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pte20210218021 Produkte/Innovationen, Umwelt/Energie

Dünger kommt jetzt aus dem Plasma-Reaktor

Umweltfreundliche Produktionstechnik der Technischen Universität Eindhoven für die Dritte Welt


Blick in den Plasmareaktor zur neuen Düngerherstellung (Foto: tue.nl/en)
Blick in den Plasmareaktor zur neuen Düngerherstellung (Foto: tue.nl/en)

Eindhoven/Kampala (pte021/18.02.2021/13:53) -

Landwirte in der Dritten Welt können ihren Bedarf an Stickstoffdünger künftig selbst herstellen. Sie brauchen dazu relativ kleine Mengen flüssigen Stickstoffs – was ein Beschaffungsproblem sein könnte –, Solarstrom und Wasser sowie einen Reaktor, den Forscher an der Technischen Universität Eindhoven https://www.tue.nl/en TU/e entwickelt haben. Stickstoff gehört zu den am wenigsten reaktiven Elementen. Will man ihn in Dünger verwandeln, braucht es hohe Temperaturen und Drücke. Das seit mehr als 100 Jahren zu diesem Zweck eingesetzte Haber-Bosch-Verfahren ist deshalb für ein bis zwei Prozent des weltweiten Energieverbrauchs und 300 Millionen Tonnen Kohlendioxid verantwortlich.

 

[b]Elektronen bringen den Stickstoff auf Trab[/b]

 

Das in Eindhoven entwickelte Verfahren kommt dagegen ohne jegliche Emissionen aus. Es produziert auch keinen klassischen Dünger, sondern eine flüssige Stickstoffverbindung, die ebenso wie dieser von Pflanzen aufgenommen werden kann. 

 

Der träge Stickstoff wird mit Hilfe eines Plasmas auf Trab gebracht. Das ist ein Gemisch aus Ionen, Elektronen und Atomen, das sich mit Hilfe von elektrischer Energie erzeugen lässt, ein Prozess, der in der Industrie vielfach genutzt wird. Mit einem Plasma lassen sich beispielsweise Oberflächen von Kunststoffbauteilen behandeln, sodass sie lackiert werden können.

 

[b]Vorbild sind stickstofffixierende Bakterien[/b]

 

Im Fall der Düngerherstellung ist das Plasma kalt. Lediglich die darin umherirrenden Elektronen sind „heiß", das heißt, sie sind auf einem hohen energetischen Niveau. Diese Energie geben sie an die Stickstoffatome weiter, deren Bindungen dadurch aufbrechen. Das macht sie reaktionsfreudig, sodass sie sich mit Sauerstoff zu Stickoxiden verbinden. Dieses reagiert mit Sauerstoff und Wasser zu Nitrat, das von Pflanzen aufgenommen werden kann. Man nennt dieses Verfahren Stickstofffixierung. In der Natur gelingt dieser Prozess bestimmten Bakterien, die in Symbiose mit den Wurzeln von Hülsenfrüchten leben. Nach deren Ernte kann der Acker für den Anbau von Pflanzen genutzt werden, die Stickstoff benötigen. Ein zusätzliches Düngen ist nicht nötig.

 

[b]Wirkung ist besser als bei industriellem Dünger[/b]

 

In dem Reaktor entsteht ein Flüssigdünger, der 20 Prozent Nitrat enthält. Damit übertrifft er den industriell hergestellten Dünger, wie Messungen von Stella Kabiri zeigten, die am ugandischen Agrarforschungszentrum (NARO) arbeitet. Die TU/e hat ihr einen Plasmareaktor zur Verfügung gestellt.

„Landwirte können genau die Menge an Dünger herstellen, die sie benötigen", sagt Sirui Li, der zur Forschergruppe um Fausto Gallucci gehört, Professor für Chemie und Chemieingenieurswesen an der ZU/e, die den Reaktor entwickelt hat. Der Reaktor könne beliebig oft ein- und ausgeschaltet werden.

(Ende)
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Ansprechpartner: Wolfgang Kempkens
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