Bestimmung von Gärrestzusammensetzungen zum gezielten Substratmanagement von Böden

Mit dem weltweit wachsenden Energiebedarf gewinnen erneuerbare Energiequellen rapide zunehmend an Bedeutung. Eine zukunftstrachtige Energiequelle ist die Vergarung von Biomasse in Biogasanlagen. Dabei fallen Garreste an, die u. a. zur organischen Dungung von Boden bzw. als Humusersatz eingesetzt werden konnten; die Wirksamkeit hangt jedoch von der noch weitgehend unbekannten Zusammensetzung der organischen Substanzen ab. Hinsichtlich des Einflusses von Garresten auf den Boden-Stickstoff- und -Humushaushalt wurden diverse pflanzliche Ausgangsmaterialien und Garreste als Vollgarrest, abgetrenntes Fugat und Feststoff mit Curie-Punkt Pyrolyse-Gaschromatographie-Massenspektrometrie (Py-GC/MS) und Pyrolyse-Feldionisation Massenspektrometrie (Py-FIMS) auf der molekularen Ebene untersucht. Bei den zugeordneten Py-GC/MS-Signale dominierten Markersubstanzen der Kohlenhydrate, Phenolderivate, aliphatische Lipide, Alkylaromaten und weitere cyclische Verbindungen. Die Zuordnung von N-Verbindungen erfolgte anhand von 15N-markierten Proben, bei denen Derivate von Pyrazol, Pyrrol, Pyridin, Indol, Pyrimidin und aromatische Nitrile vorherrschten. Die Zuordnung der Py-FIMS-Indikatorsignale zu relevanten biogenen Substanzklassen ergab in allen Garresten bis zu 33 % Sterole mit den dominierenden Verbindungen s-Sitosterin (m/z 414) bzw. Stigmastanol (m/z 416). Dagegen wurden im Feststoff deutlich hohere Anteile von Kohlehydraten (m/z 61, 117, 126), Ligninen (m/z 208, 210) und Fettsauren (m/z 242, 280) detektiert. Die Thermogramme und Massenspektren zeigten eine ahnliche chemische Zusammensetzung der Vollgarreste und Fugate, die wesentlich durch die vergorenen Ausgangsmaterialien bestimmt wird. Zukunftig werden Untersuchungen der korrespondierenden Bodenproben aus Topfversuchen Aussagen uber den Einfluss der Garreste auf den Humusgehalt liefern und 15N-Anreicherungen den Verbleib von garrestburtigen N-Verbindungen in Boden aufklaren.