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| << Zurück zur Startseite | | Nummer | 100296 | | Titel (deutsch) | Untersuchungen zur Verbreitungsgefahr von samenübertragbaren Krankheiten, Unkräutern und austriebsfähigen Pflanzenteilen mit Fermentationsendprodukten aus Biogasanlagen | | Titel (englisch) | Examinations of the distribution risks of seed borne diseases, weeds and plant propagules by digestate of biogas plants | | Projektstart | 19.12.2007 | | Projektende | 08.07.2010 | | AuftragnehmerIn | Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit (AGES) | | WissenschaftlicheR ProjektleiterIn | Dipl.-Ing. Charlotte Leonhardt | | Finanzierungsstellen | Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft | | Zielstellung | Die Erzeugung von Energie aus Kulturpflanzen u.a. mittels Biogasanlagen gewinnt immer mehr an Bedeutung. Da in Biogasanlagen vor allem Kulturen mit hoher Energieausbeute pro Flächeneinheit benötigt werden, hat dies Auswirkungen auf Fruchtfolge sowie begleitenden Unkrautpopulationen.
Andererseits fallen in der landwirtschaftlichen Produktion fallweise Erntechargen an, die als Lebens- und Futtermittel nur mit hohem finanziellem Reinigungsaufwand oder nicht verwertbar sind. Solche Erntechargen könnten in Biogasanlagen zu Energie umgewandelt werden. Es muss jedoch sichergestellt sein, dass die Verunreinigungen, wie Unkrautsamen und Phytopathogene, während der Fermentation abgetötet werden.
Da es bisher nur wenige, punktuell durchgeführte wissenschaftliche Untersuchungen über Verhalten von Schaderregern, Unkrautsamen und austriebsfähigen Pflanzenteilen im Biogasprozess gibt, müssen einige als potentiell risikoreich betrachtet werden.
Ziel des Projektes ist daher die Beurteilung der Hygienisierung von unerwünschten Organismen, die
• einerseits unvermeidbar mit den pflanzlichen Rohstoffen in das Gärsubstrateingebracht werden und die
• etwaige nachhaltige Probleme im Hinblick auf Bodenkontamination über die Fermentationsendprodukte darstellen wie
+ phytopathogenen Schaderreger, besonders Pilze
+ Problemunkräutern
+ giftigen Samen
Mit der Zunahme der Energieproduktion aus nachwachsenden Rohstoffen wie Silomais oder Getreideganzpflanzensilage und Ernterückständen wie Zuckerrübenblätter werden immer mehr Pflanzenteile, die bis heute keine wirtschaftliche Bedeutung hatten, vom Acker abgeführt und in Biogasanlagen energetisch verwertet. Ohne Gegensteuerung ist eine Abnahme des Humusgehaltes unserer Böden zu erwarten. In diesem Sinne ist eine 100 % Rückführung der Fermentationsendprodukte auf die landwirtschaftlichen Nutzflächen dringend notwendig.
Über die Energiepflanzen gelangen auch keimfähige Samen in den Fermenter der Biogasanlage. Durch die Ausbringung der Fermentationsendprodukte werden diese Unkrautsamen flächendeckend und bei Großanlagen auch überbetrieblich auf die landwirtschaftlichen Betriebe verteilt. Wenn diese Unkrautsamen im Zuge des Biogasprozesses nicht abgetötet werden, erhöht sich der Unkrautdruck auf diesen Flächen und führt zu einem wirtschaftlichen Schaden für die Landwirte.
Ein Ziel dieses Projektes ist zu untersuchen ob und in welchem Ausmaß die Fermentationsendprodukte der österreichischen Biogasanlagen mit keimfähigen Unkrautsamen kontaminiert sind.
In einem mehrstufigen Monitoringverfahren sollen die Fermentationsendprodukte von österreichischen Biogasanlagen auf keimfähige Unkrautsamen und austriebsfähige Pflanzenteile untersucht werden. Hierfür gibt es seit 2007 eine geeignete Methode, welche von einer Arbeitsgruppe des Projektes „HORIZONTAL“ entwickelt und bereits in einem Ringversuch validiert wurde. | | Wissenschaftszweig | NATURWISSENSCHAFTEN / Sonstige und interdisziplinäre Naturwissenschaften / Umweltforschung |
| Abschlussbericht (Abschlussbericht) | | Kurzfassung (deutsch) | Zur Beurteilung der Hygienisierung von ausgewählten unerwünschten Organismen wie Krankheitserreger, Unkrautsamen und austriebsfähige Pflanzenteile in Biogasanlagen wurden Untersuchungen unter Laborbedingungen (Prüfung der Keimfähigkeit/Lebensfähigkeit) und in drei Echtanlagen durchgeführt, zusätzlich erfolgten an ausgewählten Pathogenen Infektionsversuche im Feld. Weiters wurden Gärreste niederösterreichischer Biogasanlagen auf keimfähige Unkrautsamen und austriebsfähige Pflanzenteile untersucht.
