DE69838713T2

DE69838713T2 - Symbiose zwischen hallen und gewächshäusern

Info

Publication number: DE69838713T2
Application number: DE69838713T
Authority: DE
Inventors: Adriaan Johannes Hubertus Van Der Wijngaart
Original assignee: Wijngaart Adriaan Jh Van Der
Current assignee: Wijngaart Adriaan Jh Van Der
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1998-03-13
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2018-03-14
Also published as: EP0971581B1; ATE377941T1; DK0971581T3; NL1005526C2; AU6424398A; EP0971581A1; ES2297881T3; WO1998039963A1; DE69838713D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein integriertes System für Markt-Gemüseanbau und Viehhaltung in Situationen, wo mindestens ein Gewächshaus für den Markt-Gemüseanbau und eine Halle zur Viehhaltung verwendet werden.
In der intensiven Viehhaltung werden Tiere, wie z. B. Kühe, Schweine, Schafe, Ziegen, Hühner, Pelztiere usw. auf Gittern untergebracht. Der Mist, der von den Tieren produziert wird, fällt durch das Gitter und wird in einer darunter liegenden Grube gesammelt. Der gesammelte Mist besteht hauptsächlich aus einer Kombination aus Urin und festem Mist. Diese Mischung verursacht Ammoniakemission sowohl in der Halle als auch außerhalb, falls sie außerhalb gelagert wird, was zu Ansäuerung führen kann. Außerdem ist eine übermäßig hohe Konzentration an Ammoniakgas im Unterbringung-/Arbeitsbereich unerwünscht für Menschen und für Tiere, da dies zu Beschwerden und verringertem Wachstum besonders bei Ferkeln führen kann.
Um dieses Problem zu lösen, versucht man-, die Mistmischung so rasch als möglich aus der Halle zu entfernen. Das wird zum Beispiel durch den Einbau von Abflussrinnen erreicht, welche jeglichen Mist, der in der Halle produziert wird, direkt so rasch als möglich wegleiten.
Eine andere Lösung für dieses Problem wurde in der Trennung oder dem Getrennthalten dessen, was die Tiere produzieren, d. h. festen und flüssigen Mistes, gefunden, zum Beispiel mit Förderbändern, die in einer schrägen Position aufgestellt sind.
DE 3325913 offenbart ein System für Markt-Gemüseanbau und Viehhaltung, welches aus einem Gewächshaus besteht, offenbart aber nicht eine Halle mit Mitteln, welche hauptsächlich dazu dienen, Ammoniakproduktion zu verhindern, sodass ammoniakhaltige Luft in das Gewächshaus geleitet wird. Außerdem wird Ammoniak im Urinwasser nicht umgewandelt und nachfolgend als Nährstoff für die Pflanzen zugeführt.
EP 0498084 zeigt eine Halle zur Viehhaltung, aber ammoniakhaltige Luft ist kein Problem, da die Abluft zum Trocknen von Kot verwendet und nicht in ein Gewächshaus zugeführt wird.
WO080/00486 beschreibt ebenfalls ein System für Markt-Gemüseanbau und Viehhaltung, welches Mittel aufweist, welche Ammoniak aus der Abluft der Halle entfernen. Ein Kondensatstrom, welcher nicht umgewandelten Ammoniak enthält, wird als flüssiger Dünger in das Gewächshaus geleitet. Das System umfasst kein Puffersystem zur Speicherung von Wärme.
US-Patentschrift 5,713,154 beschreibt ein Gewächshaus, welches Mittel aufweist, die hauptsächlich dazu dienen, CO₂ mittels Verbrennung von Kohlenwasserstoffen zu produzieren, somit verringert dieses System keine Abfallströme in die Umwelt.
Bei der Analyse des Hallenkomplexes stellte sich heraus, dass die Abfallprodukte nicht nur aus flüssigen und festen Mistkomponenten bestehen, sondern dass die abgegebene Ventilationsluft auch als Abfallstrom betrachtet werden sollte. Dieser Gasstrom enthält einen hohen Prozentsatz an Kohlendioxid sowie eine beträchtliche Menge an Wärme, die von Tieren erzeugt wird.
Die Erfindung stellt in der ersten Version, die produziert wurde, ein integriertes System für Gewächshaus und Halle bereit, basierend auf der überraschenden Erkenntnis, dass eine weitreichende Integration und Verdichtung möglich wird, wenn die Ammoniakproduktion, welche durch Kontakt zwischen Urin und festem Mist in der Halle verursacht wird, vermieden wird. Es zeigt sich, dass Ammoniak durch Kontakt zwischen Urin und festem Mist auf Grund enzymatischer Einwirkung produziert wird. Es ist insbesondere die Ammoniakproduktion, die es schwierig macht, eine weitreichende Integration einzuführen.
