Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass Struvit eine nationale Alternative zu Phosphatdüngemitteln darstellt.

Wissenschaftler von Embrapa Agrobiologia (RJ) weisen darauf hin, dass die Verwendung von Struvit als Langzeitdünger aus Schweinehaltungsabfällen eine praktikable Alternative zur Reduzierung importierter Phosphatdünger im Soja- und Weizenanbau darstellt. Versuche mit Sojabohnen zeigten beispielsweise, dass das Produkt bis zu 50 % des Phosphorbedarfs decken und gleichzeitig einen Ertrag von 3.500 Kilogramm pro Hektar (kg/ha) erzielen konnte. Dieser Wert entspricht dem nationalen Sojabohnenertrag von 3.560 kg/ha im Jahr 2025 bei konventioneller Düngung.

Dies ist eine weitere Initiative der brasilianischen Agrarforschung, um Brasiliens Abhängigkeit von Importen dieser Produktionsmittel zu verringern, die derzeit etwa 75 % des nationalen Bedarfs ausmachen.

Caio de Teves Inácio, Forscher bei Embrapa Agrobiologia und Koordinator der Studie, betont, dass es nicht nur um den Ersatz eines Düngemittels geht. „Wir schaffen einen neuen technologischen Weg für die brasilianische Landwirtschaft, der auf Nachhaltigkeit, Autonomie und Innovation ausgerichtet ist“, hebt er hervor.

Struvit ist ein Material aus Magnesium- und Ammoniumphosphatkristallen, das durch chemische Ausfällung von Nährstoffen aus Schweinehaltungsabfällen gewonnen wird. „Es ist ein Düngemittel, das das Konzept der Kreislaufwirtschaft in der Landwirtschaft verkörpert. Wir wandeln eine Umweltbelastung, nämlich Tiermist, in einen hochwertigen landwirtschaftlichen Rohstoff um“, erklärt der Forscher.

Feldversuche belegen zudem die überlegene agronomische Effizienz des Düngemittels hinsichtlich der Phosphoraufnahme im Boden. Brasilianische Tropenböden, die durch das Klima stark ausgelaugt sind, neigen dazu, Phosphor schnell zu binden, was die Wirksamkeit herkömmlicher Düngemittel einschränkt. Die allmähliche Freisetzung von Struvit und dessen alkalische Reaktion erwiesen sich als vorteilhaft für die Steigerung der Nährstoffverwertung.

Ein vielversprechender Dünger

Vorläufige Empfehlungen lassen auch darauf schließen, dass Struvit allein oder in Kombination mit löslichen Düngemitteln in Dosierungen von 50 % bis 100 % der agronomischen Empfehlung für Phosphor angewendet werden kann, abhängig von der Kulturpflanze und dem Boden.

Aus diesem Grund haben Forscher einen organomineralischen Dünger entwickelt und testen ihn derzeit. Dieser Dünger kombiniert mineralische Nährstoffe mit organischer Substanz. In Versuchen zur Phosphordiffusion im Boden erzielte die Formulierung in den ersten 28 Tagen 50 % höhere Ergebnisse als reines granuliertes Struvit.

Vorteile für Umwelt und Wirtschaft

Die Vorteile des Einsatzes von Struvit sind nicht nur agronomischer, sondern auch ökonomischer und ökologischer Natur. „Wir sprechen hier von einer nationalen Technologie, die die Abhängigkeit von importierten Betriebsmitteln verringert, Nährstoffe aus landwirtschaftlichen Abfällen wiederverwertet und die Effizienz der Phosphornutzung, einer nicht erneuerbaren natürlichen Ressource, verbessert“, betont Inácio.

Zusätzlich trägt der Mineraldünger zur Verringerung des Risikos einer Umweltbelastung durch löslichen Phosphor bei und weist in tropischen Böden eine hohe agronomische Effizienz mit hoher Phosphorfixierung auf.

