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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermehrung, Anzucht und Beschleunigung des Wachstums von rhizombildenden Pflanzen, insbesondere von Miscanthus. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich die Zeit nach dem Auspflanzen auf die Anbaufläche bis zur ersten Ernte verkürzen.
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Miscanthus, insbesondere Miscanthus sinensis x gigantheus (Riesen-Miscanthus), hat aus ökologischer und volkswirtschaftlicher Sicht eine hohe Bedeutung, da Miscantus zum einen als Lieferant von Brennstoff für eine CO2-neutrale Energieversorgung und zum anderen als Rohstoff für verschiedenste Industrielle Erzeugnisse dient.
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Um Miscathus x giganteus großflächig anbauen zu können, kommt der Vermehrung der Pflanze eine besondere Bedeutung zu. Üblich ist derzeit die Vermehrung über Rhizomvermehrung oder Stecklingsvermehrung aus Mutterpflanzen, da Miscanthus Miscanthus x giganteus ein Artbastard ist der keine keimfähigen Samen ausbildet.
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In dem Patent
DE 43 10 381 C2 ist ein Verfahren zum Vermehren von Jungpflanzen, insbesondere für den Anbau von Miscanthus sinensis oder Chinaschilf zur Energie- und Rohstoffgewinnung beschrieben, bei dem aus einem flächigen Pflanzenbestand wenigstens ein zusammenhängender Pflanzenstreifen (Rhizome) durch eine fortlaufende Trenneinrichtung bodenwärts abgetrennt und einem zugeordneten Fördermittel aufgegeben, einem Tragnetzstreifen aufgelegt und mit diesem zu einem Transportwickel aufgerollt wird. Der Pflanzenstreifen wird durch eine fortlaufende seitliche Trenneinrichtung mit zugeordnetem horizontalen Unterschneideschar bodenwärts abgetrennt, und der Pflanzenstreifen mit dem Tragnetzstreifen von dem Transportwickel auf eine Pflanzfläche abgespult sowie mit dieser durch Druck zumindest punktweise verbunden.
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Mit dem beschriebenen Verfahren wird dem Verwender zwar ein Verfahren zur effektiven Vermehrung vom Miscanthus an die Hand gegeben, jedoch ist die Ernte des ausgepflanzten Miscanthus erst nach drei Jahren möglich, da die Jungpflanzen erst dann ausreichend kräftig sind. Zudem ist das Risiko im ersten Winter nach der Auspflanzung des Miscanthus verhältnismäßig hoch, dass die jungen Rhizome erfrieren.
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Da die Wirtschaftlichkeit des Anbaus von Miscanthus maßgeblich davon abhängt, wie schnell nach dem Auspflanzen der Rhizome die erste Ernte vorgenommen werden kann, ist es Ziel der Erfindung, die Zeit nach der Auspflanzung von Miscanthus-Rhizomen bis zur ersten Ernte auf unter zwei Jahre zu verkürzen und damit die Produktions-/Anbaukosten nachhaltig zu senken.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem es gelingt, die Bildung von Rhizomen bei rhizombildenden Pflanzen zu beschleunigen, die zudem kräftig genug sind, den ersten (mitteleuropäischen) Winter nach der Auspflanzung zu überstehen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß des Patentanspruchs 1; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Vermehrung und Anzucht von rhizombildenden Pflanzen, insbesondere Miscanthus beinhaltet, dass junge, mehrtriebige Pflanzen vor der Ausbildung eines Rhizoms, mechanisch geteilt, in Terra Preta gepflanzt, und mit nährstoffbelastetem Wasser bewässert und mit CO2 gedüngt werden.
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Das Verfahren wird nachfolgend anhand der Pflanze Miscanthus erläutert; es ist für jede andere rhizombildende Pflanze entsprechend ausführbar.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass junge, mehrtriebige Miscanthus-Pflanzen, die durch in Vitro-Vermehrung herangezogen, mechanisch geteilt und in Terra Preta ausgepflanzt wurden, im Gewächshaus mit nährstoffangereichertem Wasser gewassert und mit CO2 gedüngt werden, wesentlich schneller kräftige Rhizome ausbilden als es bei einer Teilung vom Rhizome einer ausgewachsenen Miscanthus-Pflanze der Fall ist.
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Die so herangezogenen Rhizome des Miscanthus können bereits nach kurzer Zeit (samt Terra Preta) auf das Feld ausgebracht werden. Die mit dem Rhizom ausgebrachte Terra Preta sorgt dafür, dass die Rhizome schnell anwachsen und noch über einen längeren Zeitraum optimal mit Nährstoffen versorgt werden. Bereits nach dem zweiten Winter nach dem Auspflanzen der Pflanzen auf die Anbaufläche, sind die Pflanzen so kräftig, dass sie das erste Mal abgeerntet werden können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich als besonders ökologisch und effizient, wenn es mit den nachfolgend beschriebenen Merkmalen kombiniert wird.