• Die pilzlichen Schaderreger Tilletia caries, Tilletia controversa, Ustilago maydis, Fusarium spp. und Sclerotinia sclerotiorum wurden bereits bei kurzfristiger Verweilzeit im Fermentationssubstrat vollständig hygienisiert. Sporen von Fusarium spp., Ustilago maydis und Sclerotinia sclerotiorum zeigten schon nach einem Tag den vollständigen Verlust der Keimfähigkeit im Agarplattentest. Die Sporen der Gattung Tilletia waren geringfügig widerstandsfähiger, nach drei Tagen Verweilzeit war aber auch bei diesen Erregern die Keimfähigkeit der Sporen bereits -0%-. Feldversuche zu Tilletia caries und Ustilago maydis untermauern die Ergebnisse aus den Versuchsreihen im Labor.
• Die Unkrautarten Avena fatua, Rumex obtusifolius, Atriplex patula, Bromus sp., Galium aparine, Amaranthus sp., Elytrigia repens, Chenopodium album, Echinochloa crus-galli, Polygonum lapathifolium zeigten bereits nach sehr kurzzeitigem Verweilen im Fermentationssubstrat vollständigen Verlust der Keimfähigkeit. Alle Arten mit Ausnahme von Chenopodium album wiesen nach einer Woche im mesophilen Milieu (ca. 35°C) eine Keimfähigkeit von -0%- auf. Chenopodium erwies sich als die widerstandsfähigste Art, jedoch bei dreiwöchiger Verweilzeit war auch hier keine Keimfähigkeit mehr gegeben. Noch signifikant schneller erfolgte der Verlust der Keimfähigkeit im thermophilen Milieu (ca. 50°C). Prüfungen mittels Tetrazoliumtest bestätigten den völligen Verlust der Lebensfähigkeit, lediglich harte Samen bei Kleearten sind differenzierter zu sehen.
• Die untersuchten Proben von Biogasgülle und Gärrückständen aus niederösterreichischen Anlagen mittels „Unkrauttest“ (validierte Methode, entwickelt im Rahmen des Projektes "Horizontal") waren mit Ausnahme von 2 Proben frei von keimfähigen Samen und austriebsfähigen Pflanzenteilen; bei den beiden positiven Proben besteht der Verdacht auf nachträgliche Kontamination im Zuge der Lagerung.
Im Hinblick auf die untersuchten Unkrautarten und pilzlichen Schaderreger kann das Risiko der Ausbreitung dieser unerwünschten Arten und Organismen durch Gärreste und Fermentationsendprodukte als äußert gering eingestuft werden. Durch die in der Praxis häufig noch deutlich längeren Verweilzeiten, die darüber hinaus üblichen zusätzlichen Verweilzeiten im Endlager, sowie die häufig verbreitete Silierung der Fermentationsausgangsstoffe, reduziert sich dieses Risiko noch weiter.
| | Kurzfassung (englisch) | For evaluation of the sanitation of undesirable pathogens, weed seeds and plant propagules in biogas plants, studies under laboratory conditions (germination and viability tests) and in three biogas plants in practice were performed; additionally field experiments with selected pathogens were carried out. Furthermore the fermentation digestates of Lower Austrian biogas plants were analysed for germinable weed seeds and plant propagules.
• The fungal pathogens Tilletia caries, Tilletia controversa, Ustilago maydis, Fusarium spp. and Sclerotinia sclerotiorum showed complete hygienisation already after a short time of exposure in the fermentation substrate. No spores of Fusarium spp., Ustilago maydis and Sclerotinia sclerotiorum germinated on agar plate tests after one day in the substrate. Tilletia spores were a little more resistant, but after three days the level of germination was zero as well. Field experiments with Tilletia caries and Ustilago maydis confirmed the laboratory analyses.
• The weed species Avena fatua, Rumex obtusifolius, Atriplex patula, Bromus sp., Galium aparine, Amaranthus sp., Elytrigia repens, Chenopodium album, Echinochloa crus-galli, Polygonum lapathifolium showed after a short period in the fermentation substrate a total loss of germination. The germination level of all species except for Chenopodium album was 0% after one week at ~35°C (mesophilic ambiance), nevertheless after three weeks of exposure Chenopodium seeds were no longer germinable. Yet at ~50°C, in the thermophilic environment, the deterioration of the germination potential was significantly faster. Laboratory tests using Tetrazolium confirmed the total loss of viability, only hard seeds of clover species have to be considered more differentiated.
• Samples of the fermentation digestate of Lower Austrian biogas plants were analysed using a "weed test" (validated method, developed in the frame of the project “HORIZONTAL” ) and were free of germinable weed seeds and plant propagules except for two samples; for the latter a contamination due to storage conditions is suspected.
In view of the examined weed species and fungal pathogens, the dissemination risk of these undesirable species and organisms by digestates and fermentation end products can be classified quite low. The common practice of longer times of exposure, supplementary retention periods in the final storage and in addition frequently common ensiling of fermentation raw material reduces the risk even further.
| | Berichtsdokumente/Anlagen | | BerichtsautorInnen: Dipl. Ing. Charlotte Leonhardt, Dipl.-HLFL-Ing. Manfred Weinhappel, Bakk. techn. Markus Gansberger, Dipl. Ing. Dr. Anton Brandstetter, Dipl. Ing. Mag. Harald Schally, Dipl. Ing. Erwin Pfundtner |  Abschlussbericht Krankheitsverbreitungsgefahr_Biogasanlage (2114 kB) |
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