Bio­fil­ter aus der Raum­fahrt ver­wan­delt Gül­le in hoch­wer­ti­gen Dün­ger

08.10.2021

Köln-Porz: Gedacht war die Technologie fürs Weltall: Aus Urin und Abfällen entsteht ein Dünger – und dieser unterstützt Astronautinnen und Astronauten zum Beispiel beim Anbau von Tomaten oder Salat. Möglich wird das durch den Biofilter C.R.O.P.® (Combined Regenerative Organic food Production), der im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelt wurde. Jetzt bewährt sich C.R.O.P.® auf der Erde bei der biologischen Gülleaufbereitung. Aktuell läuft eine Marktstudie mit Landwirtinnen und Landwirten. Gleichzeitig wird der Biofilter weiter angepasst und vergrößert. Im Spätherbst startet der erste Feldversuch im BiG C.R.O.P.®-Projekt.

• C.R.O.P.®-Verfahren kann Nährstoffkreisläufe nachhaltig und umweltfreundlich gestalten.
• Biologisch hergestellte Düngemittellösung trägt zum Boden- und Gewässerschutz bei.
• Entwickelt wurde der Biofilter für Astronautinnen und Astronauten, um die Versorgung mit frischen Lebensmitteln auf Langzeitmissionen zu gewährleisten
• Schwerpunkte: Raumfahrt, Technologietransfer, Umwelt, Nachhaltigkeit

Foto: Pro­jekt­lei­ter Tim Paul­ke vom DLR-In­sti­tut für Luft- und Raum­fahrt­me­di­zin und sein Team be­rei­ten mit der An­la­ge stick­stoff­hal­ti­ge Ab­wäs­ser zu ei­ner Dün­ge­mit­tel­lö­sung auf. Im Spät­herbst star­tet der ers­te Feld­ver­such. Foto: Credit: DLR (CC-BY 3.0)

„Das C.R.O.P.®-Verfahren ist eine rein biologische Methode, um stickstoffhaltige Abwässer zu einer Düngemittellösung aufzubereiten“, erklärt Projektleiter Tim Paulke vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln. „Das Prinzip eignet sich nicht nur für Urin. Es lässt sich problemlos auch bei der Behandlung von Wirtschaftsdüngern wie Rindergülle oder Gärprodukten anwenden.“ Der Einsatz von Mineraldünger in der konventionellen Landwirtschaft könnte reduziert werden. Das System verhindert, dass überschüssige Stickstoffmengen in die Ökosysteme Luft, Wasser oder Boden gelangen.

Foto: Flüs­sig­dün­ger und Pel­lets Foto: DLR Credit: DLR (CC-BY 3.0)O

Im „Reaktionsraum“ verarbeiten Mikroorganismen Stickstoff
Der C.R.O.P.®-Prozess benötigt keine Chemikalien oder Gefahrstoffe, sondern nutzt natürliche Stoffwechselvorgänge. Die Anlage besteht aus einem Tank und einem „Reaktionsraum“. Dieser enthält eine Vielzahl von Mikroorganismen. Bakterien, Pilze und Einzeller bilden ein anpassungsfähiges Ökosystem. Es kann verschiedene Stoffe von Stickstoff bis Phosphor verarbeiten. „Dabei vermehren sich genau die Organismen, denen die jeweiligen Stoffe als Nahrungsgrundlage dienen“, sagt Gravitationsbiologe Dr. Jens Hauslage. Die Idee der Biofilter ist nicht neu – das Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin erforscht seit 2011 Szenarien für bestimmte Lebensräume und Anwendungen. Auch ein Einsatz in Städten ist denkbar: Das Filtersystem könnte in Wohngebieten Abwässer reinigen und dabei platzsparend in Häusern untergebracht werden. Es bereitet außerdem Abwässer auf, die mit Medikamenten belastet sind.

Infografik: Einbindung in landwirtschaftliche Kreisläufe - der C.R.O.P.®-Fil­ter ver­ar­bei­tet so­wohl Rin­der­gül­le als auch Gär­pro­duk­te aus Bio­mas­se zu schnell ver­füg­ba­ren Pflan­zen­nähr­stof­fen. Infografik…  Infografik: DLR Credit: DLR (CC-BY 3.0)O

Mögliche Anwendung für Gewächshäuser auf Mond oder Mars
Ursprünglich wurde C.R.O.P.® für Missionen im All entwickelt. Astronautinnen und Astronauten auf Langzeitmissionen brauchen geschlossene Lebenserhaltungssysteme. Das würde ebenso für Stationen auf dem Mars oder dem Mond gelten. Atemluft, Wasser und Nahrung müssen dort verfügbar sein und so weit wie möglich recycelt werden. Mit aufbereiteten Abwässern könnten Forschende zum Beispiel ein Gewächshaus betreiben.

Foto: Versuchsanlage am DLR-Standort Köln - Der Re­ak­ti­ons­raum (oben) bein­hal­tet Trä­ger­ma­te­ria­li­en, auf de­nen Mi­kro­or­ga­nis­men sie­deln. Der un­te­re Be­häl­ter ist ein Tank. Die platz­spa­ren­de An­la­ge eig­net sich für den Ein­satz in land­wirt­schaft­li­chen Be­trie­ben. Foto: DLR Credit: DLR (CC-BY 3.0)O

Die Marktstudie und der Feldversuch stärken den Technologietransfer von der Raumfahrt in die Landwirtschaft. Interessierte Landwirtinnen und Landwirte können, sofern die Gegebenheiten vor Ort passen, für einen Zeitraum eine Pilotanlage auf ihrem Gelände nutzen. So können Gülle oder Gärprodukte aus einer Biogasanlage vor Ort mit einer C.R.O.P.®-Anlage zu einem höherwertigen Dünger weiterverarbeitet werden. Die Düngemittellösung ist direkt pflanzenverfügbar und verursacht keine Geruchsbelästigung.