Flüssige Wirtschaftsdünger enthalten Stickstoff organisch gebunden und in Form von Ammonium. Vor der Stickstoff-Aufnahme durch Pflanzen muss das enthaltende Ammonium im Boden zu Nitrat umgewandelt werden. Dies kann je nach Witterung bis zu vier Wochen dauern. Organisch gebundener Stickstoff muss zunächst mineralisiert werden, bevor er pflanzenverfügbar wird. Nur ein kleiner Teil des organisch gebundenen Stickstoffs mineralisiert gewöhnlich im Anwendungsjahr. Eine frühe Gülle- oder Gärrestausbringung ermöglicht einen längeren Zeitraum der Mineralisierung und damit potenziell eine größere Ausnutzung des enthaltenden Stickstoffs. Andererseits ist Nitrat im Boden auswaschungsgefährdet. Je mehr Zeit zwischen der Ausbringung und der Aufnahme durch die Pflanze vergeht, desto höher ist das Risiko von Stickstoffverlusten ins Grundwasser. Wegen begrenzter Lagerkapazitäten sind Landwirte häufig bestrebt, Gülle nach dem Winter zum frühesten Zeitpunkt auszubringen. Zwischen der Ausbringung und der Aussaat können so schon zwei bis drei Monate vergehen. Bis zum Zeitpunkt der hauptsächlichen Stickstoffaufnahme können immerhin vier bis fünf Monate vergehen. Eine Ausbringung zu kurz vor dem Zeitpunkt der hauptsächlichen Nährstoffaufnahme kann witterungsbedingt (Trockenheit) zu verringerter Stickstoffaufnahme führen. In Regionen guter Wasserversorgung sollte die Ausbringung näher am Zeitpunkt der Nährstoffaufnahme liegen, während in trockenen Regionen eine frühe Düngung früh erfolgen kann. Die Gefahr der Auswaschung ist dort reduziert und eine verlängerte Mineralisierungszeit kann zu besserer Nährstofffreisetzung führen.

Les agriculteurs d'Afrique de l'Est ne produisent pas assez pour se nourrir et commercialiser l'excédent en raison de nombreux défis : faible utilisation des intrants et services économiques limités. Le problème est aggravé par l'extrême vulnérabilité au changement climatique. D'après cela de nombreux projets cherchent des solutions. L'agriculture intelligente face au climat AIC fait partie des approches intégrées utilise pour relever les défis interdépendants de la sécurité alimentaire et de l'accélération du changement climatique. Plusieurs organisations ont réalisé un travail considérable. Le défi majeur est que ce travail n'a pas été diffusé aux agriculteurs en Afrique. EAFF étend actuellement les approches de la AIC telles que la gestion des nutriments, la gestion intégrée de l'élevage, la conservation des sols et de l'eau pour aider les agriculteurs à atteindre le triple gain de la AIC : augmenter la productivité, améliorer la résilience et réduire les émissions. Précisément, dans le secteur laitier, après le renforcement des capacités des agriculteurs sur l'AIC et le plaidoyer en faveur de politiques de soutien ; les données montrent que parmi 12 548 agriculteurs, dont 60% ont adopté diverses CSA, ont démontré que l'absorption d'arbustes fourragers et de légumineuses herbacées dans les systèmes d'agriculture mixte augmente la productivité laitière de 50 à 100%, améliore la sécurité alimentaire et finalement réduit les émissions grâce au zéro-pâturage. L'installation d'unités de biogaz dans certaines fermes a permis aux ménages ruraux de générer une énergie alternative, tirant ainsi de multiples avantages de l'AIC.Nous appelons aux gouvernements à soutenir les partenariats pour atteindre la durabilité et l'échelle.

Naše aktivita vytváří nový podnikatelský potenciál zhodnocování potravinového odpadu jeho zpracováním na zemědělské pole. Kyselá syrovátka, tj. odpadní produkt z výroby tvarohu a smetanových sýrů, se zpracovává v zásobníku na kyselou syrovátku, následně mikrofiltrací, odstředěním pro odstranění tuku, a v případě potřeby zahuštěním kyselé syrovátky na cca 16-18 % sušiny pro další využití (např. příprava krmiva pro zvířata). Zemědělci by mohli používat kyselou syrovátku k obohacení půdy nejen o uhlík, ale také o živiny (dusík, fosfor a draslík). Může tak vzniknout oboustranně výhodný scénář mezi výrobci mléka a zemědělci, kteří by s touto komoditou vytvořili trh. Naše inovace zahrnuje použití nanovlákenných membrán (NM) namísto odstředivky pro odstranění tuku z kyselé syrovátky. NM jsou vhodnou alternativou v současné době používaných plochých, trubkových nebo keramických membrán v oblasti separačních procesů, např. filtrace, mechanického předčištění, zahušťování, atd. Unikátní technologie výroby elektrospinningem produkuje nanovlákenné membrány s otvory o velikosti až 200-400 nanometrů, které zajišťují účinnou separaci. Naše studie začala celkovým auditem hospodaření s kyselou syrovátkou v reálném provoze a byly provedeny pilotní testy k porovnání účinnosti odstraňování tuku z kyselé syrovátky v reálném provoze (odstředivka) a v pilotním měřítku (NM). NM vykazovaly srovnatelné odstranění tuků jako odstředivka a produkovaly čirý permeát ve srovnání se zakaleným fugátem z odstředivky. Zákal byl důkladně analyzován a je způsoben fosforečnanem vápenatým a hořečnatým a/nebo mléčnanem vápenatým. NM vykázala v pilotním měřítku konkurenceschopné provozní a investiční náklady oproti odstředivce.

Dado que los cultivos captadores se siembran estacionalmente (otoño) y se recolectan (primavera), es necesario encontrar un método de almacenamiento que garantice la disponibilidad de este co-sustrato para la producción de biogás durante todo el año. Se ha demostrado que el ensilado conserva más del 90% del contenido energético de los cultivos, lo que garantiza un buen valor nutricional cuando se utiliza como pienso. Entre las ventajas del ensilado se encuentran su bajo coste, su pequeña huella energética, la pequeña cantidad de residuos producidos y el hecho de que es un método especialmente respetuoso con el medio ambiente, ya que no se requieren aditivos químicos. Sin embargo, la composición química del cultivo o su contenido de materia seca son factores importantes para un ensilaje exitoso y también para la posterior digestión anaerobia, por lo que podría esperarse que el rendimiento de metano se vea afectado si se realiza un ensilaje previo del sustrato. Se ha demostrado que el ensilado es un método de almacenamiento económicamente viable, que puede actuar como una forma de pretratamiento químico para la producción de biogás. El ensilado mejora la biodegradabilidad y el rendimiento de metano de los cultivos intermedios en condiciones anaerobias. La biodegradabilidad anaerobia del raigrás, la colza forrajera y la avena negra puede aumentar en un 10%, 14% y 10%, respectivamente, lo que resulta en un aumento del rendimiento de metano en un 40%, 46% y 50%, en términos de LCH4 por tonelada de residuo, y 19%, 25% y 27%, en términos de producción de metano por sólido volátil añadido al digestor. La producción de metano por hectárea se incrementa en un 14%, 36% y 34% para el raigrás, la colza forrajera y la avena negra, respectivamente.

La producción de biogás mediante digestión anaerobia ha ganado relevancia como un tratamiento eficiente de los purines en el sector agrícola europeo ya que, además de la obtención de un combustible renovable, también mejora la calidad del fertilizante del purín y reduce los olores, patógenos y emisiones de gases de efecto invernadero. Una de las principales desventajas de este proceso es el bajo contenido energético del purín que hace necesario el uso de co-sustratos de alto contenido energético, como los cultivos energéticos, para optimizar el proceso y mejorar la viabilidad económica de las plantas de biogás. La biomasa de cultivos captadores, cultivados sin esfuerzos de cultivo y riego entre rotaciones sucesivas de maíz para reducir la lixiviación de nitrógeno debido a la fertilización del maíz con purín de vaca lechera digerido, ha demostrado ser un buen co-sustrato para la digestión anaerobia de purín animal ya que mejora notablemente el rendimiento del proceso porque, por un lado, el purín proporciona efecto tampón para regular el pH y nutrientes esenciales para los microorganismos anaeróbicos, mientras que, por otro lado, el alto contenido de carbono de los cultivos intermedios equilibra la relación carbono/nitrógeno (C/N) del influente, reduciendo así la riesgo de inhibición por amonio. La implementación de la co-digestión anaerobia de purín de vacuno lechero y cultivos captadores previamente ensilados es factible ya que la producción de metano aumenta en un 43%, 35% y 48% cuando se utilizan cultivos como el raigrás, la colza forrajera o la avena negra, respectivamente, en comparación con la digestión anaerobia del purín sólo.

En zones mediterrànies de regadiu, el cultiu del blat de moro és freqüent. Assoleix produccions elevades i té unes altes necessitats en nutrients, especialment en nitrogen. Sovint, al final del cultiu, en el sòl hi ha quantitats elevades de N nítric que son susceptibles de rentar-se amb les pluges de tardor-hivern, si no hi ha un cultiu que el pugui absorbir, afectant la qualitat de les masses d’aigua subterrànies.

La implantació de cultius captadors de nitrogen després del blat de moro és una bona pràctica mediambiental per minimitzar les pèrdues de N per rentat i incrementar l’eficiència en l’ús del N en aquests sistemes agraris. En general es valora una ràpida implantació i una alta extracció de N en les fases més inicials. Les espècies més interesants per desenvolupar aquesta funció en els sistemes agraris de Catalunya poden ser: la colza farratgera, el raigràs italià, la civada negra i, en menor mesura, la mostassa blanca, el lli o la facèlia. La tria d’una o altra espècie dependrà principalment del moment en què es retira el cultiu de blat de moro i es pot sembrar el cultiu captador. Les crucíferes (colza, mostassa,...) i el raigràs s’adapten millor a parcel·les on s’implanta blat de moro per farratge ja que l’aprofitament és més precoç que quan s’aprofita per gra. En els assaigs realitzats s’han mesurat produccions de matèria seca entre 2 i 7 t/ha i extraccions de N entre 30 i 120 kg/ha, pels diferents cultius captadors.

Interessa minimitzar el cost del maneig d’aquests cultius captadors de N. Cal tenir en compte que aquests cultius captadors ni es fertilitzen, ni es reguen, ni s’hi fa control de plagues i/o malalties. Els costs assumibles han de ser el de la sembra i el de collita, si s’aprofiten per farratge, o destrucció, si s’incorporen en el sòl.

La forma en la que es troben els nutrients en cada tipus de dejecció, i les seves característiques, influeix en el moment en què es poden aplicar i en l’eficiència en l’ús dels nutrients per part dels cultius. La fertilització dels cultius extensius d’hivern en secà es pot realitzar en fons (abans de la sembra) i/o en cobertora (amb el cultiu establert). Les dejeccions sòlides (fems), per la seva característica física, només es poden aportar abans de la sembra del cultiu. Les dejeccions líquides (purins, fraccions líquides, digerits) es poden aportar tant en fons com en cobertora. Però l’elevada proporció de N amoniacal que contenen fa més aconsellable prioritzar-ne la utilització en cobertora.

Una estratègia a prioritzar és utilitzar dejeccions sòlides en pre-sembra del cultiu i complementar aquesta aportació amb dejeccions líquides en cobertora. Es genera un increment de producció de gra de 400-900 kg/ha (cereal d’hivern), respecte aportar la mateixa dosi total de N amb dejeccions sòlides només en fons. I, més important, s’obté un increment del contingut en proteïna del gra de més de 0.5 punts percentuals. Fraccionar l’aplicació de dejeccions líquides entre fons i cobertora no varia la producció de gra de cereal, respecte fer tota l’aportació en un sol moment abans de sembrar el cultiu, i pot incrementar, també, el contingut en proteïna del gra.

Fraccionar les aplicacions de dejeccions entre fons i cobertora és una bona pràctica i contribueix a reduir les pèrdues de nitrogen per rentat, respecte aplicacions de tota la dosi en fons. S’aporta una part del nitrogen en el moment que el cultiu en té una elevada necessitat (entre fillolament i espigat, en els cereals); el cultiu té unes necessitats baixes de N en els primers estadis.

La digestió anaeròbia s’utilitza cada cop més per tractar dejeccions ramaderes i produir biogàs. Sovint, s’hi afegeixen co-substrats per tal d’incrementar la producció de gas. L’efluent (digerit) conserva la major part dels nutrients presents en les dejeccions i els co-substrats afegits i es pot utilitzar en la fertilització de molts cultius extensius.

Dins Circular Agronomics es compara l’efecte, en blat de moro en regadiu en condicions mediterrànies, de l’aplicació de digerits de plantes de producció de biogàs a partir de purins de boví, amb la d’altres estratègies de fertilització habituals: purins sense tractar i fertilitzants minerals. Digerits i purins, en blat de moro, només es poden aplicar abans de la sembra. Els fertilitzants minerals es poden aplicar també en cobertora i assolir una major eficiència d’utilització dels nutrients. La proporció de N amoniacal (disponible ràpidament pel cultiu) en el digerit, respecte el N total (orgànic i amoniacal), es situa entre el 55 % i el 60 %, lleugerament inferior a la dels purins de porcí (70-80 %).

La producció assolida pel cultiu quan s’utilitza digerit és similar a l’obtinguda amb l’aplicació de purí, ambdós en fons, aplicant dosis de N similars. Amb l’aplicació fraccionada (fons i cobertora) de fertilitzant mineral s’obté una major producció del cultiu i eficiència en la utilització dels nutrients.

Utilitzar digerits de plantes de biogàs com a fertilitzant del blat de moro en regadiu és tant eficaç i eficient com les estratègies de fertilització amb dejeccions ramaderes habituals actualment. Substituir una part del N aplicat amb els digerits amb l’aplicació de fertilitzants nitrogenats minerals en cobertora contribueix a millorar l’eficiència en la utilització d’aquest nutrient.

