{"id":156206,"date":"2025-01-13T07:32:00","date_gmt":"2025-01-13T06:32:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=156206"},"modified":"2025-01-08T12:55:18","modified_gmt":"2025-01-08T11:55:18","slug":"atb-in-potsdam-leistet-pionierarbeit-kunstlich-hergestellte-huminstoffe-fur-die-landwirtschaft","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/atb-in-potsdam-leistet-pionierarbeit-kunstlich-hergestellte-huminstoffe-fur-die-landwirtschaft\/","title":{"rendered":"ATB in Potsdam leistet Pionierarbeit: K\u00fcnstlich hergestellte Huminstoffe f\u00fcr die Landwirtschaft"},"content":{"rendered":"\n\n
\n
\"\"
Dr. Nader Marzban arbeitet an einem hydrothermalen Reaktor. \u00a9 ATB<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Schnell, kontrolliert und aus Reststoffen: Das Leibniz-Institut f\u00fcr Agrartechnik und Bio\u00f6konomie e.V. (ATB) treibt weltweit die Forschung zur k\u00fcnstlichen Herstellung von Huminstoffen und deren nutzbringende Verwendung in der Landwirtschaft voran. Das neue Verfahren der hydrothermalen Humifizierung erm\u00f6glicht eine vollst\u00e4ndige Verwertung biologischer Reststoffe.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Jeder Landwirt und jede Kleing\u00e4rtnerin wei\u00df, dass Humus gut f\u00fcr das Pflanzenwachstum ist. Aber warum? Humus enth\u00e4lt Huminstoffe. Diese Stoffe haben zahlreiche Vorteile f\u00fcr den Boden. Besonders fruchtbarer Boden enth\u00e4lt etwa 3% Humins\u00e4uren, Torf etwa 3 – 10%. Die Vorteile von Huminstoffen: Sie binden Feuchtigkeit und n\u00fctzliche Mineralien im Boden und f\u00f6rdern ein gesundes \u00d6kosystem f\u00fcr Mikroorganismen, welche Biomasse in n\u00e4hrstoffreiche Biostimulanzien umwandeln, die das Pflanzenwachstum unterst\u00fctzen. Landwirte m\u00fcssen weniger w\u00e4ssern, weniger d\u00fcngen und der Boden regeneriert sich innerhalb weniger Jahre. Huminstoffe wirken au\u00dferdem als pH-Puffer. Stickstoff, z.B. aus D\u00fcngemitteln, verbleibt tendenziell im Boden,\u00a0wodurch das Grundwasser\u00a0gesch\u00fctzt wird.<\/p>\n\n\n

\n
\"Hydrothermal

Hydrothermal behandelte Stoffe: Der schwarze Stoff (links) wurde mit hydro-thermischer Humifizierung behandelt, w\u00e4hrend der hellere Stoff (rechts) mit hydrothermaler Karbonisierung behandelt wurde. \u00a9 ATB<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Huminstoffe kommen in der Natur vor und werden \u00fcber viele Jahre hinweg durch biologische Prozesse gebildet, wobei viele Treibhausgase freigesetzt werden. Das bekannteste Beispiel hierf\u00fcr ist die Kompostierung. In gro\u00dfen Mengen sind Huminstoffe in einem Vorl\u00e4ufer der Braunkohle, der Weichbraunkohle, zu finden, welche zu etwa 85% aus Huminstoffen besteht. Zahlreiche Firmen haben sich in den vergangenen Jahrzehnten auf die aufw\u00e4ndige Gewinnung und schonende Aufbereitung von Huminstoffen spezialisiert, um sie z.B. f\u00fcr die Landwirtschaft nutzbar zu machen. Diese Ressourcen sind jedoch endlich, Kohleabbau und -nutzung gelten als umwelt- und klimasch\u00e4dlich.<\/p>\n\n\n\n

