Mineraldünger
Vortrag von Katja Meisel im Rahmen der "Übungen im Vortragen mit Demonstrationen - Anorganische Chemie", WS 2001/2002
Gliederung:
1. GeschichteDie großen Ertragssteigerungen in der landwirtschaftlichen Produktion der letzten Jahrzehnte lassen sich in starkem Maße auf den hohen Einsatz von Düngern zurück führen. Heute steht eine Vielzahl von Düngemitteln zur Verfügung. Zunächst teilt man in organische Dünger und Mineraldünger ein, wobei die Mineraldüngung einen hohen Stellenwert in der Landwirtschaft hat. Eine ausreichende Versorgung von Boden und Pflanzen mit Nährstoffen ist unerlässlich für ein optimales Pflanzenwachstum und für die Ertragssicherheit, denn ohne Dünger wäre die Landwirtschaft heute nicht mehr in der Lage, die wachsende Bevölkerung zu ernähren, weil die Böden sehr ausgelaugt sind. Bereits vor 160 Jahren fand der Chemiker Justus von Liebig heraus, welche Nährstoffe das Wachstum der Pflanzen fördern und wollte mit Hilfe der Chemie diese auf die Äcker ausbringen. Er entwickelte unter anderem verschiedene Mineraldünger (Nitrat-, Phosphatdünger). Um heutzutage sichere Erträge und hohe Qualität erzielen zu können, ist es wichtig zu wissen, wie der Boden beschaffen ist und was die Pflanze braucht, die dort wachsen soll.
2. Bestandteile im Dünger und deren WirkungStickstoff (N):
Phosphor (P):
Kalium (K):
Kalk (CaCO3)
Magnesium (Mg):
Spurenelemente wie Schwefel, Eisen, Mangan, Bor, Zink und Kupfer sind unverzichtbar, aber nur in minimalen Dosen nötig. Da jeder Stoff eine bestimmte Wirkung hat, kommt es bei der Zusammensetzung des Düngers auf die ausgewogene Mischung an, denn herrscht Mangel an einem Element, wird auch von den ausreichend vorhandenen nicht genug verwertet.
3. HerstellungStickstoffdünger: Die Herstellung erfolgt durch die Ammoniaksynthese bzw. Haber-Bosch-Verfahren. Der Luftstickstoff wird hierbei mit Wasserstoff bei hohem Druck, hoher Temperatur und mit Hilfe von Katalysatoren zu Ammoniakgas verarbeitet. N2 + 3H2 --> 2NH3 Damit können in Folgeverfahren andere Stickstoffverbindungen großtechnisch hergestellt werden. z.B. Ammonium (NH4+): Wird Ammoniak in Wasser eingeleitet, entsteht Ammoniumlauge (Salmiakgeist). NH3 + H2O --> NH4OH Diese ergibt mit Säuren Ammoniumsalze. 2NH4OH + H2SO4 --> (NH4)2SO4 + 2H2O z.B. Nitrate (NO3-): Diese sind Salze der Salpetersäure (HNO3). Salpetersäure lässt sich durch Oxidation des Ammoniaks zu Stickstoffdioxid (NO2) und dessen Einleitung in Wasser technisch gewinnen. Wichtige Nitrate für die Düngung: NaOH + HNO3 --> NaNO3 + H2O Ca(OH)2 + 2HNO3 --> Ca(NO3)2 + 2H2O NH4OH + HNO3 --> NH4NO3 + H2O Phosphatdünger: Es kommt vor allem darauf an, die schwerlöslichen tertiären Phosphate in leichter lösliche sekundäre oder primäre Phosphate umzuwandeln. Im Wesentlichen gibt es dazu drei Möglichkeiten:
Kalidünger: Die Kalirohsalze werden fein gemahlen. Anschließend wird mit Hilfe des Heißlöse- bzw. Flotationsverfahren (Aufbereitungsverfahren für Erze, Kohle, Salze) oder auf elektrostatischem Wege Kaliumchlorid und Kieserit (Magnesiumsulfat) von den Rohsalzen getrennt. Je höher der Kaliumgehalt in dem gewünschten Düngemittel liegen soll, desto mehr Nebenbestandteile müssen abgetrennt werden. Kalkdünger: Die Herstellung erfolgt durch Vermahlen oder Brennen des Kalkes. Einige Kalkdünger sind gleichzeitig Magnesiumdünger, da das Rohmaterial unterschiedliche Mengen Magnesium erhält. 4.Kritische Einflüsse der Düngung:1. Nitratanstieg im Grundwasser
2. Stickstoff- und Phosphateintrag in Oberflächengewässer
3. Gasförmige Stickstoffverluste
4. Cadmium in phosphathaltigen Düngemitteln Cadmium ist ein in fast allen Böden vorkommendes Schwermetall, das sich bei Mensch und Tier in der Nebennierenrinde anlagert und so zu Gesundheitsschäden führt. Cadmium ist in kleinsten Mengen giftig!!!
Methan ist deshalb eingeklammert, da es in erster Linie durch Viehhaltung in die Atmosphäre gelangt und weniger durch Düngung. Um diesen Umweltproblemen entgegen zu wirken, sollte man beim Düngen besonders auf die eingesetzte Menge achten. Denn oft leiden die Pflanzen eher am Überangebot als am Mangel. Daher ist es wichtig, die Angaben der Hersteller und die Ergebnisse der Bodenanalyse zu beachten. 5.Literatur:
E-Mail: Walter.Wagner ät uni-bayreuth.de
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