Im Laufe der Geschichte haben Menschen, die Vieh und Geflügel züchten, Dung als Dünger, Bodenverbesserung, Energiequelle und sogar Baumaterial verwendet. Gülle enthält viele nützliche, wiederverwertbare Bestandteile, darunter Nährstoffe, organische Stoffe, Feststoffe, Energie und Fasern. Mit der heutigen Technologie kann Dung effizienter und auf mehr Arten als je zuvor verwendet werden, was viele der Umweltauswirkungen verringern sollte, die entstehen, wenn Dung als Abfall behandelt wird.

Nährstoffe

Landwirte, Gärtner, Landschaftsgärtner und andere verwenden Dung von Nutztieren häufig als Dünger, um die für die Pflanzenproduktion benötigten Nährstoffe bereitzustellen. Die Nährstoffe des Dungs haben einen echten Wert als Düngemittel. Der Wert von Dung als Düngemittel steigt, wenn die Preise für Handelsdünger steigen.

Wie Handelsdünger muss auch Dung ordnungsgemäß bewirtschaftet werden, um Umweltauswirkungen zu vermeiden. Gülle hat in ihrer Rohform einen Düngewert; die Verarbeitung von Gülle durch Vergärung, Kompostierung oder andere Verfahren kann jedoch zu Materialien führen, die besser transportierbar sind und deren Nährstoffe für Pflanzen besser verfügbar sind, besser auf die Bedürfnisse der Pflanzen abgestimmt sind oder weniger anfällig für Umweltverluste sind.

Frischgülle

Die Verwendung von Frischgülle als Düngemittel für den Anbau von Pflanzen, die entweder direkt oder als Nebenprodukt der Weiterverarbeitung an die Tiere verfüttert werden, ist eine hervorragende Möglichkeit, Nährstoffe zu recyceln. Idealerweise wird frischer Dung auf dem Hof verwendet, auf dem er anfällt, oder auf einem benachbarten Hof, da der Transport von frischem Dung selbst über kurze Entfernungen teuer ist.

Viehdung wird in der Regel als halbfester oder flüssiger Dung ausgebracht. Die Landwirte können die Gülle in den Boden einarbeiten oder unter die Bodenoberfläche spritzen, um das Risiko von Abflussverlusten und Geruchsproblemen zu verringern. Manchmal werden die festen Bestandteile der Gülle von der Flüssigkeit getrennt. Nach der Trennung von flüssigem und festem Dung enthält die verbleibende Dungflüssigkeit noch etwa die Hälfte der ursprünglichen Nährstoffe. Die Feststoffe können als Einstreu oder für andere Zwecke verwendet werden, und die Flüssigkeiten können auf dem Land ausgebracht werden, um Pflanzen zu bewässern und zu düngen.

Landwirte sind die häufigsten Nutzer von Frischmist als Dünger, aber auch Hausgärtner und Landschaftsgärtner düngen manchmal mit Frischmist.

Kompost

Die Kompostierung von Viehdung reduziert Gerüche, tötet Krankheitserreger ab, reduziert das Volumen und stabilisiert den Mist für eine einfachere Handhabung. Eine ordnungsgemäß errichtete und geführte Güllekompostierungsanlage kann auch verendete Tiere aus der Tierhaltung verarbeiten. In einigen Teilen des Landes müssen Kompostierungsbetriebe intensiv geführt werden, um pathogenfreien Kompost zu gewährleisten, der sowohl den Anforderungen der Gesundheitsvorschriften als auch der öffentlichen Wahrnehmung entspricht.

Kompost kann gleichmäßiger und kontrollierter ausgebracht werden als Gülle. Der Stickstoff in Kompost ist für Pflanzen nicht so leicht verfügbar wie der Stickstoff in frischem Dung, aber die Verfügbarkeit von Phosphor, Kalium und anderen Nährstoffen aus Kompost ist ähnlich oder höher als die Verfügbarkeit dieser Nährstoffe aus frischem Dung.

Landwirte und Viehzüchter können kompostierten Dung in ihrem eigenen Betrieb als Dünger oder Einstreu verwenden. Durch den Verkauf von Kompost können Landwirte und Viehzüchter, die nicht alle Nährstoffe aus ihrem Dung für den eigenen Bedarf nutzen können, überschüssige Nährstoffe abnehmen.

