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Anbau

Hirse stellt als Kulturpflanze keine hohen Ansprüche an ihre Vorfrucht und lässt sich diesbezüglich gut nach allen Getreidearten anbauen (Steinbrenner et al., 1981). Als Vorfrucht wurde Wintergrünroggen geerntet nach welchem der Hirseanbau in Hinblick auf Fruchtfolge und Vorfruchtwirkungen unproblematisch durchzuführen ist.

Der Wintergrünroggen wurde mittels Ladewagenerntetechnik der Firma Pöttinger vom Feld abtransportiert. Auf Grund der Breitbereifung des Traktors sowie des Lade- und Transportanhängers konnte eine geringe Bodenverdichtung bei der Ernte der Vorfrucht sichergestellt werden. Die Vorfruchternte auf den Versuchsflächen fand 10 Tage vor Anlage der Hirseversuchsflächen statt. Die Vorfrucht Grünroggen kann auch wie Hirse als Substrat zur anaeroben Vergärung in Biogasanlagen verwendet werden.

Mögliche Fruchtfolgestrategie:

Ein wesentliches Erfordernis bei der Nutzung von Sorghum zur Ethanol- bzw. Biogasproduktion ist, dass die Kultivierung im Rahmen einer durchdachten Fruchtfolge stattfindet. Diese muss sicherstellen, dass genügend Einsatzstoffe für die Ethanol- und Biogasproduktion vorhanden sind, es weitgehend keine Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion gibt, eine möglichst durchgängige Bodenbedeckung gewährleistet wird und auch keine negative Entwicklung der Bodenfruchtbarkeit erwartet werden muss.

Feldfrucht Energetische Verwertung Lebensmitten / Futtermittel / Industrie
Körnermais Stroh für Biogaserzeugung Körner für Lebensmittel- oder Futtermittelproduktion
Grünroggen GPS Biomasse für Biogaserzeugung Zwischenfrucht - organische Masse (Wurzeln) zur Bodenverbesserung
Sorghum Stärke bzw. Zucker für Ethanolerzeugung, Stroh für Biogaserzeugung -
Luzerne Biomasse für Biogaserzeugung Zwischenfrucht - organische Masse (Wurzeln) zur Bodenverbesserung, Stickstofffixierung
Zuckerrübe Rübenblätter für Biogaserzeugung Rüben für Lebensmittelproduktion
Begrünung (Gemenge mit hohem Kleeanteil) Biomasse für Biogaserzeugung Zwischenfrucht - organische Masse (Wurzeln) zur Bodenverbesserung, Stickstofffixierung

Tabelle 4: Mögliche Fruchtfolge für den Anbau von Zuckerhirse als Zwischen-/Zweitfrucht

In obiger Tabelle ist eine, für den Standort Margarethen am Moos mögliche, integrierte Fruchtfolge dargestellt. Es wird sichergestellt, dass im Herbst immer genügend feuchte Zwischenfruchtbiomasse verfügbar ist, die zu dem eher trockenen Sorghum- bzw. Maisstroh gemischt werden kann um eine gute Konservierung (in diesem Fall Silierung) gewährleisten zu können.

Die integrierte Fruchtfolge erlaubt eine gleichzeitige Produktion von Lebensmitteln, Futtermitteln und Energie. Die Nutzung von Zwischenfrüchten sowie die Rückführung vom Gärrest sind wesentlich für die Sicherstellung der Bodenfruchtbarkeit.

Düngung, Aussaat, Pflanzenschutz

Mit dem im Vorfeld zur Bestimmung der optimierten Sämaschinenkonfiguration ermitteltem Tausendkorngewicht, konnte die angestrebte Körnerzahl pro Hektar bezüglich des Saatgutes, in Kilogramm Saatgut pro Hektar umgerechnet werden und umgekehrt. In Tabelle 5 sind die Tausendkorngewichte der drei Sorten angeführt.

Sorte Tausendkorngewicht (g)
Nutrigrain 38,4
Sugargraze 30,7
Nectar 14,4

Tabelle 5: Tausendkorngewichte einzelner Hirsesorten als Beispiel

Die hohen Tausendkorngewichte der Züchtungen Nutrigrain und Sugargraze deuten auf große Saatkörner hin. Die Züchtung Nectar erreicht mit ihrem kleinen Tausendkorngewicht nur knapp die Hälfte der beiden anderen Züchtungen und stellt damit Herausforderung an die Sätechnik. Die an den Zuckerrübenanbau angepassten Vereinzelungsorgane der Einzelkornsätechnik könnten in ihrer Wirkung auf Grund der zu kleinen Körner bei Nectar versagen, was eine ungenaue Anbaumenge sowie Anbauverteilung bewirkt. Das Tausendkorngewicht ist auch insofern für die Einzelkornsaat von Bedeutung, dass hierbei anstatt von Kilogramm Saatgut pro Hektar, eine Körnerzahl pro Hektar angestrebt wird.