Wenn daher Mittel in der Halle eingebaut werden, welche die unmittelbare Trennung von Urin und festem Mist sicherstellen, wird es möglich werden, die verschiedenen Produkt-(Abfall-)ströme aus der Halle wiederzuverwenden, ohne dass irgendwelche komplizierten Behandlungen (Reinigung) erforderlich sind.
Die Erfindung stellt jetzt ein integriertes System für Markt-Gemüseanbau und Viehhaltung bereit, wobei die Materialströme (Gas, Feststoffe und Flüssigkeit) aus der Halle auf nützliche Weise wiederverwendet werden können. Das bedeutet, dass die Erfindung ein integriertes System für Markt-Gemüseanbau und Viehhaltung bereitstellt, welches aus mindestens einem Gewächshaus für Markt-Gemüseanbau und einer Halle für Viehhaltung besteht, wobei bestimmte Mittel in der Halle vorhanden sind, die hauptsächlich dazu dienen, die Produktion von Ammoniak durch Kontakt zwischen festem Mist und Urin zu verhindern, so dass mindestens ein Teil des Heizungs- und/oder CO₂-Bedarfs im Gewächshaus durch Wärme und/oder CO₂ aus der Halle bereitgestellt werden kann.
Es bietet die Möglichkeit, CO₂ und Wärme zu passenden Zeiten zu verwenden; CO₂ während der Wachstumsperioden, d. h. während des Tages, und Wärme während der Perioden von Wärmemangel. Falls gewünscht, ist es auch möglich, Wärme und CO₂ aus dem Strom zu trennen und auf geeignete Weise zu Puffern, bis eine Verwendung möglich und erforderlich ist.
Als erster Aspekt der Erfindung wird daher der Abfall aus der Ventilationsluft aus der Halle für die Heizungs- und/oder CO₂-Anforderungen eines Gewächshauses verwendet. Das kann direkt oder nach vorheriger Reinigung und/oder Trennung des Gasstroms durchgeführt werden.
Die Ventilationsluft wird nach der Reinigung und/oder falls erforderlich einer anderen Behandlung indirekt in das Gewächshaus eingeführt, wobei die Wärme aus dem Gasstrom mittels Wärmeaustausch entzogen und in das Gewächshaus geleitet wird. Hinsichtlich der Verwendung von CO₂ ist zu beachten, dass dieses entweder direkt zugeführt oder in einem Pufferraum gelagert werden kann, entweder nach einer Trennung von den anderen Komponenten des Gasstroms oder nicht.
In einer bevorzugten Produktionsform der Erfindung wird die Luft aus der Halle gesaugt unter Verwendung von mindestens einem Ventilator, der auch Luft in das Gewächshaus zuführt. Diese Variante hat den überraschenden Vorteil, dass der Lufthaushalt sowohl in der Halle als auch im Gewächshaus mit verhältnismäßig wenig Energieverbrauch reguliert werden kann. Die Verwendung eines solchen Systems ergibt einen überraschend optimalen ökonomischen Gewinn.
Zusätzlich zur Integration über das Lufthaushaltssystem, das oben beschrieben würde, kann eine weitere Integration von Halle und Gewächshaus auch durch Verwendung von Resten erreicht werden, die nach weiterer Aufbereitung oder nicht, im System in beiden Richtungen verwendet werden.
Erstens können die flüssigen und festen Mistströme aus der Halle nach passender Behandlung zu Komponenten umgewandelt werden, die geeignet sind für eine Wiederverwendung im System. Ein Beispiel dafür ist die biologische Verarbeitung von verarbeitbaren Mistkomponenten in einem Bioreaktor, z. B. einem Biomembranreaktor oder einem Algen- oder Wasserlinsen-Kultivierungsreaktor, wobei kompostierter fester Mist, Biomasse, Algen oder Wasserlinsen gewonnen werden, was mit Beimischungen im erforderlichen Verhältnis kombiniert werden kann für die Produktion eines Zwischenproduktes für die Futterproduktion. Für die flüssige Fraktion sollte die Verwendung einer Form von Stickstoff, die sich mit niedrigeren Organismen, wie z. B. Mikroorganismen oder Pflanzen bindet, bevorzugt werden.