Kompost ist aufgrund seines geringeren Feuchtigkeitsgehalts kostengünstiger zu transportieren als frischer Dung und aufgrund seines höheren Marktwerts rentabler zu transportieren. Das bedeutet, dass Kompost eher in Gebieten verwendet werden kann, die weiter vom Betrieb entfernt sind. Güllekompost kann für viele Zwecke in nicht-landwirtschaftlichen Gebieten verwendet werden, einschließlich der Wiederherstellung von Standorten, Erosionsschutz, Bodensanierung und der Wiederherstellung von Feuchtgebieten.

• North Dakota State University Extension’s Composting Animal Manures (PDF)(8 pp, 358 K, About PDF) Exit
• Kansas Department of Health and Environment’s Composting at Livestock Facilities (PDF)(5 pp, 387 K, About PDF) Exit

Other Manure Products

Beim Pelletieren wird frischer Dung bei hoher Temperatur und hohem Druck verdichtet, um ihn in ein trockenes Endprodukt umzuwandeln. Pellets sind als Bodenverbesserer oder Dünger nützlich. Da die Pellets ein geringeres Volumen einnehmen, können sie leichter gelagert und transportiert werden als Gülle. In einigen Fällen kann die Verarbeitung zu einem Produkt mit gleichbleibendem und vorhersehbarem Nährstoffgehalt führen, wodurch es für den Pflanzenbau und andere Verwendungszwecke besser geeignet ist. Das Pelletierverfahren wird hauptsächlich für Geflügeleinstreu eingesetzt, kann aber auch für abgetrennte Feststoffe aus anderen Düngemitteln verwendet werden.

Nährstoffextraktionstechnologien oder Technologien zur Rückgewinnung von Nährstoffen aus Gülle können Nährstoffe aus Gülle für Düngemittelprodukte entfernen. Bei der Nährstoffextraktion werden elementare Nährstoffe aus Rohgülle, abgetrennten Flüssigkeiten oder Rückständen der anaeroben Vergärung durch chemische Fällung oder Koagulation entfernt. Beispiele für Düngemittelprodukte, die mit Nährstoffextraktionssystemen erzeugt werden können, sind Ammoniumsulfat, Kalziumphosphat und Magnesiumammoniumsulfat (Struvit)-Kristalle.

Biokonversion

Biokonversion bedeutet, dass Organismen auf Dung oder Dungnährstoffen gezüchtet und dann geerntet werden, um sie als Bestandteile von Tierfutter, Dünger oder Bodenverbesserungsmittel zu verwenden.

Algen, die auf Nährstoffen aus Milchabwässern gezüchtet werden, können geerntet werden, um ein Produkt zu erzeugen, das in Pflanzendüngern und proteinreichen Tierfutterzusätzen verwendet wird. Die Larven der Schwarzen Soldatenfliege ernähren sich von Dung, töten dabei Krankheitserreger ab und nehmen die Nährstoffe aus dem Dung in ihren Körper auf. Die nährstoffreichen Larven sind ein Mehrwertprodukt, das aus dem Betrieb exportiert werden kann. Aus solchen Produkten hergestellte proteinreiche Futtermittel können bis zu 500 Dollar pro Tonne wert sein. Der Kot, der nach der Ernte der Larven übrig bleibt, kann als Bodenverbesserungsmittel oder Dünger verwendet werden, ähnlich wie Kompost.

Bei der Kompostierung werden Würmer zur Verdauung von Dung eingesetzt, wobei pathogenfreie, nährstoffreiche Produkte entstehen, die verkauft und aus dem Betrieb exportiert werden können. Die Würmer produzieren nährstoffreiche Gülle. Zusammen mit der Gülle, die für die Aufzucht der Würmer verwendet wird, dient der Wurmkot als Düngemittel oder Bodenverbesserungsmittel. Dieser Wurmkompost soll mehr pflanzenverfügbare Nährstoffe enthalten als herkömmlicher Kompost. Zusätzlich zu den Einnahmen aus dem Verkauf des Wurmkomposts können die Würmer als Angelköder verkauft oder zu Ergänzungsfuttermitteln für Geflügel- oder Fischbetriebe verarbeitet werden.

Organische Stoffe

Landwirte, Gärtner und andere verwenden Viehdung als Bodenverbesserungsmittel, um die Bodenqualität zu verbessern. Die Ausbringung von frischem oder kompostiertem Viehdung auf Ackerland liefert nicht nur Nährstoffe für das Pflanzenwachstum, sondern verbessert auch die organische Substanz und die Bodenkrume (die physikalischen Bedingungen, die einen Boden für den Anbau von Pflanzen geeignet machen). Die Ausbringung von Viehdung auf Ackerland erhöht die Menge an organischer Substanz im Boden, was die Bodenstruktur verbessert und die Fähigkeit des Bodens, Wasser zu halten, erhöhen kann.