Das ATB setzt daher auf ein hydrothermales Verfahren. Und das mit durchschlagendem Erfolg.\u00a0Dr. Nader Marzban<\/a>, Post-Doktorand am ATB und Experte f\u00fcr Biokohle und Huminstoffe, dr\u00fcckt es so aus: \u201eWas die Natur in Jahren mit Hilfe von Mikroorganismen schafft, k\u00f6nnen wir in Minuten bis Stunden in einem kontrollierbaren Prozess mit Hitze, Druck und Wasser erreichen. In der Landwirtschaft, aber auch in der Landschaftspflege oder in Privathaushalten, fallen viele organische Abf\u00e4lle an. Wir konnten nachweisen, dass sich viele davon ideal f\u00fcr die Humifizierung eignen.8<\/sup>\u00a0In einem Hochdruckreaktor mischen wir die Biomasse mit Wasser in einem ungef\u00e4hren Verh\u00e4ltnis von 0,1 zu 0,4. Die Faserbestandteile Cellulose, Hemicellulose und Lignin werden dann unter hohem Druck (zwischen 6 und 60 bar) und bei hoher Temperatur (zwischen 160 und 240\u00b0C) aufgeschlossen. Je nach pH-Wert und Temperatur im Reaktor erhalten wir entweder mehr Hydrokohle oder k\u00fcnstliche Humins\u00e4ure. Beides sind Feststoffe, deren Farbe von br\u00e4unlich bis schwarz reicht\u201c.<\/p>\n\n\n

\n
\"F\u00fcr
F\u00fcr die Analyse von Produkteigenschaften und -qualit\u00e4t wird aus der hydrothermal hergestellten Fl\u00fcssigkeit (hinten) Trockensubstanz (vorne) gewonnen. \u00a9 ATB<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Die trockene Verkohlung, auch Pyrolyse genannt, wird von K\u00f6hlern schon seit Jahrhunderten genutzt. Im Gegensatz dazu ist die hydrothermale Umwandlung, insbesondere die hydrothermale Humifizierung, noch sehr neu. Die Forschung und der Einsatz in der Praxis nehmen derzeit Fahrt auf, viele Parameter sind jedoch noch unklar. \u201eHier haben wir am ATB in den letzten Jahren Pionierarbeit geleistet! Nur eine Handvoll Forschungsinstitute weltweit hat sich mit dieser Art der Huminstoffproduktion eingehend besch\u00e4ftigt\u201c, sagt Dr. Marzban.<\/p>\n\n\n\n

Ende 2023 verteidigte Marzban seine Dissertation \u201eVon der hydrothermalen Karbonisierung zur hydrothermalen Humifizierung von Biomasse: Die Rolle der Prozessbedingungen\u201c 13<\/sup> mit Auszeichnung (suma cum laude). Kurz darauf ver\u00f6ffentlichten er und seine Kollegen aus Deutschland und dem Iran zwei Arbeiten im international renommierten \u201eBiofuel Research Journal\u201c.4,5<\/sup> <\/p>\n\n\n\n

\u201eInhaltlich stellen wir \u2013 das sind Kolleginnen und Kollegen von einigen ausgew\u00e4hlten Forschungsinstituten aus der ganzen Welt \u2013 uns folgende Fragen: Welche Biomasse-Ausgangsmaterialien8<\/sup>\u00a0lassen sich k\u00fcnstlich humifizieren? Welche Prozessparameter haben den gr\u00f6\u00dften Einfluss1<\/sup>\u00a0auf die Produktion von Huminstoffen? Wie k\u00f6nnen wir die Eigenschaften unserer Produkte beeinflussen? Neben den Auswirkungen auf die Landwirtschaft stellen wir nat\u00fcrlich auch die Frage nach den Auswirkungen auf die Umwelt. Wie viel Kohlenstoff k\u00f6nnen wir dauerhaft im Boden speichern, wenn wir Huminstoffe hinzuf\u00fcgen? Und schlie\u00dflich, welchen Erfolg k\u00f6nnen wir erzielen? Eine neue Art von Mikrod\u00fcnger auf Huminstoffbasis ist einer unserer Ansatzpunkte.3 Die ersten Ergebnisse zeigten, dass die Zugabe von nur 0,01 % unserer Humifizierungsprodukte in den Boden den Keimungsindex deutlich erh\u00f6hen und die Pflanzen bei der Aufnahme von mehr N\u00e4hrstoffen, z.B. Phosphor, unterst\u00fctzen kann.4<\/sup>\u00a0<\/p>\n\n\n