Nanovlákenné membrány jsou vhodnou alternativou v současné době používaných deskových, trubkových nebo keramických membrán v oblasti separačních procesů, např. filtrace, mechanického předčištění, zahušťování, atd. Unikátní technologie výroby nanovlákenných membrán pomocí elektrospinningu produkuje membrány s otvory o velikosti až 200-400 nm, které zajišťují účinnou separaci nebo zahušťování médií. Digestát je v poslední době hojně rozšířený problematický roztok, který je třeba zpracovat před dalším použitím, např. postřikem na pole nebo využitím při kompostování. Ověřili jsme zahušťování digestátu pomocí nanovlákenných membrán. Pracovali jsme se vzorkem 8 m2 membrán, cca 500 litry digestátu a průtokem membrán mezi 2-4 LMH. Digestát byl zahuštěn z 5,8 % na 9,3 % celkové sušiny během 15 hodin provozu bez nutného zpětného proplachu membrán a přídavku koagulantů. Provedli jsme bilanci hlavních makronutrientů (C, N, P, K) v surovém digestátu, membránovém koncentrátu a membránovém permeátu. CHSK se v permeátu snížila ze 44 g/l na 9,2 g/l. Koncentrace celkového dusíku se v permeátu snížila z 5,57 na 4,16 g/l, což znamená 25% odstranění dusíku. N-NH4 se snížilo ze 4,89 g/l na 3,52 g/l, což znamená 18% odstranění N-NH4. Celkový fosfor byl v permeátu snížen z 234 mg/l na 74 mg/l, což znamená 68% odstranění TP. Koncentrace celkového draslíku byla 5,05 g/l a zůstala rozdělena stejnoměrně pro koncentrát i permeát. Byly také provedeny testy s organickým koagulantem (aktivní látka: polydiallyldimethylammoniumchlorid) a dávka pro úspěšné vytvoření vločky bylo stanovena na 2,2 l koagulantu na 1 m3 digestátu. Vypočítaná spotřeba energie byla v pilotním měřítku 17,6 kWh/m3 zahuštěného digestátu, v plném měřítku bude nižší.

Lachgas (N2O) is, met kooldioxide en methaan, één van de drie belangrijkste broeikasgassen die verantwoordelijk zijn voor klimaatsverandering. In tegenstelling tot beide andere gassen komt het grootste deel van de antropogene N2O emissie uit bodems, vooral na toediening van stikstof houdende meststoffen. Voor landen als Nederland zijn emissies uit intensief beheerd grasland vooral belangrijk. Er zijn al veel management maatregelen voorgesteld om N2O emissies te verminderen, die vooral betrekking hebben op timing, hoeveelheid en soort mest toediening. Tot nu toe was er maar weinig aandacht voor de rol van plantensoort samenstelling. Toch weten we uit ecologische studies in semi-natuurlijk grasland dat een grotere rijkdom aan plantensoorten kan leiden tot minder nutriënten verliezen, vooral als het gaat om planten die sterk verschillen in aspecten zoals bewortelingsdiepte. Gedurende de afgelopen jaren hebben we in een serie experimenten laten zien dat een slimme combinatie van grassen en vlinderbloemigen inderdaad tot een vermindering van N verliezen en N2O emissies kan leiden. Momenteel bestuderen we in een groot veldexperiment of dit principe ook werkt voor circulaire meststoffen zoals digestaten en ammoniumsulfaat dat uit digestaat gewonnen wordt door vacuum degasificatie. Na voltooiing van onze studie hopen we handvatten te kunnen geven over de soort plantencombinaties die moet worden ingezaaid om bij te dragen tot een meer circulaire landbouw en minder verliezen van schadelijke stoffen naar de omgeving.

Struviet is één van de meest veelbelovende nieuwe meststoffen voor de circulaire landbouw. Het kan gemaakt worden uit verschillende “afval” stromen, waaronder afval uit de zuivelindustrie, dierlijke mest en zuiveringsslib. Struviet wordt steeds meer gezien als een interessante fosfaat (P) meststof, en dat is interessant omdat de reserves van rots fosfaat (de ruwe grondstof van conventionele P meststoffen) eindig zijn. Eén van de mogelijke nadelen van struviet als meststof is dat het maar heel langzaam oplost, wat het lastig maakt om planten snel genoeg van voldoende P te voorzien. Het is echter mogelijk dat activiteit van bodemdieren de oplosbaarheid en P beschikbaarheid van struviet zou kunnen verhogen. Van met name regenwormen weten we uit andere studies dat ze meststofdeeltjes beter door de bodem kunnen verdelen, en daarbij wellicht ook dichter bij plantenwortels kunnen brengen. Momenteel testen we in een veldexperiment in hoeverre regenwormen de P efficientie van struviet kunnen verhogen, en of dit afhankelijk is van wormensoort en/of biodiversiteit. We hopen dat we met dit werk, dat een link probeert te leggen tussen wormen diversiteit en agronomische efficiëntie, richtlijnen kunnen geven over voor een meer circulaire landbouw door het verhogen van biodiversiteit.

Hergebruik meststoffen zal in de toekomst verplicht zijn om de voedselveiligheid te waarborgen, gezien fosfor een beperkte hulpbron is en essentieel is voor de productie van voedsel. Stikstof en kalium zijn de andere belangrijke meststoffen. Hoewel kalium geen hoofdbestanddeel van biomassa is, in tegenstelling tot N en P, is het toch een sleutelelement in termen van metabolische activiteit het zorgt voor goede kation/anion-evenwichten en transmembraantransportmechanismen. Dit laatste is gekoppeld aan de hoge wateroplosbaarheid. Deze oplosbaarheid in water is een uitdaging gezien het neerslaan van K als een vaste stof beperkt is tot enkele in water onoplosbare K-zouten. Een weinige in water onoplosbare K-zout is een struviet analoog. De afwezigheid van NH4-N is van vitaal om K-struviet te produceren, dus het wordt meestal geproduceerd na de aerobe fase. De vereiste pH voor de vorming van K-struviet is bijna 9, dus een extra pH-correctie is nodig. Proeven gedaan met het effluent van de aerobe fase, verrijkt met extra fosfaat, toonden reducties van 100 ppm naar 30-40 ppm PO4-P zijn met pH-regeling en beperkte of geen extra toevoeging van reagens. De resulterende resterende PO4-P-gehalten overschrijden nog de huidige lozingsniveaus voor oppervlaktewater, zodat een extra tertiaire PO4-P-verwijdering nodig is. Een aanpak om dit te voorkomen is vorming van K-struviet toe te passen op gezuiverd afvalwater dat wordt teruggewonnen voor hergebruik. Het belang voor boeren is de beschikbaarheid van een langzaam vrijkomende K-houdende meststof in vergelijking met de standaard kunstmest. De combinatie van zowel NH4-struviet als K-struviet maakt het mogelijk om een meer op maat gemaakte meststof te produceren met een verbeterde NPK-verhouding.

Fosfor recuperatie door struvietvorming vereist de toevoeging van het beperkende reagens, magnesium. Afvalwater van de verwerking sojabonen heeft het kenmerk dat niet magnesium maar fosfor de beperkende parameter is. Effluent analyse toont aan dat voor de anaërobe fase de fosfaat concentratie ligt op 3 - 3,5 mM ligt en magnesium 6 mM. Het type anaërobe behandeling kent een pH van 6,5 tot 7. Een pH-verhoging door toevoeging van alkalisch reagens (NaOH) of induceren van een pH-verhoging door CO2-stripping resulteerde in een verlaging van het fosfaat gehalte (PO4-P) van 3-3,5 mM tot 1 mM of qua concentratie van ongeveer 100 ppm PO4-P tot 30 ppm PO4-P. Induceren van de pH-verhoging door CO2-strippen vereist geen toevoeging van chemicaliën. Dit maakt het proces zeer interessant omdat er niet met chemicaliën moet worden omgegaan en er geen verhoging is van het zoutgehalte (bijv. chloriden). Men kan verwachten dat in hoog technologische anaërobe behandelingssystemen de pH van de reactor hoger zal zijn. Als de omstandigheden juist zijn (voornamelijk in termen van pH), is er risico op de vorming van ongewenste struviet vorming. Dit laatste kan ernstige onderhoudsproblemen veroorzaken. De anaërobe fase kan worden uitgevoerd bij een suboptimale pH-conditie, maar toch wordt de benodigde omzetting van organische stoffen in biogas bereikt, waarbij gebonden N, P en Mg worden omgezet in NH4-N en PO4-P en reactief Mg. Voordeel is dat het primaire influent relatief zuur is en kan bijdragen aan de anaërobe pH-regeling in de anaerobe reactor. Gebruik van precisiemeststoffen met langzame afgifte kan een belangrijke bijdrage leveren aan de vermindering van de broeikasgasemissies.

La eficiencia de separación sólido-líquido depende del tipo de separador, el tipo de purín (tipo de animal y fase del ciclo de vida), el caudal de trabajo o la cantidad de materia orgánica. En este sentido, los sistemas de separación mediante centrífuga, si bien son más costosos, presentan una eficiencia mucho mayor que los sistemas filtro prensa, pero requieren de la adición de polímeros. La relación N/P en la fracción líquida se incrementa en un 708%, frente al 29% de incremento cuando se utiliza un filtro prensa. Las mayores eficiencias de separación suelen obtenerse al trabajar a bajo caudal y a contenidos de materia orgánica por encima del 5%, lo que está directamente relacionado con una correcta gestión del agua en la granja. Se ha determinado que la eficiencia de separación de una centrífuga a la fracción sólida, a un caudal de 4 m3/h, es de aproximadamente un 50% para el N y un 95% para el P. En términos económicos; para un volumen de purín a tratar de 17.600 m3, con un contenido en N y P de 3 y 1,04 kg/m3, respectivamente, y considerando costes adicionales como el gasto energético, la amortización o la construcción de estructuras específicas, el coste por kg de N y P tratado es de aproximadamente 1,96 y 4,96 euros, respectivamente, para un sistema de tamiz y filtro prensa, y de 2,34 y 4,43 euros, para un sistema combinado de filtro prensa y centrífuga.

La necessità di migliorare il benessere degli animali, la salute dei lavoratori e di ridurre le emissioni di ammoniaca dagli allevamenti suini è stata la motivazione alla base del Gruppo Operativo EIP-AGRI "Ammonia Washing Machine", che ha sviluppato e testato un sistema di trattamento dell'aria per catturare le emissioni di ammoniaca.

Il prototipo preleva l'aria ricca di ammoniaca dalle sale d’allevamento dei suini attraverso condotte di aspirazione installate sotto il pavimento fessurato per migliorare la qualità interna dell'aria, soprattutto in quelle fasi stabulative (svezzamento) o climatiche (inverno) dove i ricambi d'aria sono limitati. Il trattamento si basa sull'assorbimento chimico dell'ammoniaca presente nel flusso d'aria mediante lavaggio in controcorrente con acido solforico.

Un nutriente importante come l'azoto, che sotto forma di ammoniaca emessa in atmosfera causa problemi sanitari e ambientali, può essere recuperato e dare vita ad un fertilizzante (soluzione di solfato di ammonio) in un'ottica di "recupero e riutilizzo dei nutrienti". L’attività ha dimostrato che è possibile recuperare 2,4 kg di NH3 per posto animale all'anno (394 litri di soluzione di solfato di ammonio per t di peso vivo all'anno). Il buon contenuto di azoto (3,5%), di cui il 99% presente in forma ammoniacale, ed il minimo contenuto di solidi sono caratteristiche che fanno di questa soluzione una buona fonte di azoto ai fini fertilizzanti, in particolare per l’impiego in fertirrigazione.

Il digestato microfiltrato può essere convenientemente utilizzato come fertilizzante in sistemi di fertirrigazione, miscelato con l'acqua irrigua. Il microfiltro appositamente sviluppato da Saveco WAMgroup permette di escludere quasi completamente le particelle di diametro superiore a 50 micron per non intasare ugelli o gocciolatori.

L'uso agronomico ottimale della frazione microfiltrata consiste nella distribuzione su colture in fase di crescita, perché la maggior parte dell’azoto è presente in forma ammoniacale prontamente disponibile per le piante.

In Circular Agronomics, sono state organizzate prove di microfiltrazione con successivo impiego del digestato microfiltrato in fertirrigazione, per mezzo ali gocciolanti Netafim interrate a 25 cm di profondità (SDI - subsurface drip irrigation), presso l'azienda CAT Correggio (Emilia-Romagna) che dispone di impianto di biogas.

Nel 2019 le prove di fertirrigazione sono state condotte su mais ottenendo buone rese di circa 20 DM ton/ha, paragonabili a quelle dello scenario Business as Usual basato su irrigazione a pioggia e impiego di urea. Nel 2020 è stato coltivato il sorgo, con l'obiettivo di ottenere un doppio raccolto. La prova ha dimostrato che è possibile raccogliere il sorgo due volte in un arco temporale di sei mesi (maggio-ottobre), ottenendo così una produzione di 20 tonnellate DM/ha. Il sorgo, beneficiando dell’apporto idrico, ha mostrato un'asportazione complessiva di azoto vicina a quella del mais (circa 300 kg N/ha).

Cuando se utilizan productos fertilizantes provenientes de residuos orgánicos como los purines para cultivos comestibles, ensayos previos de fitotoxicidad pueden ayudar a dilucidar si el producto es adecuado para un cultivo óptimo de la planta. Dentro del proyecto Circular Agronomics, se realizaron ensayos de fitotoxicidad en semillas y plántulas de lechuga con digestato crudo (D) y digestato seco (DD) luego del proceso de secado solar. El índice de germinación (Gj) se midió de acuerdo con las directrices de la OCDE. Los extractos de cada producto se diluyeron luego al 100%, 75%, 50%, 25%, 15% y 0% en agua destilada y se calculó el índice de germinación. Los resultados muestran que una dilución del 15% para D y DD alcanzó valores de índice de germinación superiores al 70%, indicativo de ausencia de fitotoxicidad. Se determinó que la conductividad eléctrica es el principal problema relacionado con la germinación. Nuestra conclusión preliminar es, por tanto, que el digestato sin la dilución adecuada no es apropiado como fertilizante para cultivos comestibles. Un enfoque alternativo para mejorar la calidad del producto seco como fertilizante podría ser un proceso de separación sólido-líquido antes del secado. Tal enfoque mejoraría la concentración de NPK de esta fracción, mientras que las sales disueltas estarían en una concentración más alta en la fracción clarificada.