Die Erhöhung der organischen Substanz im Boden trägt auch dazu bei, Kohlenstoff im Boden zu halten („Kohlenstoffbindung“) und aus der Atmosphäre zu entfernen, wo er das Treibhausgas Kohlendioxid bilden kann. Gülle bietet diese Vorteile, wenn sie in roher Form ausgebracht wird oder wenn die Feststoffe nach einer Fest-Flüssig-Trennung, Pelletierung, Vergärung oder Kompostierung ausgebracht werden.

Biokohle ist Holzkohle, die durch Verbrennen von Biomasse (einschließlich Gülle) in einer sauerstoffarmen Umgebung hergestellt wird. Biokohle kann Böden verbessern und Kohlenstoff speichern. Als Bodenverbesserungsmittel liefert Biokohle Nährstoffe in einer stabilen, pflanzenverfügbaren Form und verringert das Risiko von Abflussverlusten oder Auswaschungen ins Grundwasser. Außerdem verbessert Biokohle die Bodenbeschaffenheit, die Porosität, das Wasserhaltevermögen, die Kationenaustauschkapazität (CEC), die Bodenbiologie und die Effizienz von Düngemitteln. Biokohle ist eine stabile Form des organischen Kohlenstoffs im Boden und bindet Kohlenstoff für möglicherweise Tausende von Jahren.

• U.S.-Focused Biochar Report: Assessment of Biochar’s Benefits for the United States of America (PDF)(84 pp, 1.5 MB, About PDF) Exit – Bericht des Center for Energy and Environmental Security und der United States Biochar Initiative.

Solids

Einige Milchviehbetriebe verwenden Sägemehl, Holzspäne, Stroh, Sand oder andere gekaufte Materialien als Einstreu. Einstreu kann teuer sein – in der Größenordnung von 40 bis 50 $/Kuh/Jahr. In den letzten Jahrzehnten sind traditionelle Einstreumaterialien wie Sägemehl oder Sand teurer geworden. Feste Stoffe können aus Dung zurückgewonnen werden (durch Fest-Flüssig-Trennung, Kompostierung oder anaerobe Vergärung) und als Einstreu verwendet werden, um vom Hof gekaufte Materialien zu ersetzen.

• Use of Dried Manure Solids as Bedding for Dairy Cows (PDF) (9 pp, 487 K, About PDF) Exit – Bericht des Cornell Waste Management Institute.

Energie

• Verwendung von Gülle als Dünger und zur Energiegewinnung: Report to Congress – In dem Bericht des USDA heißt es, dass die Verwendung von Gülle zur Energieerzeugung die Verwendung von Gülle als Dünger nicht beeinträchtigen würde, da die zur Energieerzeugung verwendeten Prozesse die Nährstoffe der Gülle als Rückstände zurücklassen, die anderweitig verwendet werden können.

Biogas

Biogas, das aus anaeroben Fermentern gewonnen wird, ist nützlich für die Erzeugung von Wärme oder Strom zur Verwendung auf dem Bauernhof oder zum Verkauf an das lokale Stromnetz. Für die Biogaserzeugung wird in der Regel Milch- oder Schweinegülle verwendet, da diese ein relativ hohes Methanproduktionspotenzial aufweisen. Einige Fermenter in den USA verwenden jedoch auch Rindergülle oder Geflügelstreu als Ausgangsmaterial.

Das Gas aus der anaeroben Vergärung besteht zu etwa 60 bis 80 Prozent aus Methan und hat einen Heizwert von 600 – 800 BTU/ft3. (Zum Vergleich: Erdgas enthält in der Regel mehr als 85 Prozent Methan und hat einen Heizwert von etwa 950 – 1050 BTU/ft3). Die meisten Geräte, die mit Erdgas, Butan oder Propan betrieben werden, können für die Verwendung von Biogas umgerüstet werden. Dazu gehören Heizkessel, Raumheizungen und Stromgeneratoren.