Das erhaltene Material sollte in der richtigen Pelletsform hergestellt, wenn nötig getrocknet und, was sehr wichtig ist, sterilisiert werden, da die zu erzeugenden Produkte frei von Bakterien und anderen krankheitserregenden Bestandteilen sein sollten.
Die flüssige Mistkomponente kann in einem Biomembranreaktor verarbeitet werden, wobei der Strom zuerst durch Nitrifikation und dann durch Entnitrifikation gereinigt wird. Das wird in einem Reaktor durchgeführt, in dem der Mikroorganismengehalt durch die Verwendung von Membranen auf einem hohen Niveau gehalten wird. Die anfängliche Trennung der Mistströme verbessert den Ausstoß einer solchen biologischen Reinigung des Flüssigkeitsstroms, was große Vorteile für die Kompaktheit der Installation und ihren Betrieb hat.
Die Erfindung ist daher auch relevant für eine Kombination einer Halle, die mit einem Misttrennungssystem, wie oben beschrieben, versehen ist, mit einem Biomembranreaktor.
In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, feste Abfallkomponenten aus dem Gewächshaus, wie z. B. Pflanzenreste, möglicherweise nach einer Vergärung in der Fütterung zu verarbeiten.
Im Aufbau der Halle wäre es am besten, wenn die flüssige Mistkomponente, die vorzugsweise von den anderen Komponenten unterhalb der Halle getrennt werden sollte, zu einem (Belüftungs-)Reaktor geleitet wird. In diesem Reaktor wird die flüssige Mistkomponente unter aeroben und anaeroben Mikroorganismen zerlegt. Nach der Trennung von Biomasse und Abwasser kann ein Teil der Biomasse weiter verarbeitet werden, z. B. zu Futterbeimischungen, im Allgemeinen wird auch ein Teil der Biomasse wieder in die (an)aerobe Reinigungsphase eingeführt. Das Abwasser kann falls erforderlich nach weiterer Behandlung wieder an eine geeignete Stelle im integrierten System geführt werden.
In einer anderen Produktionsform der Erfindung ist es auch möglich, wenigstens einen Teil des flüssigen Abwassers im integrierten System, entweder nach vorheriger Behandlung mittels Wasserreinigung oder nicht, zum Kultivieren von Algen oder Wasserlinsen zu verwenden. Wenn das Abwasser ausreichend Kohlenwasserstoffe sowie Mineralien und Stickstoffkomponenten enthält, wäre es sehr geeignet zur Verwendung als Medium für niedrigere Organismen, wie z. B. Algen und Wasserlinsen. Das Wasser kann auch für die Kultivierung von Muscheln, Austern und anderen Meerestieren verwendet werden, da der Gehalt an Salz und anderen Mineralien so ist, dass das Wasser für diesen Zweck verwendet werden kann. Allerdings sollte die Giftigkeit der Mistkomponente in Betracht gezogen werden. Außerdem sollte, wenn ein Belüftungsreaktor Teil des Systems ist, dieser so betrieben werden, dass die Kohlenwasserstoff- und Stickstoffkomponenten nicht vollständig zu CO₂ und N₂ zerlegt werden. Es ist in diesem Zusammenhang zu beachten, dass es auch möglich ist, einen Teil der Wärme und/oder des CO₂-Gases aus der Halle als Nährstoff zu verwenden.
In allen diesen Produktionsformen kann es erwünscht sein, das endgültige flüssige Abwasser weiter zu reinigen, d. h. nach den Behandlungen im Belüftungsreaktor, dem Algenkultivierungsreaktor, dem Wasserlinsenkultivierungsreaktor und/oder mit anderen Stickstoff bindenden Organismen, um es geeignet für die Ableitung in das Abwassersystem oder als Waschwasser, Trinkwasser oder Kultivierungswasser (siehe oben) zu machen. Um dieses Ziel zu erreichen, kann es erwünscht sein, ein zusätzliches Wasserbehandlungssystem zu installieren, welches die noch vorhandenen organischen und anorganischen Komponenten aus dem Wasser beseitigt. Geeignete Systeme umfassen zum Beispiel Membranfiltration und biologische Systeme, wie z. B. eine integrierte Abwasserreinigungsinstallation oder ein Schilfbett (Heliophytenfilter).
