfamethoxazol
Röntgenkontrastmittel: Amidotrizoesäure
Industriechemikalien: 1H-Benzotriazol, 4/5-Methylbenzotriazol
Pflanzenschutzmittel: Atrazin, Simazin
Weitergehende Reduktion von Spurenstoffen ist verfahrensabhängig möglich
Vereinzelt konnten Acesulfam, Carbamazepin und Diclofenac im Salat nachgewiesen werden (Relevanz?)
00,5
11,5
22,5
33,5
44,5
Kon
zent
ratio
n [μ
g/L]
Behandlungsstufe
Arznei- und Röntgenkontrastmittel
Nicht nachweisbar
Qualität und Hygiene: Arbeiten im Rahmen der Mikrobiologie
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 11
Wasser Blatt
Quelle: K. Blau (JKI)
Kultivierungsunabhängige Untersuchungen am Julius-Kühn Institut
Governance: Methodisches Vorgehen
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 12
Expertengespräche Experten aus: Pflanzenbau, Landwirtschaft, Bewässerungsverbände,
Siedlungswasserwirtschaft, Handel, Logistik und Weiterverarbeitung
Akteurssicht auf lokale, sektorale und betriebliche Erfahrungen und Probleme mit Bewässerung im Pflanzenbau
Einschätzungen Wasserwiederverwendung in hydroponischen Systemen Rahmenbedingungen für mögliche Anwendungen
Stakeholderdialog Durchführung von Workshops
Schärfung Problemwahrnehmung unterschiedlicher Stakeholder
Prozess wechselseitigen Lernens
Fotos: B. Schmitt, M. Winker
Governance: Ergebnisse
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 13
Akteure
zentraler Akteur = Garten- und Gemüsebaubetrieb als Betreiber
Netzwerk innerhalb des Sektors zu Berater*innen, Investor*innen und anderen Garten- und Gemüsebaubetrieben
notwendige Netzwerke zu anderen Sektoren: (Siedlungs-) Wasserwirtschaft und Handel
Themenlinien
qualitative und quantitative Ressourcenlimitation
ökonomische Herausforderungen
organisatorische Herausforderungen
kulturell-normative Herausforderungen
Ergebnisse Expertengespräche: Vertikale Koopera-tionsbedarfe und gesellschaftliche Rückkopplungen
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 14
Behörden: mehrere Ebenen
NGOs
Konsument*innen Wissenschaft
Bevölkerung ländlicher
Raum Medien
Düngemittelhersteller
Quelle: ISOE
Fallstudien
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 15
Ziele der Fallstudien:
Identifizierung von Rahmenbedingungen, Hemmnissen und Treibern für Realisierung der Wasserwiederverwendung im hydroponischen System
Entwicklung von Umsetzungskonzepten für verschiedene Regionen mit Akteuren vor Ort
Die Fallstudie bildet die Grundlage für eine regionale Umsetzung Bild: nach ISOE
Griesheim (Hessisches Ried)
Évora (Portugal)
Dreiländerpark Euregio Maas-Rhein (Grenzregion Belgien, Deutschland und Niederlande)
Landkreis Gifhorn
t0 tn
Fallstudie Landkreis Gifhorn Aktueller Stand
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 16
Kommunales Abwasser: ca. 500 EW
Nutzung von aufbereitetem Ablauf eines Klärteichs zum Anbau von Salat
Dabei Nachreinigung bezüglich Nährstoffen
Anschluss an zentrale Kläranlage kann eingespart werden
Fallstudie abgeschlossen
Fallstudienbroschüre unter: http://www.hypowave.de/ergebnisse/news/
Fallstudie Landkreis Gifhorn Technische Lösung
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 17
Nitrifikation/ Spurenstoffelimination
Aktivkohle-Biofilter
Hygienisierung
UV-Anlage
Hydroponisches Gewächshaus
Doppelfoliengewächshaus mit Punktfundamenten
Kreislauf, Austausch wenn Nährstoffe unter Grenzwert
Kopfsalat (→ Businessmodell: Vermarktung regionaler Produkte 365d/a)
Quelle: M. Mohr (IGB)
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Roadshow Nachhaltige Entwicklung, 6. März 2019 Hannover, HypoWave, T. Dockhorn 18
Foto: A. Bliedung
Foto: P. Miehe
HypoWave -Einsatz hydroponischer Systeme zur ressourceneffizienten landwirtschaftlichen
Wasserwiederverwendung
Förderkennzeichen 02WAV1402