Da Fermenter Methan und andere Luftschadstoffe auffangen, reduzieren sie die schädlichen Luftemissionen von Gülle und bieten eine hervorragende Geruchskontrolle. Die Verwendung von Biogas aus Fermentern gleicht auch den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen aus nicht erneuerbaren fossilen Brennstoffen aus.

• Das AgSTAR-Programm der EPA bietet weitere Informationen über die anaerobe Vergärung von Gülle zur Energiegewinnung.

Bioöl

Flüssige Bioölbrennstoffe können aus Gülle durch thermochemische Prozesse wie Pyrolyse und Vergasung hergestellt werden. Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Bioöl ist die Biokonversion, z. B. die Zucht von Algen mit Dungnährstoffen.

Bioöle unterscheiden sich physikalisch von Heizöl auf Erdölbasis. Bioöle haben beispielsweise einen geringeren Energiegehalt pro Gallone und einen höheren Säuregehalt als Heizöl auf Erdölbasis. Tests zeigen jedoch, dass Bioöl für Anwendungen wie Heizung oder Stromerzeugung verwendet werden könnte.

Die kommerziellen Erfahrungen mit Biodiesel sind sehr vielversprechend. Biodiesel schneidet genauso gut ab wie Erdöldiesel und reduziert gleichzeitig die Emissionen von Partikeln, Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen und Schwefeloxiden in die Luft.

• Pyrolyss Technologie: Umweltfreundliche Lösung für das Nährstoffmanagement in der Chesapeake Bay (PDF) (35 pp, 2.9 MB, About PDF) Exit – Virginia Tech berichtet über vielversprechende Ergebnisse seiner experimentellen mobilen Pyrolyseeinheit zur Behandlung von Geflügelstreu.

• Das kalifornische Programm für alternative und erneuerbare Kraftstoffe und Fahrzeugtechnologie Exit geht davon aus, dass die großtechnische Biodieselproduktion aus luftgetrocknetem Milchkot bis zu 6.8 Millionen Liter erneuerbarer Diesel jährlich, 30 bis 50 Vollzeitarbeitsplätze und eine jährliche Treibhausgasreduzierung von 851.050 Tonnen Methan-Äquivalenten und 720.666 Tonnen CO2e-Stickstoffoxiden zur Folge haben könnte.

Synthesegas

Durch Vergasung kann Dung (derzeit hauptsächlich Geflügelstreu) in einen synthetischen Gaskraftstoff umgewandelt werden, der aus einem Gemisch aus Wasserdampf, Teer, Wasserstoffgas, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickstoffgas und Kohlenwasserstoffgasen besteht. Ein Teil des Gases kondensiert und bildet ein brennbares Bioöl. Das verbleibende Gas kann als Brennstoff für eine Vielzahl von Energiesystemen verwendet werden, darunter Kolbenmotoren, Gasturbinen und Brennstoffzellen.

Fasern

Auf der Grundlage des Fasergehalts der Gülle ist es möglich, aus Viehdung spezielle Mehrwertprodukte für die Vermarktung an die Verbraucher herzustellen. Die meisten der unten aufgeführten Beispiele sind entweder experimentell oder werden in kleinem Maßstab durchgeführt. In den meisten Fällen werden die festen Fasern aus der Gülle extrahiert und verwendet.

• Torfmoosersatz. Die aus der anaeroben Vergärung von Milchviehdung gewonnenen Fasern sind als Pflanzenwachstumsmedium nützlich. Pflanzenwachstumsversuche haben gezeigt, dass die Fasern bei richtiger Verarbeitung wie Torfmoos für wachsende Kübelpflanzen wirken.
• Neuartige Faserprodukte. Landwirte und andere Innovatoren finden kreative Wege, um aus den aus Dung gewonnenen Fasern Produkte mit Mehrwert herzustellen.
  • Gärtnertöpfe, auf Dungfasern basierende Saatguttöpfe, die aus biologisch abbaubarem kompostiertem Kuhmist hergestellt werden.
  • Skulpturen, die aus kompostiertem Dung hergestellt und als düngende Gartenkunst vermarktet werden.
  • Papier, das aus aufbereitetem Dung von verschiedenen Tieren, einschließlich Elefanten und Kühen, hergestellt wird. Der getrocknete Dung wird in Wasser gespült, wobei die unverdaute Faser übrig bleibt, die gekocht und mit anderen Naturfasern gemischt wird, um eine Vielzahl von Papierprodukten herzustellen.
• Baumaterialien. Wiedergewonnene Güllefasern sind in Faserplatten für den Bau enthalten.

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