La intensificación de la ganadería está siendo sustancial en las últimas décadas. Se ha pasado de pequeñas explotaciones familiares a grandes explotaciones ganaderas. Estos cambios han provocado un aumento exponencial de deyecciones ganaderas en determinados territorios europeos. Estas deyecciones, bien gestionadas, pueden ser una oportunidad de negocio para los granjeros. Asociar una planta de biogás a una granja trae múltiples beneficios tanto medioambientales como económicos. Se reduce la emisión de gases de efecto invernadero, se genera biogás, que está compuesto aproximadamente por un 65% de metano. El biogás es utilizado como combustible en motores de cogeneración que generan energía eléctrica y energía térmica de origen renovable. La energía generada reduce los costes económicos de la granja, ya que se puede autoconsumir o vender a la red de distribución. Aunque la inversión inicial a realizar tiene un coste generalmente elevado, la amortización de dicha inversión se sitúa alrededor de los siete años. Por otra parte, las deyecciones ganaderas ya digeridas pasan a ser denominadas digestato. Este digestato que ha reducido en un 95% los olores del purín fresco. Tal y como se desarrolla en el proyecto Circular Agronomics, el digestato puede someterse a una separación sólido-líquido, obteniendo una fracción sólida con altas propiedades fertilizantes que puede ser secada o compostada y reaprovechada en territorios lejanos de las zonas con alta densidad ganadera. La fracción líquida se utiliza para fertilizar los campos cercanos a la explotación origen o también puede ser tratada para obtener fertilizantes como el sulfato amónico. De este modo, se potencia una economía circular real y medioambientalmente sostenible.

Die Überwachung des Inhalts und der Verteilung der physikalisch-chemischen Eigenschaften des Bodens kann Entscheidungen für nachhaltige landwirtschaftliche Produktionssysteme unterstützen. Visible-Near-Infrared (Vis-NIR) Spektroskopie ist eine Methode, die die Lichtreflexionseigenschaften einzelner Materialien im sichtbaren und nahen Infrarot-Wellenlängenbereich nutzt. Diese Methode kann die Zeit- und Budgetbeschränkungen herkömmlicher Labormethoden reduzieren. Es ermöglicht Bodenvermessern, die Probenahmedichte ohne erhebliche Kosten zu erhöhen. Es gibt zwei Hauptansätze, um Bodeneigenschaften durch Vis-NIR-Spektroskopie zu quantifizieren.

1. Klassische Einpunkt-Vis-NIR-Spektrometer sind auf einfache Bedienung ausgelegt und liefern sofortige Ergebnisse bei minimaler Probenvorbereitung.

2. Hyperspektrale Bildgebung mit einer hochauflösenden Kamera, die im EU-Projekt Circular Agronomics (CA) eingesetzt wird, um den Gehalt an organischem Kohlenstoff (OC) und Stickstoff (N) im Boden im feinen Maßstab vorherzusagen.

Im Projekt CA sammelten wir intakte Bohrkerne zum Scannen mit einer Hyperspektralkamera (Hyspex VNIR-1800 Kamera; Norsk elektro optikk, Norwegen 400-990 nm, 53*53 µm² pro Pixel). Wir haben maschinelles Lernen angewendet, um die OC- und N-Gehalte in einem feinen Maßstab zu modellieren. Wir haben diesen Ansatz erfolgreich angewendet, um die OC- und N-Tiefenverteilung bis auf einen Meter in einem 7-jährigen Feldversuch zu zeigen, indem verschiedene organische Düngungen in einem sandigen Cambisol (IASP, Deutschland) getestet wurden.

Organische Zusätze wie Rindermist, Gülle oder Biogas-Gärreste sind weit verbreitet, um den Gehalt an organischem Kohlenstoff (OC) und Nährstoffen im Boden aufrechtzuerhalten, mit dem Ziel, die Bodenfruchtbarkeit und die Pflanzenproduktion zu verbessern. Die nachhaltigen Auswirkungen organischer Veränderungen auf den Oberboden und insbesondere der OC-Bestände im Unterboden, sowie auf den Nährstoffkreislauf des Bodens, werden jedoch noch diskutiert. Im EU-Projekt Circular Agronomics untersuchen wir in einem sandigen Cambisol (IASP, Deutschland). Dazu haben wir in einem Feldversuch Bodenkerne bis zu einer Tiefe von einem Meter entnommen und Boden-OC-, Stickstoff- und Nährstoffgehalte (z. B. Nitrat, verfügbarer Phosphor) quantifiziert. Um den möglichen Einfluss der Düngung auf die Bodenstruktur zu erkennen, haben wir die Größenverteilung der Bodenaggregate bestimmt. Wir fanden heraus, dass organische Düngung die OC-Bestände im Boden von 1,16 auf 1,46 kg m-2 bei 0-10 cm im Vergleich zu mineralischer Düngung erhöhte. Die Anwendung von Biogasgärresten und Mineraldünger führte zu ähnlichen Aggregationsmustern bis zu 80 cm. Beide Behandlungen zeigten einen höheren Beitrag kleinerer Aggregate (< 250 µm) im Vergleich zur Behandlung ohne Düngung. Bei ähnlichen Sandböden, die von Natur aus niedrige OC- und Nährstoffgehalte aufweisen, kann die Anwendung organischer Zusätze mittelfristig die Bodenfruchtbarkeit und OC-Speicherung verbessern.

Zwei Rationen (unterschiedliche Grundfutterzusammensetzung und Kraftfutteranteil) wurden an Holstein Friesian- und Fleckvieh-Milchkühe verfüttert um Futteraufnahme, Milchleistung und Methanemissionen zu messen. Ration A (typische österreichische Ration) enthielt 40 % Grassilage, 30 % Maissilage und 30 % Heu bei 24 % Kraftfutteranteil. Ration B (typische Ration für Modellregion Lungau) bestand aus je 50 % Grassilage und Heu bei 9,5 % Kraftfutteranteil. Das Grundfutter hatte mittlere bis hohe Qualität und das Kraftutter bestand aus Getreide und Nebenprodukten. Kühe, die Ration B erhielten, fraßen 2 kg weniger Trockenmasse und 49,3 MJ weniger Bruttoenergie pro Tag. Daher gaben sie auch 5,4 kg weniger Milch als die mit Ration A gefütterten Kühe. Weiters führte die geringere Futteraufnahme zu einer niedrigeren täglichen Methanproduktion der Kühe mit Ration B (264,5 g) im Vergleich zu Ration A (309,7 g). Die Methanproduktion je kg Energie-korrigierter Milch unterschied sich jedoch nicht zwischen den Rationen. Basierend auf den Ergebnissen dieser Untersuchung wurde für beide Rationen der Methankonversionsfaktor nach IPCC berechnet. Der Methankonversionsfaktor gibt an, welcher Anteil der Bruttoenergie in Form von Methan ausgeschieden wird und somit nicht für den Stoffwechsel der Kuh zur Verfügung steht. Dieser Faktor war bei Ration B 5,65 und bei Ration A 6,16. Dieses Ergebnis zeigt, dass bei Verfütterung von mittel- bis hochqualitativem Grundfutter und geringen Kraftfuttermengen niedrige Methankonversionsfaktoren erreicht werden, während in den meisten früheren Studien abnehmende Methankonversionsfaktoren mit steigendem Kraftfutteranteil festgestellt wurden.

Ein bestimmter Prozentsatz der von Wiederkäuern aufgenommenen Energie, wird in Form von Methan wieder ausgeschieden. Dieser Prozentsatz wird durch den Methankonversionsfaktor ausgedrückt (MCF). Der MCF ist vom IPCC international standardisiert und liegt für Milchkühe je nach Milchleistung zwischen 5,7 und 6,5 %. Diese standardisierten Werte sind grobe Schätzungen und lassen entscheidende Einflussfaktoren wie z.B. die Futterqualität außer Acht. Im Rahmen eines Respirationskammerversuchs wurden Milchkühe mit einer für die Projektregion Lungau typischen Ration gefüttert. Die Ration bestand aus Grassilage und Heu (je 50 %) und enthielt im Durchschnitt 9,5 % Kraftfutter. Basierend auf den Ergebnissen dieses Versuches wurde ein neuer MCF berechnet, der an das typische Fütterungsregime in der Case Study Region Lungau angepasst ist. Dieser neue MCF (5,75 %) wurde verwendet, um die enterischen Methanemissionen von Milchkühen auf 22 Bio-Milchviehbetrieben in der Projektregion Lungau zu modellieren und die geschätzten Emissionen mit den modellierten Methanemissionen unter Verwendung des Standard-MCF von IPCC (6,5 %) zu vergleichen. Die Ergebnisse zeigen eine hohe Heterogenität der enterischen Methanemissionen in Abhängigkeit von der Herdengröße der Betriebe. Die Werte reichen von 3.612 (Betrieb 22; 26 Milchkühe) bis 401 kg CH4 (Betrieb 20; 4 Milchkühe). Verglichen mit den Ergebnissen, die mit dem Standard-MCF (6,5 %) geschätzt wurden, führte die Verwendung des neuen MCF (5,75 %) zu einer durchschnittlichen Reduzierung der enterischen Methanemissionen um 13 %. Im Zuge von weiterführenden Untersuchungen sollen diese ersten Ergebnisse überprüft und auch intensivere österreichische Produktionssysteme modelliert werden.

Sustainable food consumption behaviors include various activities such as purchasing and consumption of sustainably produced food, for example, organic or free-range food. In addition, all routines contributing to reduction in household food waste can be also treated as sustainable behaviors. It is theoretically assumed that consumer personal attitudes, societal norms, and the ability to control own behavior may govern people’s intentions to consume in a sustainable way. A preliminary review of 28 consumer studies in Europe has revealed that both the consumer attitudes and societal norms towards organic food are the two important factors that define people’s intention to purchase or consume organic production. On the other hand, people’s ability to control own behavior was not found to affect either their intention to consume or consumption itself in a definite way. Several studies also found that Europeans may buy or consume organic food being guided by certain moral norms or the sense of self-identity. In terms of food waste behavior, this review found an important role that consumer attitudes play in food waste reduction behavior, while the effect of societal norms on the intention to reduce waste was rather less pronounced. Also, the consumer’s ability to control their food waste behavior, through such means as refrigeration or efficient cooking, should be helpful in keeping the levels of household waste low. Policy makers who plan to stimulate the demand for organic food in Europe as part of the Green Deal strategy, may take these results into account to design more targeted information campaigns.

Modern practices of industrial farming, such as mineral fertilization, have caused concerns regarding degradation of agricultural land and water bodies in Europe. Different farm management strategies exist to reduce the impact of mineral fertilization while preserving soil productivity. A recent review of 23 scientific articles published in the last 17 years summarized main factors and conditions affecting EU farmers’ adoption of such popular sustainable practices as organic farming, manure treatment technologies and manure fertilization, as well as soil and water conservation methods. Among the main findings is the one showing a significant impact of farmers’ environmental and economic attitudes on the adoption of organic farming, although there is a lack of evidence of their impact on adopting manure treatment and conservation measures. It was revealed that environmentally oriented farmers have better chances to become organic producers than farmers with a strong economic orientation. Similarly, older and better educated farmers are found to be more prone to organic farming adoption, but not adoption of other reviewed technologies. There is also very limited evidence that farm physical characteristics or technological attributes may affect adoption of new technologies by farmers. To craft better policies for the development of sustainable agriculture, policy makers have to learn directly from the experiences of successful farmers who adopted these technologies despite the lack of governmental support or adverse climate.

El sistema agrario actual se enfrenta a varios retos para alcanzar los actuales objetivos medioambientales de la UE. Reducir las emisiones de GEI y garantizar que una gran parte del N, P y K provenga de fuentes renovables es uno de los principales objetivos políticos. Por ello, los agricultores buscan la adopción de soluciones que puedan garantizar sistemas de producción sostenible de alimentos. La adopción de innovaciones circulares puede mejorar la eficiencia de los recursos, permitir la reutilización y recuperación de nutrientes y reducir el efecto negativo de las emisiones en el suelo, el agua y el aire. La decisión de los agricultores de aceptar y adoptar las dichas soluciones depende principalmente de las inversiones iniciales y su rendimiento, los beneficios y costes, la estructura de la explotación, las características socioeconómicas de los agricultores, sus actitudes, opiniones y comportamiento y los mercados entre otras razones. Este estudio pretende identificar los factores y las barreras que afectan la adopción por parte de los agricultores de varias Soluciones de Agricultura Circular utilizando un cuestionario semiestructurado sobre una muestra exploratoria de agricultores en 5 países de la UE. Los resultados preliminares muestran que la aceptación está muy relacionada con las motivaciones y objetivos económicos de los agricultores. El coste de inversión, la tasa de retorno, el apoyo institucional, el riesgo y la actitud ambiental juegan un papel relevante en la decisión final. Los resultados de las preferencias de adopción pueden ayudar a los políticos a diseñar medidas y herramientas más específicas y eficientes que puedan ayudar a los agricultores a enfrentar los desafíos ambientales y las necesidades sociales actuales

Als Struvit wird im allgemeinen die Struvitform MgNH4PO4 bezeichnet. Struvit werden in der Abwasser/Gülle/Gärrestbehandlung produziert. Damit wird Phosphat aus dem Wasser entfernt. Einige Abwasserströme weisen kein Ammonium auf, welches für die ammonium-Struvit-Fällung notwendig ist. In diesem Fall kann Kalium (K) oder Natrium (Na) das Ammonium ersetzen. In Abwässern mit einem molaren Na/k-Verhältnis >1 kann die Struvitform Hazenit ((KNaMg2(PO4)2*13H2O) ausgefällt werden.

-Hazenit kann nur in Abwässern ohne Ammonium ausgefällt werden.

- Hazenit scheint im Gegensatz zu Ammonium-Struvit als kleinere Kristalle auszufällen.

- In Gefäßversuchen zeigten die Nährstoffe K, Na, Mg, P im Hazenit die gleiche Nährstoffeffizienz wie die Nährstoffe aus Mineraldüngern.

- Da Hazenit kein Stickstoff enthält, ist das Material ein interessanter P-Dünger für die Bio-Landwirtschaft, denn in den ökologisch bewirtschafteten Böden fehlt einerseits Phosphor. Andererseits soll die Stickstoffdüngung durch N-Fixierung über Leguminosen erfolgen.

Praxisempfehlung:

- Industrieabwässer mit hohen Salzfrachten können Phosphat als Struvit ausfällen, auch wenn kein Ammonium im Abwasser enthalten ist.

- Das ausgefällte Hazenit ist bei pH 7 nicht wasserlöslich. Die Nährstoffeffizienz ist ebenbürtig mit konventionelle mineralischen Düngern.