Aussaat

Die Aussaat wurde mittels einer Einzelkornsämaschine des Herstellers Kleine bewerkstelligt. Es handelt sich hierbei genauer um eine pneumatisch arbeitende, zwölfreihige Mulchsämaschine mit der Typenbezeichnung „Multicorn“ deren Säaggregate auf Basis des Saugluftprinzips mit einer Lochscheibe die Körner aus den Saatgutbehältern vereinzelt und diese mechanisch mittels Kammerrad im eingestellten Abstand ablegt. Durch eine spezielle Synchronisations-einrichtung für Fahrgeschwindigkeit und Geschwindigkeit der Ablageeinrichtung konnte das Rollen der Saatkörner in der Reihe, was direkten Einfluss auf die Verteilgenauigkeit in der Reihe hat, weitgehend verhindert werden. Die Reihenweite betrug hierbei 45 cm und die Saatstärke ~ 30 K/m2. Es wurde deshalb das Tausendkorngewicht durch Zählung und Wiegung von 3 mal 100 Körnern und anschließender Berechnung für 1000 Körner bestimmt. Die gewählte mittlere Saattiefe betrug 4 cm. Die Fahrtgeschwindigkeit betrug einheitlich ~ 10 km/h. Die Saatbettbereitung erfolgte mittels Scheibenegge (Graber, et al., 2001).

Pflanzenschutz

Zum Zweck des Pflanzenschutzes wurde eine einmalige Applikation des Herbizides Arrath (Wirkstoffe Tritosulfron und Dicamba, BASF) in der Menge von 200 g/ha gemeinsam mit dem Netzmittel Dash (Emulsionskonzentrat aus Fettsäuremethylester, Fettalkoholalkoxylat und Ölsäure, BASF) in der Menge von 1 l/ha angewandt. Der Pflanzenschutz wurde drei Wochen nach Aussaat, beziehungsweise bei einer Wuchshöhe von rund 10 cm durchgeführt.

Düngung

Die Düngung wurde ausschließlich mittels 25 m3 Gülle durchgeführt, was einer Nährstoffzufuhr von 37,5 kg Gesamtstickstoff, 15 kg Ammonium-stickstoff, 37,5 kg Phosphat und 55 kg Kaliumoxid, bezogen auf einen Hektar, entspricht.

Ernte

Sowohl in der Physiologie als auch in der Kultivierung weist Zuckerhirse sehr große Ähnlichkeiten mit Mais auf. Betreffend der benötigten Maschinen für Bodenbearbeitung, Anbau, Bestandspflege, Ernte und Transport kann somit die bereits existierende Ausstattung, die für die Kultivierung von Mais benötigt wird, verwendet werden. Da die Vegetationsperiode von Zuckerhirse weitgehend mit der von Mais übereinstimmt, kann auch die Bereifung von Zugmaschinen bzw. Häcksler und Mähdrescher entsprechend der Wetter- und Bodenverhältnisse angepasst werden.

Je nach Verfahrensvariante (Zuckersaftproduktion bzw. Stärkeproduktion) ist entweder das Korn oder die Ganzpflanze zu ernten, wobei bei der Stärkevariante auch das Stroh geerntet werden muss, da es direkt als Substrat für die Biogasanlage genutzt werden kann.

Ganzpflanzenernte

Für die Ganzpflanzenernte kann ein Exakt-Feldhäcksler (reihenlos da Anbau auf 45cm) ohne weitere Adaptierungen verwendet werden.

Körnerernte

Bei der Körnerernte muss unter Umständen die Dreschtrommel des Mähdreschers adaptiert werden um einen eventuell auftretenden Körnerbruch zu reduzieren. Die Bergung der Feldreste nach der Körnerernte kann durch Ladewägen erfolgen, welche das Material zur Einlagerung an die Biogasanlage transportieren.

Lagerung

Zuckervarianten:

Für die praktische Umsetzung einer Ethanol-Produktion aus den, in der Zuckerhirse gebildeten, freien Zuckern ist es notwendig, diese über einen längeren Zeitraum zu konservieren.

Eine Möglichkeit zur Konservierung des Zuckers in der Pflanzenbiomasse ist die Anlage einer Silage, in der jedoch keine Milchsäuregärung stattfinden darf. Bei einer herkömmlichen Silierung werden die einwertigen Zucker sofort abgebaut.

Bei den Lagerungsversuchen konnte mittels Ameisensäure der Abbau des Zuckergehaltes über mehrere Monate stabilisiert werden Die Analyse des Zuckergehalts, welche nach 3 Monaten gezogen wurde, zeigten nur minimale Zuckerverluste.

Die Versuchslagerungen wurden so eingestellt, dass ausgehend von 80% Ameisensäure Versuchsreihen mit 0,5, 0,75 und 1% bezogen auf die Frischmasse beigemengt wurde.

Beim Anteil von rund 0,5% der Frischmasse konnten Verfärbungen und schlechter Geruch festgestellt werden, erst bei über 0,75 % konnte eine Stabilisierung des Zuckers über mehrere Monate beobachtet werden. Das Projektkonsortium gibt daher die Empfehlung, dass man zumindest das Gewichtsäquivalent von 1% der Frischmasse an 100% Ameisensäure der Frischmasse zusetzen muss.

Stärkevariante:

Hinsichtlich der Lagerung der Körner von Stärkehirsen gibt es bereits etablierte Verfahren aus der Getreideproduktion. Wichtig ist die Einhaltung eines Trockenmassegehalts von über 83% um mikrobiologische Aktivitäten zu unterbinden. Wird dieser nicht erreicht, so müssen die Körner zuvor getrocknet werden.