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Das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 wird bevorzugt in einem Gewächshausdurchgeführt, in dessen unmittelbarer Nähe eine Feststoff-Vergasungsanlage und/oder ein Block-Heizkraftwerk installiert sind. In der näheren Umgebung sind zudem bevorzugt mehrere Einrichtungen angesiedelt, in denen Biomassen, Schmutz- und Abwässer als Nebenprodukte anfallen.
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In der Feststoff-Vergasungsanlage werden organische Stoffe wie Baum-, Strauch-Grünschnitt und/oder Miscanthus mit Hilfe eines Vergasungs- oder Oxidationsmittels in Wärme, Kohlenstoff und ein brennbares Gasgemisch umgewandelt.
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Die im Vergasungsprozess frei werdende Wärme wird genutzt, um feuchte und/oder flüssige Biomassen, wie Gärreste, Treber, Schlempe, Gülle, Schmutz- und Abwässer, denen in einem Filtrationsprozess zuvor ein Großteil des in ihnen vorhandenen Wassers entzogen wurde, zu trocknen. Die getrockneten und besonders nährstoffreichen Feststoffbestandteile der flüssigen und/oder feuchten Biomassen werden bevorzugt zur Herstellung von Terra Preta verwendet. Wenn ausschließlich Treber und/oder Schlempe das Wasser entzogen wird, so ist vorgesehen, dass Trockenmasse als hochwertiges und lagerfähiges Futtermittel verwendet wird.
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Das im Zuge des Filtrationsprozesses abgeschiedene Wasser, das besonders reich an Nährstoffen ist, wird verwendet, um die jungen in die Terra Preta gesetzten Pflanzen zu bewässern und gleichzeitig zu düngen. Darüber hinaus wird das aus den Gärresten, insbesondere Treber und/oder Schlempe, entzogene Wasser, das einen besonders hohen Anteil an Milchsäurebakterien enthält, dazu verwendet, Terra Preta herzustellen.
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Für die Terra Preta-Herstellung werden der bei der Feststoffvergasung erzeugte (reine) Kohlenstoff, organische Stoffe wie Baum-, Strauch- und Grünschnitt, verschiedene Erden, Knochenmehl, Gärsubstrat, Pilzkulturen und das nährstoffreiche, mit Milchsäurebakterien angereicherte Wasser, vermischt. In Folge dessen setzt ein Fermentationsprozess ein, der das Gemisch in Terra Preta umwandelt. Die Milchsäurebakterien des dem Treber, Schlempe und/oder der Biomasse entzogenen Wassers beschleunigen diesen Prozess. Die so hergestellte Terra Preta wird für die Anzucht der jungen Pflanzen gemäß Anspruch 1 verwendet.
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Das bei der Feststoffvergasung frei gewordenen Gasgemisch wird im Blockheizkraftwerk verbrannt und in elektrische Energie, Wärme und CO2 umgewandelt. Diese Produkte werden ebenfalls im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens der Vermehrung, Anzucht und Beschleunigung des Wachstums von rhizombildenden Pflanzen verwendet.
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Mit der elektrischen Energie werden zum einen die Filtrations- und Trocknungsanlage betrieben, mit der den feuchten bzw. nassen Biomassen die Feuchtigkeit entzogen wird. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass mit der erzeugten elektrischen Energie die Beleuchtungs-/Belüftungsanlage des Gewächshauses betrieben wird, in dem die An- und Aufzucht der Pflanzen stattfindet. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass ein Teil der Elektrischen Energie in das öffentliche Energieversorgungsnetz eingespeist wird.
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Die im Blockheizkraftwerk frei werdende Wärme wird zur Beheizung des Gewächshauses und/oder der Trocknung der nassen/feuchten Biomasse verwendet. Das CO2 wiederum wird dazu genutzt, die Pflanzen Im Gewächshaus zu düngen.
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Neben dem schon zuvor beschriebenen Effekt, dass die Pflanzen bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich schneller wachsen, schneller Rhizome ausbilden und zudem kräftiger sind als Pflanzen, die nach herkömmlichen Methoden aufgezogen werden, wird bei großflächiger Anwendung des Verfahrens der CO2-Gehalt in der Atmosphäre gesenkt, da der in der Terra Preta vorhandene Kohlenstoff eine CO2-Senke darstellt. Durch die Einbindung des Kohlenstoffs in die Erde wird dieser dauerhaft einer Oxidation zu CO2 entzogen. Zudem ist die Feststoffvergasung CO2 neutral, da maximal allenfalls die Menge an CO2 freigesetzt wird, die zuvor von den Pflanzen gebunden wurde. Das bei der Verbrennung des Gasgemisches entstandene CO2 wird wiederum, da es den Pflanzen im Gewächshaus als Dünger zugeführt wird, durch Photosynthese zu einem Großteil in Sauerstoff und langkettige Zucker umgewandelt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Figur, die das Verfahren in Form eines Diagramms zeigt, veranschaulicht.