\n
\"Baum
Baum im Park Sanssouci nach der Behandlung mit k\u00fcnstlich hergestellten Huminstoffen. \u00a9 ATB<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Besonders anschaulich ist auch ein Projekt im historischen Park Sanssouci<\/a> in Potsdam, das vom brandenburgischen Wissenschaftsministerium (MWFK) gef\u00f6rdert wurde. Die alten B\u00e4ume dort haben mit jahrelanger Trockenheit zu k\u00e4mpfen, verlieren an Vitalit\u00e4t und werden anf\u00e4llig f\u00fcr Krankheiten. Die Parkbetreiber unternehmen gro\u00dfe Anstrengungen, um die B\u00e4ume zu erhalten. In einem gemeinsamen Projekt mit dem Max-Planck-Institut f\u00fcr Kolloid- und Grenzfl\u00e4chenforschung, Professor Markus Antonietti, und der Stiftung Preu\u00dfische Schl\u00f6sser und G\u00e4rten haben wir dort versucht, eine 150 – 160 Jahre alte Buche zu retten. Dazu stellten wir k\u00fcnstliche Huminstoffe her und brachten sie in den Boden rund um den Baum ein. Die erste Behandlung erfolgte im Jahr 2022, und die vorl\u00e4ufigen Ergebnisse sind beeindruckend! Der Buche geht es im Vergleich zu unbehandelten B\u00e4umen sehr gut. Nat\u00fcrlich f\u00fchren wir parallel Versuche an rund 100 kleinen B\u00e4umen durch, um die Ergebnisse zu \u00fcberpr\u00fcfen\u201c, sagt Dr. Marzban.<\/p>\n\n\n\n