Parallel dazu stellt die Verwendung von Struvit eine Lösung für das Problem der unzureichenden Entsorgung von Tierabfällen dar. In Betrieben mit intensiver Schweineproduktion, insbesondere in den südlichen und mittleren Regionen, ermöglicht die Struvitfällung die Entfernung überschüssiger Nährstoffe vor der Ausbringung auf den Boden und reduziert so das Risiko einer Kontamination von Oberflächen- und Grundwasser. Diese Eigenschaft trägt auch zur Steigerung der landwirtschaftlichen Produktion bei, die genau durch die Menge der in den Boden eingebrachten Nährstoffe (Phosphor und Stickstoff) begrenzt ist.

Aus wirtschaftlicher Sicht könnte der Dünger für Erzeuger eine neue Einnahmequelle darstellen, da sie so aus dem Abfall ein marktfähiges Produkt gewinnen könnten. „Es ist zudem eine wirtschaftlich tragfähige Alternative und besonders attraktiv für mittlere und große Schweinehalter“, betont der Forscher. Schätzungen von Embrapa zufolge könnten Betriebe mit mehr als 5 Schweinen durch die Anwendung dieser Technologie jährlich rund 340 Tonnen Struvit im Land produzieren.

Struvit ist im brasilianischen wissenschaftlichen Kontext noch immer wenig erforscht.

Die Gewinnung von Struvit aus Nährstoffen aus Abwässern (beispielsweise aus der Schweinehaltung oder aus städtischen Abwässern) gilt als eine der nachhaltigsten Technologien im Sinne einer Kreislaufwirtschaft. Dieser Ansatz vermeidet nicht nur die Verschmutzung von Gewässern durch überschüssige Nährstoffe, sondern erzeugt auch einen für Pflanzen gut verfügbaren Dünger – einen Dünger der zweiten Generation – aus Abfallstoffen.

Weltweit ist das Interesse an Struvit im letzten Jahrzehnt exponentiell gestiegen. Bereits 2019 waren über 80 Struvit-Produktionsanlagen in Betrieb, vorwiegend in Industrieländern, die aufgrund intensiver Tierhaltung oder hoher Bevölkerungsdichte mit Phosphorüberschüssen zu kämpfen haben. China, die USA und Deutschland sind führend in Forschung und Innovation auf diesem Gebiet, oft durch internationale Kooperation. Brasiliens Beteiligung steckt hingegen noch in den Kinderschuhen, sodass hinsichtlich des Verhaltens von Struvit unter tropischen Bedingungen Wissenslücken bestehen.

„Es ist ein Paradoxon: Wir verfügen über eine vielversprechende Ressource, doch ist wenig über ihr Verhalten unter unseren Bodenbedingungen bekannt, die überwiegend sauer sind und eine hohe Phosphoradsorptionskapazität aufweisen“, betont Inácio. Tatsächlich begünstigt das weitverbreitete Vorkommen saurer Böden in Brasilien, die reich an Eisen- und Aluminiumoxiden sind, die Phosphorfixierung, wodurch der verfügbare Anteil dieses Nährstoffs und die Effizienz jeglicher Phosphatquelle deutlich reduziert werden.

Übereinstimmung mit den öffentlichen Richtlinien

Die Forschung zu Struvit steht im Einklang mit den Richtlinien des Nationalen Düngemittelplans, der darauf abzielt, die nationale Produktion auszuweiten und effizientere sowie nachhaltigere alternative Düngemittelquellen zu fördern. Eine großflächige Anwendung könnte zur Ernährungssicherheit und zur Wettbewerbsfähigkeit der brasilianischen Agrarwirtschaft beitragen.

Neben Embrapa Agrobiologie sind folgende Institutionen an der Forschung beteiligt: ​​Embrapa Bodenkunde (RJ), Embrapa Schweine- und Geflügelzucht (SC), die Bundesuniversität Santa Catarina (UFSC, Campus Florianópolis), die Bundesuniversität Santa Maria (UFSM), die Universität Rio Verde (UniRV) und das Bundesinstitut Farroupilha (Campus Santo Augusto, RS). Die vom Nationalen Rat für wissenschaftliche und technologische Entwicklung (CNPq) und Embrapa finanzierte Forschung zielt darauf ab, die agronomische Effizienz, die wirtschaftliche Rentabilität und die ökologischen Vorteile des Düngemittels nachzuweisen.