- Hazenit könnte ein interessanter P-Dünger für den Ökolandbau sein, da Hazenit keinen Stickstoff enthält.

NH4-Struvit ist Ammonium-Magnesium-Phosphat. Es ist ein Mineral, das bei der Behandlung von Abwasser, Gülle oder Gärrest entsteht. In mehrjährigen Feldstudien und Topf-Experimenten wurde die Effizienz von Struvit als Mineraldünger untersucht.

Die wesentlichen Ergebnisse sind:

-Alle drei Nährstoffe (N, Mg, P) sind genauso verfügbar wie aus konventionellen Mineraldüngern.

-Struvit ist ein Langzeitdünger. Es ist bei pH 7 nicht wasserlöslich, sondern löst sich erst bei pH 5-6 gut auf. Pflanzenwurzeln wachsen in Richtung Düngemittel und lösen das Struvit durch die pflanzeninduzierte pH-Absenkung in der Wurzelzone auf.

-Struvit-Düngung reduziert die Nitratauswaschung ins Grundwasser und die Lachgasemissionen (ein starkes Treibhausgas). Etwa 10% des Stickstoffs, die Pflanzen für ihr Wachstum benötigen, stammt bei Struvitdüngung aus dem Struvit. Struvit-N wird im Boden nicht nitrifiziert, solange es Teil des Struvit-Minerals ist. Wenn Struvit durch die wurzelinduzierte pH-Absenkung aufgelöst wird, gelangt das freiwerdende NH4-N direkt in die Pflanze und kann im Boden nicht nitrifiziert werden.

Praxisempfehlung:

- Struvit kann wasserlösliche konventionelle Phosphor-Dünger ebenbürtig ersetzen.

- Struvit ist ein nachhaltiges Düngemittel, denn es reduziert die Nitratauswaschung und die Lachgasemissionen um jeweils etwa 10%.

El proceso de secado solar se está mejorando y optimizando dentro del proyecto Circular Agronomics. El sistema básico consta de 3 partes: En primer lugar, se acidifica el estiércol para evitar emisiones de amoniaco. En segundo lugar, el proceso de secado evapora el agua y, finalmente, las emisiones restantes se tratan mediante biofiltración. La innovación llevada a cabo durante el proyecto incluye un agitador mecánico y rotatorio que se mueve por todo el secadero rompiendo la costra superior seca que aparece de forma natural en los depósitos de estiércol. Este dispositivo permite mejorar la eficiencia del secado solar aumentando la superficie de contacto entre el estiércol (o digestato) y el aire. Sin embargo, se producen más emisiones al romper la costra, que finalmente se minimizan mediante el uso del biofiltro. En el marco del proyecto, estamos secando el digestato de estiércol de cerdo con y sin centrifugación previa, es decir, el digestato después de la digestión anaeróbica (D) y su fracción sólida (SF). Además, se ha instalado una unidad de stripping y absorción para producir sulfato de amonio a partir de la fracción líquida restante (LF). Se han construido dos secaderos solares para secar, no solo el D y el SF, sino también la mezcla de los mismos con los chorros provenientes de la unidad de stripping / absorción. El objetivo final es producir fertilizantes de alta calidad con bajo contenido de humedad que cumplan con el Reglamento (UE) 2019/1009 sobre productos fertilizantes.

Las condiciones de alojamiento de los animales son críticas para su salud, bienestar e higiene, y en consecuencia para su eficiencia alimentaria. Para las vacas lecheras, el tipo de encamado y de suelos es crítico para la salud de sus ubres y piernas. Tradicionalmente, los animales se alojan en sistemas de cama caliente, donde se añade diariamente cama (paja, serrín, arena...) o en cubículos, siendo los primeros críticos con la higiene y los segundos con la salud podal. Recientemente, la cama compost se presenta como un sistema que permite mantener la higiene de los animales y una buena salud podal. Este sistema consiste en añadir cama periódicamente en el área de descanso, y pasar un cultivador a diario en la superficie de la cama (20-30 cm) para airear la cama y favorecer la actividad microbiana que hará que aumente de temperatura y se seque, con el objetivo de conseguir un área de descanso seca. Los puntos clave para un buen manejo de la cama compost son: 1) mantener una humedad entre 40-60% de la cama para la higiene de los animales, promoviendo una buena ventilación de la nave y añadiendo material cuando incremente la humedad de la cama; 2) conseguir temperaturas de 40-60ºC para secar la cama y eliminar patógenos de la cama; 3) conseguir una altura de 50 cm para promover el compostaje, 4) mantener una ratio de C:N de 25:1 o 30:1 para maximizar el proceso de compostaje; 5) mantener el pH por debajo de 8 para evitar la volatilización de amoníaco; 6) mantener una densidad de 9.15 animales/ m2. Como cualquier otro sistema de manejo, tener en mente estas condiciones hará la diferencia entre tener éxito o fracasar en el manejo del sistema de cama-compost.

Las bacterias productoras de amonio presentes en el rumen son responsables de una parte importante de las emisiones de amonio en el sector ganadero. El amonio que producen estas bacterias es absorbido por el rumen y es finalmente excretado en forma de urea en la orina. Una potencial aproximación para reducir las emisiones de N en los rumiantes podría ser la reducción de las bacterias productoras de amonio presentes en el rumen. En este contexto, el uso de B contra estas bacterias se plantea como una aproximación interesante para alcanzar este objetivo. Los B, son virus que infectan y destruyen bacterias. Están formados por una cápside que contiene DNA o RNA. Tienen una elevada especificidad frente a su huésped, es decir, usando B es posible destruir de forma específica un solo tipo de bacteria. Por esta razón, los B han sido ampliamente usados con fines terapéuticos como una alternativa a los antibióticos frente a bacterias patogénicas. Los B son también usados como aditivos alimentarios para prevenir la contaminación bacteriana. No obstante, hay otros campos en los que su aplicación no se ha explorado hasta en momento. Por ello, el Proyecto Circular Agronomics tiene por objetivo determinar si los B que infectan bacterias productoras de amonio podrían reducir el número de estas bacterias en el rumen de vacas lecheras sin afectar la microbiota ruminal. Para ello, las bacterias productoras de amonio y los B contra éstas están siendo aislados e identificados del rumen de vacas en distintos estadios de producción (crecimiento, lactación y secado). Una vez finalizado este proceso, se testará la efectividad de la aplicación de estos bacteriófagos para reducir/eliminar la producción de amonio mediante un ensayo in vitro.

Según la Directiva 2010/75/EU sobre las emisiones industriales (DEI), las mejores técnicas disponibles (MTD) son la manera ambientalmente más respetuosa que se conoce para llevar a cabo una actividad, teniendo en cuenta que el coste de dicha MTD estén dentro de unos límites razonables. La legislación vigente establece, con carácter general, la obligación de los titulares de las instalaciones afectadas a aplicar las MTD. En relación a la producción porcina intensiva, las prácticas MTD30 pretenden reducir la emisión dentro de las naves, las MTD16, 17 y 18 pretenden reducir o evitar emisiones atmósfericas durante el almacenamiento de purines, mientras que las MTD19 evitan emisiones durante el tratamiento (en granja) de los purines y las MTD20, 21 y 22, durante la aplicación agrícola. En el proyecto Circular Agronomics, se valida experimentalmente la MTD19-c mediante la aplicación de un proceso de secado en granja. Para ello, se aplica una evaporación a presión atmosférica, usando energía solar, a la fracción clarificada de purín digerido anaeróbicamente en granja. Para evitar las emisiones de NH3-gas durante el secado solar, se ajusta el pH inicial (pH <6) y se realiza una biofiltración del aire de salida del secadero. El producto de este proceso es un material con muy poca humedad (≤15% peso), cuyo valor agronómico se valida mediante cultivo de cereales de invierno.

Die Vorbehandlung des Gärrests vor der Vakuumentgasung beinhaltet die Zugabe von alkalinen Substanzen und die Erhitzung des Substrats. Beides hat das Ziel, die Ammoniakeliminationseffizienz zu erhöhen. In den durchgeführten Versuchen konnte beobachtet werden, dass durch den Prozess mehr Parameter als nur der Stickstoffgehalt beeinflusst werden.

Basen wie Natriumhydroxid erhöhen den Trockenrückstand und die Alkalinität sowie Salinität des Gärrests. Folglich führt es auch zu einer erhöhten Leitfähigkeit und fixiert außerdem durch die Erhöhung des pH-Wertes CO2 als Carbonat, wodurch es nicht mehr ausgasen kann. Sollte keine Lauge hinzugegeben werden, ist der Prozess in der Lage, den Großteil des gelösten CO2 zu eliminieren. Dadurch sinken die Säurekapazität und elektrische Leitfähigkeit. Einige Elemente wie Calcium und Magnesium wechseln mit Phosphaten von der gelösten Form zu festen, unlöslichen Salzen und sind somit nicht mehr in der Flüssigphase detektierbar. Volatile Fettsäuren haben eine Tendenz, über die Prozessdauer anzusteigen. Das liegt an der thermisch-alkalischen Hydrolyse des Substrats, wobei langkettige Kohlenwasserstoffe herabgebrochen und Zellbegrenzungen intakter Mikroorganismen zerstört werden. In Kombination mit der Entfernung von Ammonium, welches konzentrationsabhängig die anaerobe Faulung hemmen kann, könnte dies eine Vergrößerung der Faulungseffizienz in Biogasanlagen bedeuten, wenn der Prozess als Seitenstrom implementiert ist.

Um Ammonium (NH4+) aus Gärresten zu entfernen, muss es in seine Gasform (NH3) überführt werden. Beide Formen liegen in der Flüssigphase parallel vor, wobei die Verteilung abhängig vom pH-Wert ist. Roher Gärrest hat einen natürlichen pH-Wert von ungefähr 7,5. Wenn dieser bei 9,2 liegt, liegen beide Spezies zu gleichen Konzentrationen vor. Um das zu erreichen, wird Natronlauge zum Gärrest zu dosiert. Die benötigte Menge ist abhängig vom jeweiligen Substrat und war in unseren Versuchen ca. 4,5 – 7,5 g NaOH pro Liter Gärrest. Dieser Wert wird durch gelöste Kohlenstoffdioxidspezies erhöht, der in diesem pH-Bereich als Puffer fungiert. Wenn Lauge hinzugegeben wird, wird Kohlenstoffdioxid als Hydrogencarbonat in der Flüssigphase fixiert und zusätzliche Lauge wird benötigt, um den Hydrogencarbonat – Carbonat – Puffer zu überwinden.

In unseren Batch-Experimenten wurde erkenntlich, dass CO2-Strippung vor der Vakuumentgasung ein effektiver Weg ist, den Laugenbedarf zu reduzieren. Es erlaubt dem Kohlenstoffdioxid als Gas aus der Flüssigphase auszutreten und verringert so die Pufferkapazität. Zusätzlich führt es zu einem natürlichen pH-Anstieg auf ca. 8,6. Die benötigte Menge NaOH konnte so auf 1,5 – 3 g/L reduziert werden. Im Strippprozess wurden 75 L Luft pro L Gärrest bei 800 mbar Absolutdruck und 70 °C Temperatur eingesetzt. Zusätzlich dafür konnte bereits in diesem Prozessschritt eine Verringerung des NH4-N-Gehaltes festgestellt werden.

Die drei Haupt-Politikbereiche in Circular Agronomics sind Landwirtschaft, Abfall und Umweltemissionen wie CO2, Methan, Lachgas oder Ammoniak. Entlang der Wertschöpfungsketten wurden Barrieren und Lücken für praktische Lösungen zur Verbesserung des Nährstoffkreislaufs in EU-Agrarökosystemen identifiziert.

Ein Schwerpunkt lag auf der EU-Düngemittelverordnung (2019/1009/EC), die den Einsatz von organischen/biobasierten Düngemitteln z.B. aus kommunalen Bioabfällen fördert. Sie legt EU- Qualitäts-, Sicherheits- und Umweltkriterien für EU-Düngemittel fest. Die Hersteller können jedoch zwischen europäischer und nationaler Zertifizierung wählen. Die Verordnung schließt nach wie vor Industrie- oder Klärschlamm als Düngemittel-Bestandteil aus und Genehmigungsstellen sind an keine verbindlichen Zeiten für ihrer Bewertung gebunden. Dieses Verfahren ist für Hersteller risikoreich und wird von Wiederholbarkeit und Art des Produkts abhängen.

Die Gesetzgebungsanalyse trägt zur potenziellen Marktakzeptanz von Innovationen und EU-Initiativen bei. Ein neuer Politikansatz für Nährstoffkreisläufe und biobasierte Produkte ist notwendig wie qualitäts- (nicht herkunfts-) bezogene Definitionen und Deklarationen. Abfälle sollten als Sekundärrohstoffe behandelt werden, deren Einsatz finanziell unterstützt wird. Parallel werden die bestehenden EU-Gesetze durchgesetzt und die Entwicklung einer effektiv vernetzten Politik erleichtert - Schritte zur Integration der Landwirtschaft in die Kreislaufwirtschaft.

Weltweite Nährstoffflüsse beeinflussen politische Abhängigkeiten, Ressourceneffizienz und Schließung von Nährstoffkreisläufen. Vor allem die Wertschöpfungsketten und der internationale Handel von Düngemitteln, Futter- und Lebensmitteln sind für lokale Nährstoffungleichgewichte verantwortlich.

Die auf FAO-Daten basierende Analyse zeigt, dass Eiweißimporte durch Futtermittel für die europäische Tierhaltung vor allem aus Südamerika, Nordamerika und der Ukraine eine signifikante Reallokation der Schlüsselnährstoffe Kohlenstoff (C), Stickstoff (N) und Phosphor (P) verursachen. Von 2013 bis 2017 wurden ca. 51 % mit mehr als 10 Mt Eiweiß vorwiegend als Soja und Sojakuchen aus Südamerika, dominiert aus Argentinien, Brasilien und Paraguay importiert. Der hohe Proteingehalt von Sojaprodukten trägt fast 90 % zu den EU-importierten Nährstoffen bei: ca. 5.600 kt C, 1.860 kt N und 150 kt P. Die Herstellung tierischer Produkte und Derivate führt zu atmosphärischen und terrestrischen Nährstoffverlusten. Die Nährstoffeffizienz ist insgesamt gering, was zu hohen Kosten für die Produzenten führt.