Er arbeitet derzeit an mehreren Projektantr\u00e4gen, um die Forschung weiter voranzutreiben und das gro\u00dfe Potenzial dieser Technologie zu nutzen: \u201eDie hydrothermale Humifizierung kann auch andere Prozesse erleichtern. Am ATB nutzen wir zum Beispiel Biokonversionsverfahren, um mit Hilfe von Mikroorganismen\u00a0hochwertige Milch- und Bernsteins\u00e4ure<\/a>\u00a0oder den\u00a0Energietr\u00e4ger Biogas<\/a>\u00a0zu erzeugen. Die Humifizierung erm\u00f6glicht es uns, Reststoffe vollst\u00e4ndig zu verwerten. Bei der Biogaserzeugung sind z.B. Kohlenhydrate schwer abbaubar und Lignin hemmt den Prozess. Unter Zuhilfenahme von k\u00fcnstlicher Humifizierung k\u00f6nnen wir bis zu 37% der Trockensubstanz von Biogasg\u00e4rresten humifizieren. Dabei entstehen Nebenprodukte wie l\u00f6sliche organische Verbindungen in der Prozessfl\u00fcssigkeit. Wenn wir diese bei der Biogaserzeugung wieder dem anaeroben Prozess zuf\u00fchren, k\u00f6nnen wir die Methanausbeute verdoppeln. Au\u00dferdem entsteht ein humusreicher G\u00e4rrest, der als Langzeit-Biod\u00fcnger chemische D\u00fcngemittel ersetzen kann.\u201c<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr Dr. Marzban liegt die Zukunftstauglichkeit dieses Verfahrens auf der Hand. \u201eWir schlie\u00dfen Kreisl\u00e4ufe und ersetzen fossile Ressourcen im Sinne einer nachhaltigen und zirkul\u00e4ren Bio\u00f6konomie. Wenn wir sicherstellen, dass unsere Humins\u00e4uren den nat\u00fcrlichen Vorkommen in Qualit\u00e4t und Nutzen in nichts nachstehen \u2013 und das k\u00f6nnen wir nachweisen \u2013, haben wir ein schnelles, kontrollierbares Verfahren, das nachwachsende Rohstoffe nutzt und eine kaskadische, also mehrstufige Nutzung dieser Biomasse erm\u00f6glicht. Ich denke, dass die hydrothermale Humifizierung durch das integrierte Reststoffmanagement und die nachhaltige Umgestaltung der Landwirtschaft einen wichtigen Beitrag zur Bio\u00f6konomie leisten wird. Durch die Integration der hydrothermalen Humifizierung in Bioraffinerien k\u00f6nnen feste und fl\u00fcssige R\u00fcckst\u00e4nde in Huminstoffe umgewandelt werden, was die Bem\u00fchungen um eine abfallfreie Produktion vorantreibt und den Kohlenstoff im Boden bindet\u201c, fasst Dr. Marzban zusammen.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Kontakt<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Dr. Nader Marzban<\/a>
Wissenschaftler, Thermochemische Konversion, ATB
Telefon: +49 331 5699-339
E-Mail:\u00a0nmarzban@atb-potsdam.de<\/a>\u00a0<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Liste zugeh\u00f6riger Publikationen<\/strong>\u00a0<\/h3>\n\n\n\n
<\/div>\n\n\n\n
    \n
  1. Marzban, N.<\/strong>; Libra, J.A.; Rotter, V.S.; Herrmann, C.; Ro, K.S.; Filonenko, S.; Hoffmann, T.; Antonietti, M. (2024): Maximizing the value of liquid products and minimizing carbon loss in hydrothermal processing of biomass: an evolution from carbonization to humification. Biochar 6, 44. https:\/\/doi.org\/10.1007\/s42773-024-00334-1<\/a>.<\/li>\n\n\n\n
  2. Marzban, N.<\/strong>; Libra, J.A.; Ro, K.S.; Moloeznik Paniagua, D.; Rotter, V.S.; Sturm, B.; Filonenko, S. (2024): Hydrochar stability: understanding the role of moisture, time and temperature in its physiochemical changes. Biochar 6, 38. https:\/\/doi.org\/10.1007\/s42773-024-00329-y<\/a>.<\/li>\n\n\n\n
  3. Ischia, G.; Berge, N.D.; Bae, S.; Marzban, N<\/strong>.; Rom\u00e1n, S.; Farru, G.; Wilk, M.; Kulli, B.; Fiori, L. (2024): Advances in Research and Technology of Hydrothermal Carbonization: Achievements and Future Directions. Agronomy 14, 955. https:\/\/doi.org\/10.3390\/agronomy14050955<\/a>.<\/li>\n\n\n\n
  4. Ghaslani, M.; Rezaee, R.; Aboubakri, O.; Sarlaki, E.; Hoffmann, T.; Maleki, A.; Marzban, N. <\/strong>(2024): Lime-assisted hydrothermal humification and carbonization of sugar beet pulp: Unveiling the yield, quality, and phytotoxicity of products<\/em>. Biofuel Research Journal. https:\/\/doi.org\/10.18331\/BRJ2024.11.1.4<\/a><\/li>\n\n\n\n
  5. Volikov, A.; Schneider, H.; Tarakina, Nadezda V.; Marzban, N.<\/strong>; Antonietti, M.; Filonenko, S. (2024): Artificial Humic Substances as Sustainable Carriers for Manganese: Development of a Novel Bio-based Microfertiliser<\/em>. Biofuel Research Journal. https:\/\/doi.org\/10.18331\/BRJ2024.11.1.3<\/a><\/li>\n\n\n\n
  6. Tkachenko, V.; Ambrosini, S.; Marzban, N.; <\/strong>Pandey, A.; Vogl, S.; Antonietti, M.; Filonenko, S. (2024): Fulvic acid modification with phenolic precursors towards controllable solubility performance<\/em>. RSC Sustainability. : p. 1-11. Online: https:\/\/doi.org\/10.1039\/D3SU00295K<\/a><\/li>\n\n\n\n
  7. Marzban, N<\/strong>.; Libra, J.; Rotter, V.; Ro, K.; Moloeznik Paniagua, D.; Filonenko, S. (2023): Changes in Selected Organic and Inorganic Compounds in the Hydrothermal Carbonization Process Liquid While in Storage<\/em>. ACS Omega. (4): p. 4234-4243. Online: https:\/\/doi.org\/10.1021\/acsomega.2c07419<\/a><\/li>\n\n\n\n
  8. Tkachenko, V.; Marzban, N<\/strong>.; Vogl, S.; Filonenko, S.; Antonietti, M. (2023): Chemical Insight into the Base-Tuned Hydrothermal Treatment of Side Stream Biomasses.<\/em> Sustainable Energy & Fuels. : p. 769-777. Online: https:\/\/doi.org\/10.1039\/D2SE01513G<\/a><\/li>\n\n\n\n
  9. Kohzadi, S.; Marzban, N<\/strong>.; Godini, K.; Amini, N.; Maleki, A. (2023): Effect of Hydrochar Modification on the Adsorption of Methylene Blue from Aqueous Solution: An Experimental Study Followed by Intelligent Modelling. Water. (18): p. 3220. Online: https:\/\/doi.org\/10.3390\/w15183220<\/a><\/li>\n\n\n\n
  10. Kohzadi, S.; Marzban, N.<\/strong>; Zandsalimi, Y.; Godini, K.; Amini, N.; Harikaranahalli Puttaiah, P.; Lee, S.; Zandi, S.; Ebrahimi, R.; Maleki, A. (2023): Machine learning-based modelling of malachite green adsorption on hydrochar derived from hydrothermal fulvification of wheat straw. Heliyon. (11): p. 21258. Online: https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.heliyon.2023.e21258<\/a><\/li>\n\n\n\n
  11. Sarlaki, E.; Ghofrani-Isfahani, P.; Ghorbani, M.; Benedini, L.; Kermani, A.; Rezaei, M.; Marzban, N.<\/strong>; Filonenko, S.; Peng, W.; Tabatabaei, M.; He, Y.; Aghbashlo, M.; Kianmehr, M.; Angelidaki, I. (2023): Oxidation-alkaline-enhanced abiotic humification valorises lignin-rich biogas digestate into artificial humic acids. Journal of Cleaner Production. (5 January 2024): p. 140409. Online: https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.jclepro.2023.140409<\/a>   <\/li>\n\n\n\n
  12. Marzban, N.; <\/strong>Libra, J.;Hosseini, S.; Fischer, M.; Rotter, V. (2022): Experimental evaluation and application of genetic programming to develop predictive correlations for hydrochar higher heating value and yield to optimise the energy content. Journal of Environmental Chemical Engineering. (6): p. 108880. Online: https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.jece.2022.108880<\/a><\/li>\n\n\n\n
  13. Marzban, N.<\/strong>\u00a0(2023): From hydrothermal carbonization to hydrothermal humification of biomass: The role of process conditions. Online:\u00a0https:\/\/doi.org\/10.14279\/depositonce-20983<\/a><\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    <\/p>\n\n\n\n