Verschiedene wertvolle Substanzen können aus der festen Mistkomponente aus der Halle gewonnen werden. Das kann in Kombination mit Abfallströmen aus dem Gewächshaus durchgeführt werden. Es ist zum Beispiel möglich, ein Biogas mittels Vergärung herzustellen, das ein ganzes Energiekraftwerk versorgen kann. Es sollte in diesem Zusammenhang erwähnt werden, dass die Anwendung des grundlegenden Prinzips dieser Erfindung, d. h. der Trennung von Urin und festem Mist an der Quelle, den Ausstoß der Biogasinstallation erhöht, da die Produktion von Biogas anscheinend von der Produktion von Ammoniak kontrolliert wird. Außerdem kann der Gehalt an festen Substanzen im Reaktor beträchtlich höher sein, was ebenfalls einen positiven Einfluss auf seine Effektivität und Dimensionen hat.
Diese Erfindung ist daher für ein System von Bedeutung, das aus einer Halle mit einer Vorrichtung zum Trennen von festen und flüssigen Mistkomponenten mit einer Biogasinstallation zum Vergären von festen Mistkomponenten besteht.
Die entstehenden Materialien können wie oben beschrieben mit Biomasse und/oder Algen und/oder Wasserlinsen zur weiteren Verarbeitung, z. B. zu Futter, kombiniert werden. Eine andere Möglichkeit ist, den kompostierten, vergorenen und/oder mineralisierten festen Miststrom zu verbrennen oder nach Zugabe von Glas und/oder Sand den Mist zu glasieren, wonach er weggeworfen oder anders verwendet werden kann. Eine alternative Anwendung könnte seine Verwendung als Substrat für die Pilzkultivierung sein, wenn nötig nach erforderlicher Behandlung, um das Material für diesen Zweck geeignet zu machen.
Eine spezielle Produktionsform der Erfindung betrifft das Mischen von festem Mist mit Glaspulver und Beimischungen, wie z. B. Wasserglas. Aus dieser Mischung werden Pellets geformt, die nach dem Trocknen erhitzt werden. Die organische Komponente des Mistes wird während dieses Prozesses verbrannt, wodurch poröse Pellets übrigbleiben, die frei von Bakterien und Keimen sind.
Es ist auch möglich, den Mist zu verbrennen und die Asche, die unter anderem aus Phosphaten und Mineralien besteht, zusammen mit Glas und/oder Wasserglas und beliebigen anderen Beimischungen auf eine Temperatur von mindestens 650°C zu erhitzen, wodurch eine poröse Glasmatrix gebildet wird, aus der die Mineralien nach und nach abgegeben werden. Die Wärme, die während des Brennens freigesetzt wird, kann einer guten Verwendung zugeführt werden.
Nachfolgend ist die Erfindung weiter auf Basis der beigefügten Figuren erklärt. 1 ist ein Beispiel für die derzeitige Situation einer Halle. 2 zeigt eine neue Ausführung einer Halle, bei der mehrere modulare, schachtelförmige Abteile kombiniert sind. 3 zeigt eine schematische Übersicht einer großen Zahl von Möglichkeiten für die Integration der verschiedenen Produktströme.
1 zeigt die derzeitige Unterbringungssituation in einer Halle mit Mistproduktion. Eine Halle ist sozusagen ein länglicher, schachtelförmiger Raum mit mehreren Boxenunterteilungen auf Fußbodenniveau. Die Tiere sind hinter diesen Unterteilungen und stehen auf Gittern. Warme oder gekühlte Luft wird von oben zugeführt und der Länge nach über den Gittern abgegeben.
Die in der Halle untergebrachten Tiere produzieren Mist und Urin, die in der Sammelgrube unterhalb der Gitter gesammelt werden. In den moderneren Systemen werden diese Produkte rasch mit Spülflüssigkeit aus der Halle entfernt, um Ammoniakemissionen zu verringern.
2 zeigt eine neue Ausführung einer Halle, bei der mehrere modulare Abteile der Länge nach kombiniert sind; diese Abteile sind auch stapelbar. Ein Mistreinigungssystem, z. B. ein Förderbandsystem, ist innerhalb dieser containerartigen Abteile angeordnet.
Gitterböden sind in diese Container gegeben worden und bedecken ihre gesamte Breite und Länge. Dieser Gitterboden einschließlich der Tiere, die auf dem Gitterboden untergebracht sind, kann als vollständige Einheit aus dem Container gerollt werden. Zu diesem Zweck wird ein zweiter Container vor den zu entleerenden Container gestellt und wird vor dem feststehenden Container befestigt. Durch Öffnen der Türen kann das Gitter dann falls erforderlich aus dem feststehenden Container und in den anderen Container gerollt werden. Danach kann das gesamte Gitter oder die Tiere, abhängig davon, was erforderlich ist, bewegt werden.