Weizen trägt den Hauptanteil der exportierten Proteine aus der EU nach Afrika bei (64 % der Proteine), gefolgt von Gerste (5 %), Magermilchpulver und Hühnerfleisch. Die wichtigsten Zielländer in Afrika sind Algerien, Ägypten und Marokko, wo die EU-Produkte Nachteile für die lokalen Wertschöpfungsketten verursachen und die Umwelt unter anderem durch höhere Transport- und Lagerungsemissionen schädigen.

Tijdens aerobe behandeling van het gebruikte water wordt het fytinezuur gemakkelijk afgebroken. Het ammonium wordt echter ook verwijderd. Dit opent de mogelijkheid om het tweede type struviet te produceren, waarbij het ammonium is vervangen door kalium. Dit type struviet heeft eigenlijk een hogere toegevoegde waarde omdat het niet alleen fosfaat terugwint, maar één van de weinige niet water oplosbare kaliumverbindingen is. Kalium is ook grondstof met beperkte beschikbaarheid. In dit geval wordt de struviet vorming uitgevoerd als een tertiaire fosfaatverwijdering na de aërobe behandeling op het uiteindelijke effluent voorafgaand aan lozing in oppervlaktewater. Gezien het feit dat het water in dit stadium al relatief zuiver is, is er een beperkte behandeling noodzakelijk. De toevoeging van een magnesiumzout zal nodig zijn om de vorming van kalium-struviet te induceren. Het voordeel van het gebruik van soja-afvalwater is dat het vrij hoge kaliumgehalte bevat, waardoor fosfor opnieuw de beperkende parameter is waarop kan worden gefocust. De pilooteenheid zal de flexibiliteit hebben om in verschillende operationele modi te werken. De waarde van K-struviet staat in directe relatie met de grondstofwaarde van de nutriënten inhoud, momenteel verkoopt 1 ton K-struviet tussen € 120 en € 150 als een gedroogd gegranuleerd product. Belangrijk is dat het product kan worden gebruikt met bestaande apparatuur in de meststoffen industrie. De echte voordelen zijn een efficiëntere controle van fosfaat met verminderd gebruik van chemicaliën (ic. Fe of Al-zouten) en verminderde productie van slib vergeleken.

Het fosfor dat aanwezig is in het proceswater van sojaverwerking is cyclisch fytinezuur. Dit fytinezuur heeft een negatieve invloed op de verteerbaarheid en opname van enkele essentiële micro-elementen zoals ijzer en zink. Om deze negatieve effecten tegen te gaan, is de toevoeging van fytase-enzymen aan veevoeder een bekende en veelvuldig toegepaste praktijk. Het fythase-enzym breekt het fytinezuur af en maakt orthofosfaat vrij. Dit orthofosfaat is de fosforvorm die nodig is voor de vorming van struviet. In de natuur is de productie van fytase-enzymen onder anaerobe omstandigheden beperkt. Daarom wordt tijdens anaerobe behandeling van gebruikt water weinig of geen fytinezuur afgebroken, zoals vergelijkbaar in de anaerobe darm omgeving. Door fytase-enzymen toe te voegen voorafgaand aan de anaerobe behandeling van het gebruikte water wordt het fytinezuur afgebroken en struviet vorming onder de vorm van ammonium struviet wordt aldus mogelijk na de anaerobe waterbehandeling. Het Circular Agronomics-project ontwikkelt deze aanpak in detail om de fytase ondersteunde fytinezuurconversie in orthofosfaat te optimaliseren en zo struviet vorming mogelijk te maken. In deze fase van de waterbehandeling zal dit als ammonium-struviet zijn. De waarde van NH4-struviet staat in directe relatie met de grondstofwaarde van de nutriënten inhoud, momenteel verkoopt 1 ton NH4-struviet tussen € 80 en € 120 als een gedroogd gegranuleerd product. Belangrijk is dat het product kan worden gebruikt met bestaande apparatuur in de meststoffen industrie. De voordelen zijn efficiëntere controle van fosfaat met verminderd gebruik van chemicaliën en productie van slib vergeleken.

Om fosfor als struviet terug te winnen, moet het aanwezig zijn als orthofosfaat. De belangrijkste fosforverbinding in soja is echter fytinezuur, een cyclische P-bevattende verbinding. Fytinezuur heeft een negatieve invloed op de spijsvertering door onder meer de afbraak van eiwitten en de opname van micronutriënten te verminderen. Daarom is de toevoeging van fytase-enzymen aan veevoeding een veel voorkomende praktijk en dit biedt de mogelijkheid om fytasen te gebruiken om het fytinezuur om te zetten om struviet vorming mogelijk te maken. Dit conditioneringsproces maakt gebruik van de direct beschikbare enzymen (gebruikt als toevoegingsmiddel) om de gebonden fosfor om te zetten in vrij fosfaat. Zodra het fosfaat aanwezig is, kan het worden omgezet in de struviet verbinding. Er zijn twee soorten struviet mogelijk, het ammonium-struviet en kalium-struviet. Deze twee verschillende soorten struviet kunnen in verschillende stadia van de gebruikte afvalwater behandeling worden geproduceerd. Het belangrijkste is NH4-struviet dat aan der orde is na de anaërobe zuivering. Het moet ook worden vermeld dat een van de specifieke kenmerken van soja-afvalwater is dat het meer magnesium als fosfor bevat. Dit is een zeldzaam geval waarbij dus niet Mg maar PO4-P de beperkende parameter is. Dit zou het mogelijk maken om het struviet terug te winnen zonder extra chemicaliën toe te voegen. Het tweede mogelijke product is K-struviet. Dit kan alleen worden geproduceerd na de aerobe fase wanneer alle ammonium is verwijderd. De waarde van de K-struviet is hoger in vergelijking met NH4-struviet omdat het een zeldzaam niet-oplosbaar K-zout is en K-reserves ook onder stress staan

Circular Agronomics zielt darauf ab, Stickstoff aus Speiseabfällen in Form von Ammoniak mittels einer Vakuumentgasung zurückzugewinnen. Insbesondere proteinreiche Speiseabfälle und Abwässer aus der Lebensmittelindustrie beinhalten einen relativ hohen Stickstoffgehalt im Vergleich zu anderen Speiseabfällen und Abwässern. Je höher der Ammoniumgehalt ist, desto mehr Stickstoff kann zurückgewonnen werden. Deshlab sollte vor der Vakuumentgasung der Ammoniumanteil durch eine anaerobe Behandlung erhöt werden. Dies kann z. B. zu einer Erhöhung des Ammoniumanteils bezogen auf den Gesamtstickstoffgehalt von ursprünglich 50 % und weniger auf ein Niveau zwischen 60 % und 80 % führen.



Um den Prozess der Ammoniakentgasung zu untersuchen und zu optimieren, wird in Circular Agronomics eine Pilotanlage geplant und gebaut. Cirular Agronomics zielt darauf ab, zwischen 80 % und 90 % des Stickstoffs, der ursprünglich als Ammonium vorlag, aus der Gülle zurückzugewinnen. Hierfür werden die Druckverhältnisse im Vakuumbereich zwischen -700 und -900 mbar eingestellt. Ein pH-Wert zwischen 8 und 10 sowie eine erhöhte Temperatur von bis zu 70 °C sorgen für eine Verschiebung des chemischen Gleichgewichts zwischen Ammonium und Ammoniak mit der Folge einer Erhöhung des Ammoniakanteils. Dieser Prozess wird im Projektverlauf optimiert, indem der Druck, der pH-Wert und die Temperaturbedingungen variiert werden mit dem Ziel, einen energieeffizienten Betrieb der Anlage zu erreichen.

Nanovlákenné membrány jsou vhodnou a levnější alternativou deskových, tubulárních nebo keramických membrán v separačních procesech jako např. filtrace, mechanické předčištění, zahušťování, apod. Unikátní technologie elektrospinningu slouží k výrobě nanovlákenných membrán s velikostí pórů až 100 – 150 nanometrů pro zajištění účinné separace nebo zahuštění média. Nanovlákenné membrány mohou sloužit při nakládání s kyselou syrovátkou pro dva různé účel, buď jako předčištění před nanofiltrací (náhrada v současnosti používaných odstředivek) pro odstranění tuků a kaseinu anebo pro zahuštění kyselé syrovátky. Obě hypotézy se budou testovat v laboratorním a poloprovozním měřítku během trvání projektu (do roku 2022) pro kritické vyhodnocení těchto možných využití v praxi. Výstupem projektu bude studie proveditelnosti aplikace nanovlákenných membrán pro nakládání s kyselou syrovátkou před jejím dalším využitím (krmivo pro zvířata, lyofilizace, aplikace na půdu). Studie bude obsahovat všechny získané a naměřené výsledky, doporučení pro aplikaci v provozním měřítku, analýzu návratnosti investice a analýzu replikace technologií v praxi.

Fosfor is een essentiële voedingsstof die aanwezig is in onze dagelijkse voeding. De belangrijkste toepssing van fosfor is dus de toepassing als meststof voor voedselproductie. Fosfor is echter een delfstof met beperkte reserves. Om de voedselvoorziening te garanderen, is het nodig om fosfor terug te winnen en opnieuw te hergebruiken. Een van de mogelijkheden om dit te doen is terugwinning uit proceswater afkomstig van voeder/voedselverwerking die veel fosfor bevatten. De behandeling van dit proceswater op een traditionele manier resulteert in het verlies van de fosfor. De alternatieve benadering, onderzocht in het Circular Agronomics-project, is het terugwinnen van de fosfor door een kristallijn product te produceren dat bekend staat als struviet. Door de juiste procesomstandigheden te implementeren, treedt een selectief proces op dat resulteert in het struviet product, dat eenmaal geproduceerd gemakkelijk kan worden afgescheiden uit het proceswater. Bovendien heeft het struviet product al bemestingseigenschappen en bevat het naast fosfor ook stikstof en magnesium - twee andere essentiële elementen die nodig zijn voor een goede plantengroei. Beginnen met afvalwater in de vorm van voedsel- of diervoederverwerking heeft ook het voordeel dat een product met de status End-Off-Waste gemakkelijk wordt geaccrediteerd. Dit is net zo belangrijk als de technologie dat het verkregen product onder correcte en gecertificeerde voorwaarden opnieuw in de circulaire economie kan worden geïntroduceerd.

In Circular Agronomics werden verschiedene organische Abfälle und Abwasserströme in Bezug auf ihr Wiederverwertungspotential betrachtet. Eine erste grobe Analyse verschiedener Stoffströme zeigte, dass vor allem in Abwässern aus der Zuckerherstellung, der Tierfutterherstellung, der Molkerei und der Fleischverarbeitung relativ hohe Stickstoffgehalte zu finden sind. Der Anteil des Ammonium-Stickstoffs bezogen auf den Gesamtstickstoff ist jedoch im rohen Abwasser relativ gering. Er liegt bei 50 % und weniger. Um eine höhere und wirtschaftlich güngstigere Rückgewinnungsrate bezogen auf den Stickstoff zu erreichen, muss der Ammoniumanteil erhöht werden. Dazu eignet sich eine anaerobe Behandlung, die den Ammoniumanteil von 50 % und weniger auf ein Niveau zwischen 60 % und 80 % erhöhen kann. Aus diesem Grund soll in Circular Agronomics insbesondere aus Gärresten der Speiseabfallentsorgung Stickstoff zurückgewonnen werden. Hierfür wird eine Pilotanlage konstruiert, die einen Stickstoff-abgereicherten Gärrest produziert, Dieser kann direkt als Bodenverbesserer eingesetzt werden. Zudem wird der Stickstoff über eine Ammoniakentgasung unter Vakuumbedingungen zurückgewonnen. In einem anschließenden Gaswäscher reagiert das Ammoniakgas mit Schwefelsäure zu Ammoniumsulfatlösung, was ein typischer mineralischer Stickstoffdünger ist.

Recyklace uhlíku z procesů zpracování kyselé syrovátky. Prováděná činnost vytváří nový obchodní potenciál valorizace potravinářského odpadu, který je zpracováván pro svojí aplikaci na pole. Kyselá syrovátka, což je odpadní produkt z výroby tvarohu, smetanového sýru a žervé je zpracovávána (mechanické předčištění, zahuštění a následná konzervace), předtím než je aplikována na půdu za účelem zvýšení hladiny uhlíku v ní. Zemědělci mohou využívat kyselou syrovátku nejen proto, aby dodali půdě chybějící uhlík, ale i nutrienty (dusík, fosfor a draslík). Může tak být vytvořen oboustranně výhodný scénář mezi mlékárnami a zemědělci a vytvořen trh s touto komoditou. V rámci projektu (do roku 2022) bude testována různá dávka kyselé syrovátky na půdu, která by zajistila nezbytnou hladinu organického uhlíku v půdě a zároveň budou zpracovávány dusíkové a fosforové bilance pro vytvoření návodů a doporučení pro koncové uživatele o vhodné aplikaci kyselé syrovátky na zemědělskou půdu. Doporučení budou obsahovat vhodnou dávku syrovátky z hlediska obsahu C, N, P a K, nezbytné zpracování syrovátky před jejím odvozem na pole, logistické a skladovací rady, spolu se základní ekonomickou analýzou o aplikaci kyselé syrovátky.

In Circular Agronomics werden verschiedene organische Abfälle und Abwasserströme in Bezug auf ihr Wiederverwertungspotential betrachtet. Hierfür wird u. a. das neue BREF-Dokument (2019) "Best available techniques (BAT) reference document for the food, drink and milk industries" genutzt, in dem zahlreiche Abwässer aus der Nahrungsmittelindustrie charakterisiert sind. Zusätzlich werden wissenschaftliche Publikationen, die Ergebnisse anderer Forschungsprojekte und im Internet verfügbare Datenbanken in die Auswertung miteinbezogen.



Eine erste grobe Analyse der Abwässer in Bezug auf das Wiederverwertungspotential von Phosphor zeigte, dass vor allem in den Abwässern aus der Speiseölproduktion, der Sojaverarbeitung, der Fleischverarbeitung und der Tierfutterproduktion ein relativ hoher Gehalt an Phosphor zu finden ist. Zudem ist im Vergleich zu kommunalem Abwasser auch der Kohlenstoffgehalt relativ hoch, so dass sich eine Wiederverwertung dieser Stoffströme lohnt.



Circular Agronomics zielt darauf ab, Abfall- und Abwasserströme zu klassifizieren und die regionale Verfügbarkeit der interesanntesten Ströme zu bestimmen. Diese Informationen sollen den klein- und mittelständischen Unternehmen (KMUs) zur Verfügung gestellt werden, damit sie ihre Geschäftsmodelle weiter ausbauen können.

