Abfälle aus Zellstofffabriken, die für die Deponie bestimmt sind, könnten stattdessen als organischer Dünger nützlich sein, der dazu beitragen kann, die Umweltauswirkungen der Verwendung herkömmlicher Düngemittel zu verringern und gleichzeitig das Boden- und Baumwachstum zu verbessern, wie Untersuchungen der University of Alberta zeigen.
A zweijähriges Studium Eine auf einer Hybridpappelplantage im Norden von Alberta durchgeführte Studie zeigte, dass die Zugabe von Biofeststoffen – Holz und anderen Fasern, die bei der Zellstoff- und Papierproduktion übrig bleiben – im Vergleich zur alleinigen Verwendung herkömmlicher Düngemittel die schädlichen Treibhausgasemissionen aus dem Boden reduzierte.
Die Kombination von Biofeststoffen und konventionellem Dünger verbesserte auch die Bodenfruchtbarkeit, wie die Studie zeigte.
Die Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse darüber, welche Auswirkungen Biofeststoffe haben könnten, wenn sie zur Verwendung auf Baumplantagen, die die Forstindustrie ernähren, umgeleitet würden, sagt Scott Chang, der Hauptautor der Studie und Professor an der Fakultät für Agrar-, Lebens- und Umweltwissenschaften.
Herkömmlicher Dünger, der industriell hergestellten Harnstoff enthält, stimuliert nachweislich die Treibhausgasemissionen aus dem Boden – insbesondere Lachgas, das erheblich zur globalen Erwärmung beiträgt. Obwohl Biofeststoffe aus Zellstofffabriken im Allgemeinen reich an organischen Stoffen und wenig toxisch sind, sei nicht bekannt, welche Auswirkungen sie auch haben könnten, sagt er.
Er weist darauf hin, dass die Studienergebnisse das Potenzial für die Entwicklung einer „Win-Win-Strategie“ bei der Bewirtschaftung von Abfällen aus Zellstofffabriken aufzeigen.
„Die Umnutzung von Biofeststoffen als organischer Dünger, der zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen beitragen könnte, könnte die Nachhaltigkeit der Zellstoff- und Papierindustrie verbessern.“
Auf einem 2,4 Hektar großen Testgelände mit Hybridpappeln verglichen die Forscher die Auswirkungen von drei verschiedenen Anwendungen – Biofeststoffe, konventioneller Dünger und eine Kombination aus beidem – auf die Kohlendioxid-, Methan- und Lachgasemissionen aus dem Boden. Sie haben auch die Auswirkungen auf die chemischen und mikrobiellen Eigenschaften des Bodens gemessen.
Sie fanden heraus, dass der herkömmliche Dünger die Kohlendioxid- und Lachgasemissionen des Bodens um 30 bzw. 83 Prozent erhöhte, während die Zugabe von Biofeststoffen aus der Zellstofffabrik allein diese Emissionen nur um 21 bzw. 17 Prozent erhöhte.
Die Forscher waren jedoch überrascht, als sie feststellten, dass die Zugabe des herkömmlichen Düngers die Kohlendioxidemissionen des Bodens nicht erhöhte, wenn auch Biofeststoffe ausgebracht wurden.
„Es ist möglich, dass die ausgebrachten Biofeststoffe zunächst einen Teil des mineralischen Stickstoffs im Boden absorbieren und später während der gesamten Vegetationsperiode als Dünger mit langsamer Freisetzung wirken“, sagt Studienmitautor Xinli Chen, ein Banting-Postdoktorand an der Fakultät für Landwirtschaft , Lebens- und Umweltwissenschaften.
„Das führt zu geringeren Auswirkungen auf die Treibhausgasemissionen im Vergleich zur alleinigen konventionellen Düngemittelausbringung.“
Die Studie zeigte, dass sich die Ausbringung von Biofeststoffen, sowohl allein als auch zusammen mit herkömmlichem Dünger, im Allgemeinen auch positiv auf den Boden und das Pflanzenwachstum auswirkte.
Es erhöhte auch den Gehalt an gelöstem organischem Kohlenstoff – einer Kohlenstoffart, die ein wesentlicher Bestandteil des Kohlenstoffkreislaufs ist – und der mikrobiellen Biomasse, die aus Bakterien und Pilzen besteht, die organisches Material zersetzen. Diese Veränderungen tragen dazu bei, Nährstoffe in den Boden freizusetzen.
Die Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass Bodenmikroorganismen eine Schlüsselrolle bei der Regulierung der Treibhausgasemissionen spielen und dass sie „ein zugrunde liegender Mechanismus in verschiedenen Düngungsszenarien sein könnten“, bemerkt Chen.
Dies lege den Grundstein für weitere Forschungen zur Verbesserung der Umweltauswirkungen, fügt er hinzu.
„Das Verständnis ihrer Wirkung kann dabei helfen, eine Strategie zu entwickeln, um die negativen Auswirkungen konventioneller Düngung abzumildern, beispielsweise durch die Beeinflussung bestimmter Mikroben im Boden.“
Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Zeitschrift für Umweltmanagement.
Mehr Informationen:
Xinli Chen et al.: Biosolide aus der Zellstofffabrik verringern die Treibhausgasemissionen des Bodens durch den Einsatz von Harnstoff und verbessern die Bodenfruchtbarkeit in einer Hybridpappelplantage. Zeitschrift für Umweltmanagement (2023). DOI: 10.1016/j.jenvman.2023.118474