    \u00dcber das Leibniz-Institut f\u00fcr Agrartechnik und Bio\u00f6konomie<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

    Das Leibniz-Institut f\u00fcr Agrartechnik und Bio\u00f6konomie ist Pionier und Treiber der systemisch-technischen Bio\u00f6konomieforschung.<\/p>\n\n\n\n

    Wir schaffen wissenschaftliche Grundlagen f\u00fcr die Transformation von Agrar-, Lebensmittel-, anderen Industrie- und Energiesystemen in eine nachhaltige biobasierte Kreislaufwirtschaft. Wir entwickeln, implementieren und integrieren Technologien, Techniken, Prozesse und Managementstrategien, wir integrieren strategisch eine Vielzahl von bio\u00f6konomischen Produktionssystemen innerhalb eines umfassenden Systemansatzes und wir managen diese wissensbasiert, adaptiv und weitgehend automatisiert unter Verwendung konvergierender Technologien.<\/p>\n\n\n\n

    Wir forschen im Dialog mit der Gesellschaft, politischen Entscheidungstr\u00e4gern, der Industrie und anderen Interessengruppen \u2013 erkenntnismotiviert und anwendungsinspiriert.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Dr. Nader Marzban arbeitet an einem hydrothermalen Reaktor.<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":156225,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"none","nova_meta_subtitle":"Innovatives Verfahren der hydrothermalen Humifizierung erm\u00f6glicht eine vollst\u00e4ndige Verwertung biologischer Reststoffe","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[20636,10681,6162,14457,25480,11841,16531],"supplier":[755],"class_list":["post-156206","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-bio-based","tag-bioabfalle","tag-biomasse","tag-cellulose","tag-duengemittel","tag-huminstoffe","tag-kreislaufwirtschaft","tag-pyrolyse","supplier-leibniz-institut-fuer-agrartechnik-potsdam-bornim-ev-atb"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/156206","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=156206"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/156206\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media\/156225"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=156206"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=156206"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=156206"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=156206"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}