In Circular Agronomics werden verschiedene organische Abfälle und Abwasserströme in Bezug auf ihr Wiederverwertungspotential betrachtet. Hierfür wird u. a. das neue BREF-Dokument (2019) "Best available techniques (BAT) reference document for the food, drink and milk industries" genutzt, in dem zahlreiche Abwässer aus der Nahrungsmittelindustrie charakterisiert sind. Zusätzlich werden wissenschaftliche Publikationen, die Ergebnisse anderer Forschungsprojekte und im Internet verfügbare Datenbanken in die Auswertung miteinbezogen.



Insbesondere proteinreiche Speiseabfälle und Abwässer aus der Lebensmittelindustrie beinhalten einen relativ hohen Stickstoffgehalt im Vergleich zu anderen Speiseabfällen und Abwässern. Eine erste grobe Analyse verschiedener Stoffströme zeigte, dass vor allem in Abwässern aus der Zuckerherstellung, der Tierfutterherstellung, der Molkerei und der Fleischverarbeitung relativ hohe Stickstoffgehalte zu finden sind. Zudem sind die Kohlenstoffgehalte im Vergleich zu kommunalen Abwässern ebenfalls relativ hoch, so dass sich eine Wiederverwertung dieser Stoffströme in mehrfacher Hinsicht lohnt.



Circular Agronomics zielt darauf ab, Abfall- und Abwasserströme zu klassifizieren und die regionale Verfügbarkeit der interesanntesten Ströme zu bestimmen. Diese Informationen sollen den klein- und mittelständischen Unternehmen (KMUs) zur Verfügung gestellt werden, damit sie ihre Geschäftsmodelle weiter ausbauen können.

Der organische Kohlenstoffgehalt in Speiseabfällen und Abwässern aus der Lebensmittelindustrie ist gewöhnlich relativ hoch im Vergleich zu kommunalem Abwasser. Deshalb kann die Wiederverwertung dieser Stoffströme von Vorteil sein. Solange diese Stoffströme nicht weiter als Nahungsmittelzusätze oder Futtermittel genutzt oder dazu weiterverarbeitet werden, gibt es zwei weitere Optionen für deren Verwertung: (1) die in den Stoffströmen enthaltene Biomasse wird zur Biogasproduktion eingesetzt oder (2) als Bodenverbesserer genutzt. Die Kombination beider Optionen kann noch mehr Vorteile liefern. Hierbei werden nämlich die leicht abbaubaren organischen Verbindungen in einer anaeroben Behandlung zu Biogas umgesetzt und der Gärrest, in dem nachwievor organische Verbindungen enthalten sind, kann weiter als Bodenverbesserer eingesetzt werden.

In Circular Agronomics werden verschiedene organische Abfälle und Abwasserströme diesbezüglich betrachtet. Hierfür wird u. a. das neue BREF-Dokument (2019) "Best available techniques (BAT) reference document for the food, drink and milk industries" genutzt, in dem zahlreiche Abwässer aus der Nahrungsmittelindustrie charakterisiert sind. Zusätzlich werden wissenschaftliche Publikationen, die Ergebnisse anderer Forschungsprojekte und im Internet verfügbare Datenbanken in die Auswertung miteinbezogen.

Ammoniumhydrogencarbonat-Lösung (ACL) ist ein Produkt, welches durch Ammoniumabreicherung entsteht. Ammoniak und Kohlendioxid können zum Beispiel aus Gülle und Gärrest gestrippt werden - auch unter Vakuum. Das Ammoniak wird mit Hilfe von Hydrogencarbonat-lösung aus der Abluft gewaschen: Es entsteht ACL, die als mineralischer Flüssigdünger eingesetzt werden kann. Die N-Gehalte sollten die ortsüblichen Mindestgehalte der Düngegesetze einhalten.Der monetäre Wert der Lösung orientiert sich am N-Gehalt (preisfördernd) sowie an Verunreinigungen (preissenkend) und dem pH, der etwa 7-8 betragen sollte. Die Lösung enthält relativ viel Wasser. Deshalb ist der Transport und Lagerung der Lösung kostenintensiv, da das Volumen und Gewicht im Verhältnis zur Nährstoffkonzentration relativ hoch ist. Für Landwirte ist ACL Produkt, das sofort nach Ausbringung eingearbeitet werden muss, um Ammoniakemissionen zu vermeiden. Sowohl ACL-Produzenten als auch ACL-Anwender profitieren davon, dass der N-Gehalt möglich hoch ist. Anlagenbetreiber sollten bereits bei der Auslegung und Spezifizierung der Ammoniakwäsche Vorgaben machen, dass die produzierte ACL möglichst hoch ist. Darüber hinaus sollten sich Anlagenbetreiber darüber im Klaren sein, dass ACL nur während der Düngesaison Absatz findet, für die restliche Zeit sind gasdichte Lagerkapazitäten vorzuhalten.

Ammoniumsulfat-Lösung (ASL) ist ein Produkt, welches durch Ammoniumabreicherung entsteht. Ammonium kann zum Beispiel aus Gülle, Gärrest, Klärschlamm gestrippt werden oder es ist in der Abluft von Ställen oder biologischen Abfallbehandlungsanlagen enthalten. Das Ammoniak wird mit Hilfe von Schwefelsäure aus der Abluft gewaschen, und es entsteht eine Ammoniumsulfat-Lösung, die als mineralischer Flüssigdünger eingesetzt werden kann. Die N-Gehalte sollten die ortsüblichen Mindestgehalte der Düngegesetze einhalten, in Deutschland sind dies z.B. 5%N. Der Wert der Lösung orientiert sich am N-Gehalt (preisfördernd) sowie an Verunreinigungen (preissenkend) und dem pH, der über 5 liegen sollte. Die Lösung enthält relativ viel Wasser (etwa 75%,wenn der N-Gehalt 5% beträgt). Deshalb ist der Transport und Lagerung der Lösung kostenintensiv, da das Volumen und Gewicht im Verhältnis zur Nährstoffkonzentration relativ hoch ist. Für Landwirte ist ASL interessant, da sie sowohl den N- als auch den Schwefelbedarf der Kulturen abdecken kann. Sowohl ASL-Produzenten als auch ASL-Anwender profitieren davon, dass der N-Gehalt möglich hoch ist. Anlagenbetreiber sollten bereits bei der Auslegung und Spezifizierung der Ammoniakwäsche Vorgaben machen, dass die produzierte ASL mindestens 5% N enthält. Darüber hinaus sollten sich Anlagenbetreiber darüber im Klaren sein, dass ASL nur während der Düngesaison Absatz findet, für die restliche Zeit sind Lagerkapazitäten vorzuhalten.

Das Ziel jedes landwirtschaftlichen Produktionssystems sollte sein, mit höchster Effizienz Lebensmittel zu produzieren. Effizienz kann die bestmögliche Ausnutzung von Nährstoffen (Nährstoffeffizienz), die Erzielung hoher Erlöse (ökonomische Effizienz) oder die Minimeriung von Umweltwirkungen bedeuten (ökologische Effizienz). In einem Projekt an der HBLFA Raumberg-Gumpenstein werden alle drei Bereiche der Effizienz untersucht. Es wird erhoben, welchen Einfluss verschiedene Genotypen von Kühen (Holstein_Hochleistung, Holstein_Neuseeland, Holsten_Lebensleistung und Fleckvieh) und verschiedene Rationszusammensetzungen (Stallfütterung mit 0, 20 und 40 % Kraftfutteranteil in der Gesamtration) auf Futteraufnahme, Milchleistung und Effizienz der Milchproduktion haben. Die Auswertung des Projekts wird wertvolle Aussagen zur Nährstoffeffizienz und ökonomischen Effizienz liefern. Um auch die ökologische Effizienz der Milchproduktion bewerten zu können, werden im Rahmen des CircularAgronomics-Projekts Methanemissionen der Kühe in Respirationskammern gemessen. Aus den Ergebnissen lässt sich daher ableiten, welcher Genotyp, welche Rationszusammensetzung und welche Kombination aus Genotyp und Rationszusammensetzung sowohl aus ökonomischer als auch aus ökologischer Sicht die höchste Effizienz aufweist und somit für eine bestimmte Region am effizientesten ist. Denn, neben einer hohen Effizienz ist es auch wichtig, dass die Produktionsstrategie zum jeweiligen Standort passt, damit indirekte, landwirtschaftliche Emissionen (z.B. durch Transporte von Futtermitteln) vermieden werden können.

Gülle wird häufig als Wirtschaftsdünger in der Landwirtschaft genutzt. Sie liefert sowohl organisches Material für den Boden als auch Stickstoff, der ein wichtiger Pflanzennährstoff ist. Oft stimmt jedoch die saisonale Ausbringung der Gülle nicht mit dem Zeitpunkt des tatsächlichen Stickstoffbedarfs der Pflanzen überein. Dies führt zu einem unerwünschten Verlust des Stickstoffs für die Pflanzen durch Emissionen ins Grundwasser (Nitrat) oder in die Atmosphäre (Ammoniak und/oder Lachgas). Besonders in Regionen mit einem hohen Gülleaufkommen und einer hohen Ausbringungsrate der Gülle kann es zu starken Umweltbelastungen kommen.

Um die Zufuhr des organischen Materials aus der Gülle für den Boden von der Stickstoffzufuhr für die Pflanzen zu entkoppeln, wird in Circular Agronomics eine Pilotanlage entwickelt. Hier wird über eine Vakuumentgasung Ammoniakgas aus der Gülle zurückgewonnen. Zudem produziert die Pilotanlage eine "stickstoffabgereicherte Gülle", die als Bodenverbesserer eingesetzt werden kann. Cirular Agronomics zielt darauf ab, zwischen 80 % und 90 % des Stickstoffs, der ursprünglich als Ammonium vorlag, aus der Gülle zurückzugewinnen. Um den Prozess zu optimieren, werden verschiedene Versuche mit unterschiedlichen Drücken im Vakuumbereich sowie bei unterschiedlichen pH-Werten und Temperaturbereichen durchgeführt. In einem anschließenden Prozessschritt wird das zurückgewonnene Ammoniak zur Herstellung eines direkt einsetzbaren Stickstoffdüngers weiterverwertet.

Perché può risultare utile microfiltrare liquami zootecnici e digestati?

La microfiltrazione viene attuata a valle della separazione solido-liquido convenzionale, sulla frazione chiarificata, facendo uso di una nuova e semplice attrezzatura come il microfiltro appositamente sviluppato da Saveco WAMgroup.

Si ottiene una fase microfiltrata dalla quale sono state quasi completamente escluse le particelle con diametro superiore ai 50 micron (equivalenti a tre globuli bianchi del sangue). La frazione microfiltrata, che generalmente rappresenta la quota maggiore del liquame o digestato in ingresso al trattamento, viene pompata facilmente e non intasa ugelli o gocciolatori. Inoltre contiene la maggior parte dell’azoto in forma ammoniacale, che è prontamente disponibile per la nutrizione vegetale.

La modalità di utilizzo agronomico ottimale della frazione microfiltrata è quindi la distribuzione sulle coltivazioni in atto, in modo tale da incrementare più possibile l’efficienza d’uso dei nutrienti e risparmiare concimi di sintesi. Nel progetto Circular Agronomics, presso l’azienda CAT Correggio con impianto di biogas (Emilia-Romagna, Italia), si stanno conducendo delle prove di microfiltrazione e utilizzo del digestato microfiltrato in fertirrigazione, per mezzo di ali gocciolanti Netafim interrate a 30 cm di profondità (subirrigazione a goccia – SDI).

Il primo anno di sperimentazione ha avuto successo sia in termini di praticabilità tecnica della soluzione innovativa proposta che per le ottime rese colturali di mais insilato, ottenute in abbinamento e elevata efficienza d'uso dei nutrienti. Nel 2020 le prove saranno ripetute su sorgo.

El purín es un producto semilíquido con materia orgánica fecal de origen ganadero, que normalmente se encuentra en una concentración de un 3-8%, y suele aplicarse directamente al terreno para aprovechar el valor agronómico de los nutrientes presentes de forma natural. Su gran contenido en agua y la dificultad de aplicarlo en el momento preciso da lugar a una pérdida de nutrientes en forma de lixiviados y emisiones gaseosas, principalmente. Esta pérdida puede ser superior al 50% en algunos casos. Mediante la fijación de las sales amoniacales y la reducción del contenido de agua se consigue obtener un producto concentrado seco que se mantiene estable por mucho tiempo, pudiendo hacer la aplicación en el momento requerido y evitando la percolación en las capas freáticas de los componentes solubles y la volatilización de los gases. El secado solar de purines combina el poder de calorífico y la radiación solar para su deshidratación y, mediante un sistema de mezcla y agitación, se consigue estabilizar la fracción seca de forma similar a un compost. El producto obtenido tiene una sequedad superior al 65%. La tecnología es renovable en su concepto y no genera corrientes residuales, con pérdidas inferiores al 1%. Se estima que el tratamiento tiene un coste de 4€/m3, considerando la amortización del sistema a 10 años. Los resultados obtenidos por el momento son bastante esperanzadores, en momentos de fuerte radiación solar el secado se puede producir en 10 días y se han efectuado visitas con ganaderos de la zona interesados para su implantación a escala real, su interés ha sido notable debido a su simplicidad, facilidad de uso y calidad del material obtenido.