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Trockenschnitt 1 aus Miscanthus u. a. Pflanzenresten wird in der Feststoffvergasungsanlage 2 unter Freisetzung vom Wärme T2 zu Kohlenstoff C und einem brennbaren Gasgemisch G gespalten. Das Gasgemisch G wird unter Freisetzung von Kohlenstoffdioxid CO2 in dem Blockheizkraftwerk 3 zur Erzeugung von Strom S und Wärme T3 verwendet, mit denen das Gewächshaus 4 und die Filtrations- und Trocknungsanlage 5 versorgt bzw. betrieben werden. Die Abwärme T2 der Feststoffvergasungsanlage 2 wird ebenfalls der Filtrations- und Trocknungsanlage 5 zugeführt.
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In der Filtrations- und Trocknungsanlage 5 erfolgt eine Trennung der flüssigen und festen Bestandsteile von Gärresten, Treber und/oder Schlempe 6. In einem ersten Schritt wird den Gärresten, Treber und/oder Schlempe 6 durch Schleudern und/oder Pressen ein Großteil des Wassers W entzogen. Die sodann nur noch feuchten Gärreste werden in einem zweiten Schritt durch Zugabe von Wärme T2 und T3 aus der Feststoffvergasungsanlage 2 und dem Blockheizkraftwerk 3 getrocknet.
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Die damit erzeugte Trockenmasse wird als hochwertiges und lagerfähiges Futtermittel 7 verwendet. Das abgeschiedene Wasser W, das reich an Nährstoffen und Milchsäurebakterien ist, wird für eine spätere Weiterverwendung aufgefangen.
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Der in der Feststoffverkohlungsanlage 2 gewonnene Kohlenstoff C wird zusammen mit einem Teil des Wassers W aus der Filtrations- und Trocknungsanlage 5 und Zusatzstoffen wie Erde, Knochenmehl, Gärsubstrat, Grünschnitthäckseln und Pilzkulturen vermischt. Aus diesem Gemisch entsteht nach einer Lagerzeit von wenigen Wochen Terra Preta 9.
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Die besonders nährstoffreiche Terra Preta 9 wird als Pflanzsubstrat PS für junge Miscanthuspflanzen JM verwendet, die durch in Vitro-Vermehrung 10 herangezogen wurden. Diese werden mechanisch geteilt und in das Pflanzsubstrat PS gepflanzt.
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Ein sehr schnelles Wachstum der Setzlinge wird sichergestellt, indem diese im Gewächshaus 4 einem subtropischen Klima ausgesetzt werden. Für die Bewässerung der Pflanzen wird das in der Filtrations- und Trocknungsanlage 5 gewonnene nährstoffreiche Wasser W verwendet. Das Wachstum der Pflanzen wird durch Einblasen des Kohlenstoffdioxid CO2, das bei der Verbrennung des Gasgemisches G erzeugt wurde, in das Pflanzsubstrat PS und/oder die Gewächshausatmosphäre zusätzlich unterstützt.
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Durch die optimale Versorgung der Setzlinge mit Nährstoffen entwickeln sich diese sehr viel schneller, als eine Pflanze, die durch Rhizomteilung hervorgebracht wurde. Nachdem die Setzlinge im Gewächshaus 4 Rhizome ausgebildet haben, wird das Miscanthus M zusammen mit dem Pflanzsubstrat PS auf eine Anbaufläche 11 ausgepflanzt. Unterstützt durch das mitgegebene Pflanzsubstrat PS wächst das Miscanthus M auf der Anbaufläche 11 besonders gut an und wird noch über einen längeren Zeitraum optimal mit Nährstoffen versorgt. Das Miscanthus M kann bereits nach dem zweiten Winter – ein Jahr früher, als nach einer Rhizomteilung – nach seiner Auspflanzung auf die Anbaufläche 11 abgeerntet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trockenschnitt
- 2
- Feststoffvergasungs-Anlage
- 3
- Blockheizkraftwerk
- 4
- Gewächshaus
- 5
- Filtrations- und Trocknungsanlage
- 6
- Gärreste, Treber und Schlempe
- 7
- Futtermittel
- 8
- Zusatzstoffe
- 9
- Terra Preta
- 10
- In Vitro-Vermehrung
- 11
- Anbaufläche
- C
- Kohlenstoff
- CO2
- Kohlenstoffdioxid
- G
- Gasgemisch
- H2O
- nährstoffreiches Wasser
- J
- junger Miscanthus
- M
- Miscanthus
- PS
- Pflanzsubstrat
- S
- Strom
- T2
- Wärme aus Feststoffverkohlung
- T3
- Wärme aus Blockheizkraftwerk
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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