Diese Ausführung bietet auch die Möglichkeit, einen oder mehrere Container für Pilzkultivierung auf Basis der Abfälle aus dem System zu verwenden.
3 zeigt, wie der Mistabfallstrom auf dem Hof wiederverwendet werden kann. Die endgültige Produktionsform hängt von der speziellen Wahl der Techniken ab.
In der Erfindung wird der Urin, der von dem Förderband rinnt, zum Belüftungsreaktor geführt (wenn nötig nach vorheriger chemisch-physikalischer Behandlung). Dieser Reaktor besteht aus zwei Abteilungen, die durch eine Unterteilung mit kommunizierenden Gefäßen getrennt sind. Das Wasser tritt in die nicht belüftete Zone ein und rinnt in einer Abwärtsbewegung zur belüfteten Kammer. Das gereinigte Wasser wird dann von der Biomasse mittels eines Membranfilters getrennt. Die Biomasse wird zurück zum Reaktor geführt, wo sie zwischen der belüfteten und der nicht belüfteten Kammer aufgeteilt wird.
Nach der Behandlung des Abwassers kann die Biomasse entweder gesammelt oder teilweise zurück in den hereinkommenden Wasserstrom geleitet werden. Die Wahl hängt davon ab, ob das Biomassevolumen oder der Ertrag der zusätzlichen technischen Komponenten für die Futterherstellung verwendet wird.
Der Reaktor zum Kultivieren von Algen besteht hauptsächlich aus einer flachen, durchsichtigen doppelwandigen Platte, deren Wände durch Unterteilungen derart verbunden sind, dass Wasser vertikal von unten aus dem Belüftungsreaktor durch den Reaktor zugeführt wird. Erwärmte Luft, die möglicherweise aus der Halle abgesaugt wird, wird zusätzlich durch den Boden des Reaktors in den Reaktor zugeführt. Die Luft aus der Halle enthält nicht nur Wärme, sondern auch CO₂, was ausgezeichnete Bedingungen für die Optimierung der Algenkultivierung bietet.
Am Ende der ersten Phase, wenn der Wasserstrom durch den Reaktor fließt, kommt der Wasserstrom für einen bestimmten Zeitraum zum Stillstand. Danach wird die zweite Runde durch den Reaktor abgeschlossen; der Wasserstrom wird wieder mit Wärme und CO₂-Gas angereichert.
Es scheint, dass dieses Wasser bestimmte Kohlwasserstoffverbindungen sowie Salze und Nitrate enthält. Es ist sehr geeignet zur Verwendung als Medium für Algen. In Kombination mit Photosynthese können Algen Nitrate in Proteine binden und die Kohlenwasserstoffverbindungen umwandeln. Getrocknete Algen sind ein wichtiger Nährstoff. Um die Photosynthese zu ermöglichen, sollte der Reaktor so angeordnet sein, dass er die richtige Position in Bezug auf die Strahlen der Sonne aufweist, die von Süden scheint; das könnte so ausgeführt werden, dass er einen integralen Teil der Dachkonstruktion bildet.
Beim Entleeren der Wasser/Algen-Mischung aus dem Reaktor erhält man eine Masse bestehend aus Algen, Wasser und Sauerstoff, kombiniert mit Wärme. Die Dicke der doppelwandigen Reaktorelemente bestimmt die Effizienz der durchkommenden Sonnenstrahlen. Es scheint, dass die Reaktionsgeschwindigkeit vom Grad der Durchsichtigkeit der Flüssigkeit abhängt. Je sauberer und dünner die Schicht ist, desto höher wird die Algenproduktion sein. Es funktioniert folgendermaßen: Die Algen haften am Boden, der porös sein kann oder eine raue Oberfläche haben kann. Unter dem Einfluss von Licht, wachsen die Algen und produzieren Sauerstoff, während Kohlehydrate und Proteine gebildet werden. Für diesen Zweck werden Nitrate, Kohlenwasserstoffe und Salze aus dem Wasser entzogen. Die Temperatur im System bestimmt die Reaktivität der Algenkultivierung. Unter verschiedenen klimatischen Umständen verläuft die Algenkultivierung in Zeiten von geringer Lichtintensität (d. h. im Winter) langsamer. Außerdem funktioniert der Reaktor im Sommer wie eine Solarzelle und wird sehr heiß. Daher sollte es möglich sein, den Reaktor während der Sommerzeit zu kühlen. Das kann durch Anbringen eines zweiten Plattensystems hinter dem Reaktor erreicht werden, durch welches eine gekühlte Flüssigkeit läuft. Während des Winters sollte dieses System so adaptiert werden, dass die erwärmte Flüssigkeit durch die hintere Platte fließt. Während der Sommerzeit kann die erzeugte Wärme zum Trocknen der Mistströme, Bereitstellen der zusätzlichen Ausstattung mit kalorischer Energie oder zu Verdunstungszwecken verwendet werden. Im Falle einer kalten Periode kann erwärmte Flüssigkeit durch die doppelte Basis hinten fließen.