La gestión de los purines supone una parte importante de los costes de una explotación ganadera debido a la elevada humedad de estos (mayor al 90%), que dificulta su transporte a otras zonas. El uso de separadores sólido-líquido es una herramienta eficaz que permite una redistribución de los nutrientes, mejorando la capacidad de gestión. Estos sistemas permiten obtener una fracción sólida (FS), con un alto contenido en sólidos, y una fracción líquida (FL), solución acuosa con elementos disueltos y en suspensión. En la FS se concentra más fósforo (P) que nitrógeno (N) incrementándose la relación N/P en la FL. Por tanto, al fertilizar con FL, se incorpora una mayor cantidad de N sin exceder las necesidades de P del cultivo. Los separadores se pueden clasificar en sistemas por gravedad, por presión o por centrifugación (los más eficaces). Los rendimientos de separación o exportación a la FS oscilan entre un 15-45% para el N y un 20-80% para el P, y dependen de la tecnología utilizada y/o el uso de aditivos, de la composición y edad del purín, de la estabilidad del caudal de entrada, etc. Los costes de operación oscilan entre 1,96-2,34 euros por kg de N y 4,96-4,43 euros por kg de P. Estos costes son altamente dependientes de la tecnología utilizada y del caudal de trabajo, entre otros factores. En el proyecto Circular Agronomics se están empleando separadores sólido-líquido por presión y centrifugación, seguidos de postratamientos de las facciones resultantes para su valorización como fertilizantes orgánicos e inorgánicos

Las emisiones de la ganadería representan más del 10% del total de las emisiones GEI y más del 85% de las emisiones totales de NH3. Entre otras fuentes, el almacenamiento de los purines en balsas y su aplicación en el campo son las que más contribuyen a estas emisiones. La Unión Europea está apostando fuerte en este aspecto y promoverá medidas para su reducción en los próximos años, como el sellado de los sistemas de almacenamiento. El primer paso para la reducción de emisiones sería determinar exactamente los puntos calientes y la cantidad generada en cada uno de ellos. Pero la determinación de las emisiones generadas no es una tarea fácil. Para ello existen diferentes dispositivos de muestreo entre los que se encuentran las cámaras dinámicas (campana Lindvall y túneles de viento). Estas cámaras pueden emplearse tanto en sustratos líquidos como sólidos, son móviles, y permiten la toma precisa de muestras de emisiones en condiciones controladas, a caudal constante, y una posterior caracterización de dichas muestras. En el proyecto Circular Agronomics se emplean estas cámaras para la determinación de emisiones en el almacenaje de los purines de cerdo y vaca, tras su aplicación en el campo y en los procesos de tratamiento de estos que se están desarrollando en el marco del proyecto con el objetivo de realizar los balances de nutrientes de una forma adecuada y aplicar estrategias para su minimización

Emissionen auf landwirtschaftlichen Betrieben können in FarmLife durch die Verbindung von Fachmodellen und betriebliche Vorleistungen in einer LCA umfassend dargestellt werden. Im Ergebnis zeigen sich aber nicht nur die gesamten Umweltwirkungen, sondern auch deren Herkunft aus verschiedenen Betriebsbereichen bzw. Input-Gruppen. Da sich die Wirkungen der Infrastruktur ganz deutlich vom Einsatz von Futtermitteln, Düngern und Pflanzenschutzmitteln abhebt, können den Betrieben sehr genaue Empfehlungen für die Betriebsentwicklung gegeben werden. Diese Empfehlungen verbinden sich in der Bewertung der Ökoeffizienz auch mit der Wirtschaftlichkeit. Im Rahmen der Case-Study Lungau wurde FarmLife im Jahr 2018 auf 22 und im Jahr 2019 auf 17 Bauernhöfen eingesetzt und hat dort nun große Wirkung auf die Planung der Betriebsziele. Auf über 100 anderen Referenzbetrieben in Österreich zeigt sich bereits die Wirkung von FarmLife zur Reduktion von Emissionen durch die Veränderung des Betriebskonzeptes in die Richtung einer standortangepassten Landwirtschaft. CircularAgronomics profitiert vom Einsatz des Tools in mehreren Arbeitspaketen.

Methan ist ein Treibhausgas, welches unter anderem im Verdauungsprozess von Wiederkäuern entsteht. In Zeiten des Klimawandels werden Strategien gesucht, mit welchen die Methanemissionen reduziert werden können. Daher werden in zwei Respirationskammern an der HBLFA Raumberg-Gumpenstein (Österreich) die gasförmigen Emissionen von Milchkühen (Kohlendioxid, Methan und Ammoniak) gemessen. Methan entsteht im Zuge der Faserverdauung im Pansen. Daher ist die Veränderung des Fasergehalts in der Ration von Milchkühen durch Veränderung des Grundfutter : Kraftfutter-Verhältnisses eine mögliche Maßnahme, Methanemissionen zu reduzieren. Hohe Kraftfutteranteile in Milchviehrationen können jedoch negative Nebeneffekte auf die Gesundheit der Tiere haben (z.B. höheres Risiko von Stoffwechselkrankheiten). Daher ist es das Ziel dieses Projekts, den Einfluss des Grundfutter : Kraftfutter-Verhältnisses der Ration auf die gasförmigen Emissionen der Milchkühe zu untersuchen. Neben der Ermittlung der täglichen Methanemissionen wird auch die Effizienz der Methanproduktion analysiert (z.B. g CH4/kg produzierter Milch). Die Ergebnisse diese Projekts werden zeigen, welche Fütterungsstrategie die effizienteste in Bezug auf Futteraufnahme, Milchproduktion und Methanemissionen ist. In den nächsten Jahren und Jahrzehnten wird die Vermeidung von (Treibhausgas-) Emissionen mehr und mehr zu einem Thema in der Landwirtschaft und im besonderen in der Viehwirtschaft werden. Die Endergebnisse dieser Studie sollen den Milchbauern helfen, ihren optimalen Weg zur Erreichung einer ökonomisch und ökologisch effizienten Milchproduktion zu finden.

Im Rahmen landwirtschaftlicher Tätigkeiten entsteht eine Vielzahl von Emissionen. Je nach Ausrichtung eines landwirtschaftlichen Betriebs treten manche Emissionen stärker auf und andere schwächer. Dementsprechend wird ein rinderhaltender Betrieb höhere Methanemissionen verursachen als ein viehloser Ackerbaubetrieb. Gleichzeitig muss jedoch der Ackerbaubetrieb mehr Lachgasemissionen verantworten als der rinderhaltende Betrieb.

Im Rahmen der Ökobilanzierung wird zwischen direkten und indirekten Emissionen unterschieden. Direkte Emissionen sind jene, die durch die Tierhaltung, das Wirtschaftsdüngermanagement und die Bewirtschaftung der Flächen direkt am Betrieb entstehen. Unter indirekten Emissionen versteht man die Emissionen aus den Vorleistungen. Beispielsweise hat der Zukauf von einem Kilogramm Soja aus Brasilien aufgrund der Produktion dort bereits gewissen Emissionen verursacht. Zum Bau eines Rinderstalls muss Stahl erzeugt werden. Die Voraussetzung dafür ist wiederum der Abbau von Erzen. Auch dieser Erzabbau hat gewisse stoffliche Emissionen zur Folge.

In FarmLife werden auf Basis verschiedener Modelle die direkten Emissionen landwirtschaftlicher Betriebe modelliert. Dazu zählen die Emissionen von Phosphor, Schwermetallen, Nitrat, Lachgas, Stickoxiden, Ammoniak und Methan. Im Ergebnis kann mittels FarmLife auf mögliche Optimierungspotentiale im Hinblick auf Emissionsreduktion hingewiesen werden. Aus bisherigen Ergebnissen rinderhaltender Betriebe zeigt sich, dass vor allem in den Bereichen Fütterung – Kraftfuttereinsatz und in der Anpassung des Tierbestandes an die eigene Fläche die größten Potentiale liegen um Emissionen zu reduzieren.

Los costes de alimentación son los más importantes en las explotaciones de vacuno lechero, y tanto una sobrealimentación como una alimentación por debajo de las necesidades tiene consecuencias negativas sobre los animales. Las técnicas de alimentación de precisión permiten integrar los datos recogidos por los sensores para alimentar a los animales de forma más concisa. En el proyecto Circular Agronomics se tiene como objetivo testar el sistema de alimentación de precisión utilizando datos de ingestión, cantidad y calidad de la leche, y peso vivo para dar un suplemento de pienso concentrado en la sala de ordeño usando 3 tipos diferentes de ingredientes (soja, maíz y tercerillas de trigo) que son fuente de distintos nutrientes (proteína, energía y fibra, respectivamente). Se especula que este manejo de la alimentación puede mejorar el retorno económico alimentando de forma más precisa a los animales ajustando sus necesidades diariamente. Para valorar estos beneficios que se esperan usando el sistema de alimentación de precisión, un grupo de 28 vacas lecheras se alimentaran siguiendo un sistema de alimentación convencional o de precisión y se valorará la digestibilidad de su dieta utilizando la técnica de muestreo puntual de heces y orina en distintos momentos del día durante 3 días consecutivos y usando la fibra neutro indigestible como marcador interno.

Der Stickstoff- und Phosphorkreislauf sind komplexe Systeme welche verschiedenen Einflussgrößen unterliegen und in mehrere Teilkreisläufe unterteilt werden können. Betrachtet man den Stickstoff- und Phosphorkreislauf landwirtschaftlicher Betriebe, so zeigt sich, dass diese meist einen geringen Grad an Geschlossenheit aufweisen. Über den Verkauf landwirtschaftlicher Produkte wie zum Beispiel Milch oder Getreide verlässt ständig Stickstoff und Phosphor den Kreislauf. Auf der anderen Seite wird durch Zukäufe von Saatgut, Dünge- und Futtermitteln etc. laufend Stickstoff und Phosphor in den Kreislauf eingebracht.

Um den Stickstoff- und Phosphorkreislauf auf landwirtschaftlichen Betrieben in höherem Maße zu schließen, gibt es in der Region Lungau in Österreich ein freiwilliges Programm für Landwirtinnen und Landwirte. Bei diesem Programm verpflichten sich die teilnehmenden Betriebe zum ausschließlichen Einsatz von betriebseigenen Dünge- und Futtermitteln. Sollte der Zukauf von Betriebsmitteln wie zum Beispiel Kraftfutter dennoch notwendig sein, so muss dieses ebenfalls aus der Region bezogen werden. Im Gegenzug erhalten die Betriebe einen höheren Milchpreis von der Molkerei.

Im Rahmen der Case Study 3 werden die Stickstoff- und Phosphorkreisläufe dieser Betriebe untersucht. Erste Ergebnisse zeigen, dass vor allem der Stickstoffkreislauf weitgehend geschlossen werden kann. Der Phosphorkreislauf lässt sich weniger gut schließen, da die Abfuhr von Phosphor nicht durch natürliche Phosphorquellen auf den Betrieben ausgeglichen werden kann.

Phosphorus (P) is een van de belangrijkste nutriënten voor planten. Alhoewel de meeste bodems in theorie meer dan genoeg P bevatten om een gewas te laten groeien, in principe, is het meeste van dit P chemisch gebonden aan bodemdeeltjes and kan daardoor niet gebruikt worden door planten. Daarom moeten boeren grote hoeveelheden P kunstmest toedienen. Maar kunstmest kost geld, en de bron van P kunstmest (rots fosfaat) is eindig. Daarom zullen we in de toekomst veel efficiënter om moeten gaan met P in de landbouw. Uit studies in natuurgebieden weten we dat combinaties van verschillende planten veel efficiënter P uit de bodem op kunnen nemen dan één planten soort. Hier proberen wij dit principe uit de natuur toe te passen in gemanaged grasland: in een veldexperiment op een bodem met een lage P status testen we of slimme combinaties van grassoorten tot een hogere P gebruiksefficientie kan leiden. We gebruiken vier gangbare commerciële grassoorten (twee soorten Engels raaigras; Rietzwenkgras Timoteegras) met heel verschillende bewortelingspatromen om be bestuderen welke combinaties de meeste P opnemen, en wat het mechanisme hierachter is. Het veldexperiment zal twee volle jaren lopen. We hopen dat we aan het einde van het experiment we concreet advies kunnen geven aan boeren over welke combinaties van soorten te zaaien om een meer P efficiënt grasland systeem te krijgen.

Els cultius tenen diferents necessitats de nutrients en diversos moments del seu cicle. Els nutrients en els fertilitzants, especialment els orgànics, es poden trobar en diverses formes i nivells de disponibilitat pels cultius. En la fertilització de cultius extensius es poden aplicar diferents tipus de dejeccions (fems, purins, ...), algunes en diferents moments, ja sigui abans de la sembra o en cobertora (amb el cultiu establert). La forma en què es troben els nutrients en cada tipus de dejecció les pot fer més idònies per ser aplicades en diferents moments del cicle de cultiu o de la rotació. En nitrogen (N) en els purins de porcí es troba majoritàriament (65-75 %) en forma amoniacal -ràpidament disponible pels cultius- i, per tant, és idoni per fer aplicacions quan les necessitats en N del cultiu són altes o ho seran en breu, per exemple en cobertora dels cereals d’hivern. En el cas dels fems, el N es troba principalment en forma orgànica. Serà disponible pel cultiu a mig-llarg termini, sovint algun any després de l’aplicació. És millor aplicar-lo abans de la sembra del cultiu, quan les necessitats són baixes. Circular Agronomics promou el tractament de les dejeccions. En aquests processos s’obtenen altres tipus de subproductes orgànics que també s’usaran en la fertilització dels cultius. Serà important caracteritzar-los, provar el seu comportament quan s’apliquen al sòl en diferents ambients i sistemes agrícoles i establir la seva idoneïtat per ser aplicats en determinats moments del cicle de cada cultiu.

A Catalunya, el 96 % de les emissions d’amoníac provenen de l’activitat agrària. Principalment (71%) és causada per la gestió de les dejeccions en un sentit ampli: des que els animals les excreten fins que s’incorporen al sòl. Hi ha circumstàncies que poden incrementar la volatilització en la fertilització dels cultius: sòls calcaris, aplicació en superfície, vent, temperatura, tipus de fertilitzants, … D’altra banda, algunes practiques de fertilització poden reduir la volatilització quan s’apliquen fertilitzants. Circular Agronomics treballa en diverses d’aquestes practiques i, al final del projecte, es donaran diverses solucions per millorar l’eficiència en l’ús dels nutrients en la fertilització dels cultius.

En general, es poden donar alguns consells. Per reduir la volatilització d’amoníac, usar productes amb N en forma orgànica (p.ex.: compost) millor que en forma amoniacal (p.ex.: purí porcí). Per purins i fraccions líquides: evitar aplicacions en ventall; quan s’aplica en superfície, incorporar al sòl tan aviat com es pugui; no aplicar quan hi ha o s’espera vent; i aplicar quan es preveu pluja en els següents dies. Per dejeccions sòlides, incorporar al sòl quan abans millor, especialment per aquells productes amb un contingut alt de N en forma orgànica (p.ex.: gallinassa). Pels fertilitzants minerals: usar els que continguin N en forma nítrica, especialment en períodes amb calor i humitat; incorporar els adobs al sòl sempre que sigui possible; i no aplicar tota la dosi de N en un sol moment, fraccionar la dosi al llarg del cicle del cultiu.

