NMR Slurry Detec – Evaluierung des Einsatzes von NMR-Sensoren zur Erfassung der Nährstoffkonzentration in Wirtschaftsdüngern unter Praxisbedingungen

Güllefass mit moderner Ausbringtechnik.Zoombild vorhanden

Abbildung 1: Güllefass mit moderner Ausbringtechnik

Die genaue Kenntnis der Nährstoffgehalte (insbesondere an Stickstoff und Phosphor) in Wirtschaftsdüngern erlangt mit der Verschärfung der DüV und steigenden Anforderungen an geschlossene und dokumentierte Nährstoff­kreisläufe zunehmend an Bedeutung. Dabei erschweren jahreszeitliche Schwankungen der Nährstoffgehalte und Schichtbildungen in unzureichend homogenisierten Güllelägern die exakte Erfassung derselben. Bisher verwenden bayerische Landwirte zur Ermittlung der Nährstoffgehalte vor allem rechtlich vorgegebene Basiszahlen auf dieser Grundlage ermittelter Werte, beispielsweise mit dem Lagerraumrechner der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL) oder jährlich gezogene Laborproben. Diese können bei Standardbetrieben einen guten Überblick über den Gesamtanfall der Nährstoffe liefern, berücksichtigen jedoch keine jahreszeitlichen Schwankungen. Mit der Kernspin­resonanz­spektroskopie (NMR) bietet sich ein neues Messverfahren zur Erfassung der Inhaltsstoffe von Wirtschaftsdüngern auf dem Feld an. NMR erfasst die Wechselwirkungen von Atomkernen mit einem Magnetfeld und kann so direkt und matrixunabhängig die Konzentration derselben messen.

Zielsetzung

Im Rahmen des Projekts soll die Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) als neue Messtechnik zur Erfassung von Nährstoffgehalten in Wirtschaftsdüngern bei der Ausbringung untersucht und validiert werden.

Die Ziele gliedern sich dabei in folgende Teilbereiche:

  1. Überprüfung und Validierung der vorhandenen Kalibrationsmodelle mit einem breiten Spektrum verschiedener Güllen (Rinder-, Schweinegüllen und Gärprodukten) in Bayern
  2. Ermittlung der Rahmenbedingungen für eine mögliche Anerkennung als Messmethode zur Erfassung von Nährstoffgehalten von Wirtschaftsdüngern nach Düngeverordnung (DüV)
  3. Untersuchung des Einsatzes der NMR-Technologie zur Erfassung der Nährstoffgehalte von Wirtschaftsdüngern unter Praxisbedingungen

Methodik

Messanhänger mit verschiedenen Online-Sensoren.Zoombild vorhanden

Abbildung 2: Im Projekt DigiMilch entwickelter Mess­anhänger mit verschiedenen Online-Sensoren

Zur Erreichung der Ziele sollen die an der LfL vorhandenen Versuchseinrichtungen aus den Projekten NIRS-QS und Digimilch an die NMR-Technik angepasst werden. Dies ist zum einen ein mobiler Messanhänger (Abbildung 2), der den Vergleich mehrerer Sensoren untereinander und mit Laborwerten ermöglicht. Hierzu werden etwa 500 Liter Gülle in den IBC-Container gepumpt und anschließend durch Zirkulieren homogenisiert. Somit können unter weitestgehend standardisierten praxisnahen Bedingungen Messungen der Nährstoffe durchgeführt werden. Dafür sollen ausgewählte bayerische Betriebe (Milchvieh, Schwein und Biogas) mehrmals im Jahr angefahren werden, um jahreszeitliche Schwankungen in unterschiedlichen Güllen zu erfassen.
Zum anderen soll die Messstation aus dem Projekt NIRS QS (Abbildung 3) angepasst werden, um die aus den Feld­messungen erworbenen Erkenntnisse unter Labor­bedingungen zu validieren. Darüber hinaus sollen hier die Rahmenbedingungen für eine Qualitätsprüfung zur möglichen Anerkennung als Messmethode zur Erfassung von Nährstoff­gehalten von Wirtschafts­düngern nach Dünge­verordnung (DüV) erfasst werden.
Mitarbeiter im Veruchslabor untersucht flüssigen Wirtschaftsdünger.

Abbildung 3: Im Projekt NIRS-QS entwickelte Mess­station mit verschiedenen Online-Sensoren zur Erfassung der Nähr­stoffe­konzentration in flüssigen Wirtschafts­düngern

Zum anderen soll die Messstation aus dem Projekt NIRS QS (Abbildung 3) angepasst werden, um die aus den Feld­messungen erworbenen Erkenntnisse unter Labor­bedingungen zu validieren. Darüber hinaus sollen hier die Rahmenbedingungen für eine Qualitätsprüfung zur möglichen Anerkennung als Messmethode zur Erfassung von Nährstoff­gehalten von Wirtschafts­düngern nach Dünge­verordnung (DüV) erfasst werden.

Ergebnisse

Mit den ersten Ergebnissen ist 2025 zu rechnen.

Projektinformationen
Projektleitung: Susanne Höcherl
Projektbearbeitung: N.N.
Laufzeit: 02.2024 bis 05.2026
Finanzierung: Bayerisches Staatsministerium für Ernährung Landwirtschaft, Forsten und Tourismus
Förderkennzeichen: A/23/24