„Wir glauben, dass Struvit eine strategische Rolle für die Zukunft der brasilianischen Landwirtschaft spielt. Unsere Aufgabe ist es, die wissenschaftliche Grundlage zu schaffen, damit es sicher und effizient zugelassen und in der Praxis eingesetzt werden kann“, so der Forscher von Embrapa Agrobiologie abschließend.

Was ist Struvit?

Struvit ist ein weißes Mineral mit der chemischen Formel MgNH₄PO₄·6H₂O und enthält etwa 12 % Phosphor (P), 5 % Stickstoff (N) und 10 % Magnesium (Mg). Seine wichtigste agronomische Eigenschaft ist seine geringe Löslichkeit, die eine langsame und gleichmäßige Freisetzung der Nährstoffe entlang des Pflanzenzyklus ermöglicht. Dies ist besonders vorteilhaft in tropischen Böden, wie beispielsweise in Brasilien, wo löslicher Phosphor schnell fixiert wird und somit für Pflanzen nicht mehr verfügbar ist. Seine alkalische Reaktion im Boden, im Gegensatz zu löslichen Düngemitteln, die sauer sind, ist eine weitere wichtige Eigenschaft, die seine Anwendung in tropischen Böden begünstigt.

Das Besondere an Struvit ist seine Herstellung aus organischen Abfällen. In Brasilien konzentriert man sich dabei auf die Fällung von Schweinegülle. Dieses Verfahren reduziert nicht nur die Schadstoffbelastung dieser stickstoff- und phosphorreichen Abwässer, sondern liefert auch ein Produkt mit zusätzlichem agronomischem Wert. Es ist das Prinzip der Kreislaufwirtschaft in der Praxis: die Umwandlung einer Umweltbelastung in ein hochwertiges Produkt für die Landwirtschaft.

Die dringende Notwendigkeit einer nationalen Lösung für das Phosphorproblem.

Phosphor ist nach Stickstoff der zweitwichtigste Nährstoff in der Landwirtschaft. Ein Mangel an verfügbarem Phosphor im Boden kann das Pflanzenwachstum, die Blüte, die Kornfüllung und die Fruchtbildung direkt beeinträchtigen und somit zu geringeren Erträgen führen.

Im Gegensatz zu Stickstoff, der in der Atmosphäre reichlich vorhanden ist, sind mineralische Phosphorquellen endlich und nicht erneuerbar. Obwohl die Befürchtungen einer unmittelbar bevorstehenden Erschöpfung der Phosphatvorkommen in den letzten Jahrzehnten nachgelassen haben – Schätzungen zufolge reichen die globalen Reserven noch für Jahrhunderte –, sind die Abhängigkeit von wenigen Förderländern und Preisschwankungen weiterhin Realität.

Brasilien ist aufgrund seiner begrenzten inländischen Reserven besonders anfällig, was die Regierung dazu veranlasst hat, Anreizprogramme zur Verringerung dieser externen Abhängigkeit zu schaffen. „Unsere hohe Abhängigkeit von importierten Düngemitteln ist eine strategische Schwäche für die Ernährungssicherheit Brasiliens“, so der Experte.

Für ihn ist die Struvitforschung nicht nur die Suche nach einem alternativen Dünger, sondern ein Weg zu Ernährungssouveränität und einem autonomeren und nachhaltigeren Modell der landwirtschaftlichen Entwicklung. „Wir brauchen Technologien, die eine effiziente Nutzung von Phosphor und die Rückgewinnung von Nährstoffen aus unseren eigenen Abfällen ermöglichen“, so Inácio abschließend.