Catalunya és una de les àrees europees amb majors emissions d’amoníac (amb Bretanya, la vall del Po i l’àrea al voltant del nord-oest d’Alemanya, els Països Baixos I Bèlgica). De mitjana s’emeten 57 kg NH3 per hectàrea dedicada a l’agricultura, provinents de l’agricultura i la ramaderia, principalment de la gestió de les dejeccions ramaderes. Les emissions d’amoni poden comportar un increment de la concentració d’amoni a l’atmosfera i, per tant, afectar directament les explotacions agràries, els sistemes naturals i la salut humana. L’amoni en l’atmosfera pot procedir de la transformació de nitrogen (N) en forma ureica o amoniacal. Un cop l’amoni s’ha volatilitzat, interactua amb altres elements presents en l’atmosfera i augmenta els seus efectes contaminants.

La pèrdua de N per volatilització redueix l’eficiència en l’ús d’aquest nutrient en les explotacions agrícoles i produeix pèrdues econòmiques significatives a les explotacions. També es provoca contaminació ambiental, principalment a l’atmosfera (reaccionant amb altres contaminants augmenta l’abundància de partícules fines, PM10), masses d’aigua, sòls i sistemes naturals -a través de processos d’eutrofització i acidificació.

Des de l’any 2010 diferent normativa limita el nivell d’emissions d’amoníac permès, però els objectius plantejats no s’han assolit en molts casos.

Circular Agronomics treballa en diferents practiques agrícoles orientades a millorar el maneig de les dejeccions i l’eficiència en l’ús dels nutrients que contenen, incloent l’estudi de tècniques i tipus de maneig que minimitzin la volatilització d’amoníac provinent de la fertilització dels cultius amb dejeccions i productes que en deriven.

Los cultivos de cereales presentan una buena adaptación al ambiente en Europa, y raramente se produce un fallo total del cultivo, por lo que en algunas zonas son las únicas especies cultivadas. Algunos agricultores han optado por cultivar una o dos especies de cereales (especialmente cebada y trigo), con requerimientos sencillos para el cultivo y poca complicación tecnológica. La actual regulación europea (PAC) tiene un requerimiento de diversificación de cultivos (conocido como Greening) que requiere que las explotaciones incluyan diferentes especies. Algunos agricultores han optado por añadir una especie más de cereal a la rotación, básicamente triticale o avena, o incluso el barbecho. Sin embargo, la diversificación de cultivos se puede ver beneficiada utilizando cultivos de otras familias, como las leguminosas o las crucíferas, con características biológicas distintas a las de los cereales. Complementar una rotación de cereales con un año de colza (crucífera) puede ayudar en el control de malas hierbas de hoja estrecha, enfermedades y algunas plagas. Si además añadimos una leguminosa, como el guisante proteaginoso, podemos ahorrar una cierta cantidad de fertilizante nitrogenado, junto con el correspondiente gasto de aplicación, debido a la capacidad fijadora de nitrógeno asociada a las leguminosas. En Circular Agronomics se pretende analizar las ventajas de esta diversificación de cultivos a través de su efecto sobre el rendimiento y sobre la dinámica de nutrientes esenciales como el N y P. A pesar de que considerando la cosecha obtenida un solo año es posible que un cereal sea el cultivo más rentable, una rotación biodiversa puede aportar ciertas ventajas que pueden llevar a una sostenibilidad mayor de la explotación a largo plazo.

La ganadería intensiva es una actividad muy importante en nuestro país desde el punto de vista económico. Sin embargo, produce una gran cantidad de residuos orgánicos para los que se busca una valorización como fertilizantes. En la actualidad es habitual el uso de purines crudos en los campos próximos a las granjas porcinas, pero el exceso de este uso ha llevado a la contaminación por nitratos e incluso fósforo, con la consecuente degradación de suelos y aguas en los acuíferos. La normativa europea es por ello cada vez es más restrictiva en cuanto al tipo de producto, forma, dosis y momentos de aplicación de todos los productos fertilizantes incluidos los orgánicos.El digestato seco acidificado es un producto que se debe utilizar dentro de una planificación racional en el plan de fertilización de la explotación, en función de las necesidades del cultivo y siempre dentro de lo que marca la legalidad vigente. En Circular Agronomics se está estudiando la utilidad de un nuevo digestato seco del purín de cerdo procedente de las plantas de digestión anaerobia para su uso como fertilizante en cultivos extensivos. El purín se somete a una digestión con lo que se obtiene un digestato líquido, que más tarde es acidificado y secado. El digestato seco tiene la mitad de su nitrógeno en forma amoniacal y la otra mitad en forma de nitrógeno orgánico, y entre sus ventajas se encuentran su pH ligeramente ácido, y su fácil transporte debido a que la mayor parte del agua del purín o del digestato líquido se ha eliminado durante el proceso. Al ser más concentrado en riqueza de N se puede mejorar la efectividad de la distribución. Al final de Circular Agronomics, la aplicación del digestato seco en el campo se espera que sea más económica y fácil que los líquidos como producto fertilizante.

Weizen ist der Hauptbestandteil von Brot für die menschliche Ernährung. Nicht jeder Weizen ist jedoch gleich gut zum Brotbacken geeignet. Um beim Weizen zuverlässig gute Backqualitäten zu erreichen wurden leicht messbare Parameter definiert. Nach diesen historisch gewachsenen Kriterien wird Winter-Weichweizen gehandelt. Einer der wichtigsten dieser Parameter ist der Proteingehalt des Korns. Dieser wird wesentlich von der Stickstoffdüngung in der späten Wachstumsphase beeinflusst. Wegen Trockenheit können die Pflanzen die Nährstoffe dieser späten Düngung oft nicht aufnehmen. Außerdem besteht die Gefahr, dass Regen zur Erntezeit die Proteingehalte sinken lässt. Der Proteingehalt ist jedoch nur ein Kriterium, wenn es darum geht wie gut sich ein Weizenmehl tatsächlich zum Brotbacken eignet. Neuere wissenschaftliche Erkenntnisse zeigen, dass die Zusammensetzung des Proteins die Backqualität stärker als der Proteingehalt beeinflusst. Moderne Weizensorten ermöglichen es auch bei reduzierter Stickstoffgabe Mehl mit guten Backeigenschaften zu erzeugen. Doch auf eine hohe Stickstoffdüngung zu verzichten ist riskant für Landwirte, weil sich der Weltmarktpreis am Proteingehalt orientiert. Der Verkauf von Backweizen an regionale Mühlen oder Bäckereien die an der tatsächlichen Backqualität und nicht am Proteingehalt interessiert sind kann eine Reduktion der Stickstoffgabe ermöglichen. Auf diese Art hilft der Einsatz modernen Brotweizensorten mit einer guten Eiweiß-Zusammensetzung Stickstoffüberschüsse in der Bilanz abzubauen.

Weizensorten (Genotypen) können sich auf vielfältige Art unterscheiden: Präferierte klimatische Bedingungen, Ertragspotenzial und Qualitätseigenschaften. Weitere Unterschiede bestehen darin wie flexibel die Pflanzen auf sich verändernde Wachstumsbedingungen reagieren. Das meint im Allgemeinen das Vorhandensein von Wasser, geeigneter Temperatur, Sonnenlicht und Nährstoffen. Während die Anzahl Körner je Fläche ein Ergebnis guter Wachstumsbedingungen in einer frühen Phase ist, wird das Gewicht einzelner Körner (Tausendkorngewicht) später ausgebildet. Wenige Woche vor der Ernte beeinflusst die Düngung nur noch die innere Qualität, und davon hauptsächlich den Proteingehalt. Weizensorten unterscheiden sich darin, wie stark sie auf das Angebot an guten Wachstumsbedingungen in verschiedenen Entwicklungsphasen reagieren. Eine gute Nährstoffeffizienz bedeutet, dass alle Nährstoffe die mit dem Dünger ausgebracht wurden auch wieder in den geernteten Pflanzenteilen den Acker verlassen. Schlechte Nährstoffeffizienzen sind meist ein Ergebnis schwieriger Wachstumsbedingungen wie tiefe oder zu hohe Temperaturen, Trockenheit oder Krankheiten und Schädlinge. Aktuelle Stickstoffüberschüsse im Weizenanbau legen eine Reduzierung der Nährstoffmenge nahe, was jedoch zu Qualitätsverlusten führen kann. Um Nährstoffüberschüsse zu vermeiden muss die Sortenwahl deshalb den Wachstumsbedingungen angepasst werden. Stickstoffreduktionen führen bei Weizen meist deutlicher zu Veränderungen der inneren Qualitätsparameter, als zu Ertragsveränderungen. Die Auswahl der Sorten sollte unbedingt dem Produktionsziel (Z.B. Futter- oder Brotweizen) angepasst werden.

Gülle besteht aus tierischem Ausscheidungen, Stroh- und Futterresten sowie Wasser. Weil es Stickstoff, Phosphor und Kalium enthält ist es ein wertvoller Dünger. Diese Nährstoffe zurück auf landwirtschaftliche Flächen zu bringen bedeutet Kreisläufe zu schließen – ein fast perfektes Recyclingsystem. Nährstoffverluste aus diesem System sind jedoch mit negativen Folgen für Wasser und Luft verbunden. Gülle enthält den Pflanzennährstoff Stickstoff zu einem wesentlichen Teil als Ammonium. Dieses hat die Tendenz in Form von Ammoniak auszugasen. Um die Nährstoffe effizient nutzen zu können müssen Ammoniak-Emissionen deshalb vermieden werden. Das ist auf folgende Weise möglich: 1: Gülle nur ausbringen, wenn die Nährstoffe durch Pflanzenwachstum aufgenommen werden können. 2. Ausbringung bei hohen Temperaturen vermeiden. 3. Die Verwendung einer Ausbringungstechnik, die den Kontakt der Gülle mit Luft reduziert. Herkömmlich wurde Gülle mit einem Prallteller ausgebacht. Dabei ist die Gülle viel mit Luft in Kontakt und wird breit auf der Fläche verteilt was hohe Ammoniakemissionen verursacht. Demgegenüber bedeutet die Ausbringung mit Schleppschläuchen einen Fortschritt. Noch stärker werden Ammoniakemissionen durch den Einsatz von Gülle-Injektoren oder der Unterfuß-Ausbringung reduziert. Diese befördern die Gülle mit minimalem Luftkontakt in die Wurzelzone. Ihr Einsatz ist jedoch nur eingeschränkt möglich da er bereits gewachsene Nutzpflanzen beschädigen kann. Ammoniakemissionen bedeuten auch immer einen Verlust von Nährstoffen und damit eine Verschlechterung der Nährstoffeffizienz. Aus bei warmer Witterung mit Prallteller ausgebrachter Gülle gehen üblicherweise 30 % des enthaltenden Ammoniums verloren.

Landwirtschaftliche Nutzpflanzen nehmen Stickstoff meist in Form von Nitrat auf. Wirtschaftsdünger wie Stallmist, Gülle und Biogas-Gärrest enthalten nicht Nitrat sondern Stickstoff in Form von Ammonium. Nach der Ausbringung wandeln Bakterien im Boden das Ammonium in Nitrat um was dann von den Pflanzen aufgenommen werden kann. Anders als Ammonium kann Nitrat im Boden jedoch leicht ausgewaschen werden. Es verschmutzt dann Grundwasser. Das beste Wachstum und die höchsten Erträge werden erreicht, wenn zu jedem Zeitpunkt genug Nitrat zur Verfügung steht. Bei warmer Witterung dauert die Umwandlung zu Nitrat etwa 2 Wochen. Bis der Nährstoff von den Pflanzen aufgenommen ist vergeht meist deutlich mehr Zeit. Ein Nitrifikationsinhibitor (NI) verzögert die Bakterienaktivität, dadurch dauert es länger bis aus dem Ammonium Nitrat geworden ist. Dadurch kann eine bessere Anpassung des Stickstoff-Angebots und der Aufnahme durch Pflanzen erfolgen. NIs verbessern das Pflanzenwachstum aber nicht unter allen Umständen. Wenn Trockenheit das Wachstum limitiert ergibt sich aus der Verzögerung des Stickstoffangebotes kein Vorteil. Aus pflanzenbaulicher Sicht sollten NIs nur eingesetzt werden, wenn es einen klaren Grund zur Verzögerung der bakteriellen Umwandlung gibt. Dies ist z.B. gegeben wenn limitierte Lagerkapazitäten die Gülleausbringung schon Wochen vor der Maisausaat erfordern oder die Ausbringung zum optimalen Zeitpunkt aus technischen Gründen nicht möglich ist. Die Verwendung von NIs hat positive Nebeneffekte: Sie können unter Umständen Lachgasemissionen reduzieren. Nicht auszuschließen ist jedoch, dass die teilweise komplexen Verbindungen für eine Zeit lang Rückstände im Boden hinterlassen.

L’agricoltura conservativa si fonda su tre pilastri: 1) il minimo disturbo del suolo (dalle minime lavorazioni alle semina diretta) 2) la rotazione delle colture 3) copertura continua del terreno, con le coltivazioni o loro residui. Il presupposto è che la struttura e porosità del suolo si sviluppino e mantengano grazie all’azione delle radici e di organismi che vivono nel suolo, in primo luogo i lombrichi.

Generalmente il passaggio dal regime di agricoltura convenzionale a quello conservativo necessita del cosiddetto “periodo di transizione” nel corso del quale il suolo (e l’agricoltore!) si adattano al nuovo sistema. È stato dimostrato che la produttività delle coltivazioni nei regimi di agricoltura conservativa può raggiungere lo stesso livello (o superiore) del convenzionale e generalmente, dopo alcuni anni di adozione, risulta più stabile avvantaggiandosi della accresciuta resilienza del sistema agricolo.

Tra i parametri che contribuiscono a quantificare la qualità del suolo, nei regimi di agricoltura conservativa in generale si assiste ad un incremento dello stock di sostanza organica, specie negli strati più superficiali del terreno, così come della stabilità strutturale, che rappresenta la resistenza alla degradazione da parte dell'acqua.

Nel progetto Circular Agronomics gli effetti di alcune tecniche di agricoltura conservativa, sia sulle produzioni agricole che sulla qualità del suolo, vengono studiati all’interno del caso di studio della regione Emilia-Romagna (Italia), con e senza l'applicazione di materia organica esogena (digestato).