Das erwähnte Wasser enthält auch viele Mineralien, die nicht direkt in das Abwassersystem oder das Oberflächenwasser geleitet werden können. Das Ziel ist, entsorgbares Wasser zu erzeugen, das möglicherweise als Wasch- oder Trinkwasser verwendet werden könnte.
Um dieses Ziel zu erreichen, sollte ein zusätzliches Wasserbehandlungssystem installiert werden, das etwaige noch im Wasser enthaltene Stickstoffe, Phosphate und Kalium beseitigt. Für diesen Zweck kann ein Medium verwendet werden, das geeignet ist, Schilf oder Bambusarten diese Arbeit verrichten zu lassen, was eine wässrige Umgebung erfordert. Andere Arten von Wasser liebenden Pflanzen, z. B. Iris, können ebenfalls effizient eingesetzt werden.
Oben gibt es eine genaue Beschreibung eines Systems, in dem ein Teil der Abfallströme auf Basis von Algenkultivierung wiederverarbeitet werden. Vergleichbare Systeme können unter Verwendung von Wasserlinsen, Sumpf-Wassernabel, Wasserfarn oder anderen Materialien eingerichtet werden, die ein proteinreiches Produkt ergeben.
Auf Grund dieser Zusammensetzung (Mineralien, chemischer Sauerstoffbedarf) ist die flüssige Fraktion des Mistes sehr geeignet zum Kultivieren von Wasserlinsen, einem zweizelligen Produkt reich an Protein, das geeignet ist zur Verwendung als Futterbeimischung.
Ein Reaktor zum Kultivieren von Wasserlinsen kann aus einem tunnelförmigen Gewächshaus bestehen, über dessen Boden die flüssige Mistfraktion rinnt. Die Wasserlinsen wachsen in ungefähr 6 Wochen, während sie sich nach und nach durch das Gewächshaus bewegen auf Grund der fließenden Flüssigkeit. Die Länge des Gewächshauses sollte daher ausreichend für die erforderliche Produktionszeit sein. Das System funktioniert optimal, wenn es ausreichend Licht, Wärme und CO₂ gibt. Diese Komponenten sind im System in ausreichenden Mengen zur Verfügung.
Eine andere Möglichkeit wäre, den Wasserlinsenreaktor (und/oder Algenreaktor) auf dem Dach der Halle anzubringen, z. B. in U-förmigen Rinnen, die mit an Scharnieren befestigten, durchsichtigen Deckplatten bedeckt sein können. Ein zusätzlicher Vorteil dieses Systems wäre, dass der Reaktor im Sommer durch Verdunstung eine zusätzliche Kühlung im Bereich darunter bieten könnte, während der Reaktor im Winter eine zusätzliche Isolierung bereitstellen könnte. Die durchsichtigen Platten können falls erforderlich doppelwandig wein, was den Vorteil hätte, dass das System gleichzeitig als Algenkultivierungsreaktor verwendet werden könnte.
Verschiedene Nährstoffe werden in den oben beschriebenen Systemen freigesetzt. Der feste Mist von der Bandtrennvorrichtung enthält viele organische Substanzen, die anaerob in Methangas umgewandelt werden können. Das bedeutet, dass Biogas aus einer kompakten Vergärungsanwendung produziert werden kann, das ein ganzes Energiekraftwerk versorgen kann. Die erzeugte Menge an Energie und Wärme können einer Verwendung auf dem Hof zugeführt werden. Der kompostierte oder vergorene und mineralisierte feste Miststrom kann dann wie erforderlich mit der Biomasse aus dem Belüftungsreaktor und mit den Algen, Wasserlinsen und/oder anderen Stickstoff bindenden Organismen kombiniert werden, die von dem kompakten Reaktor erzeugt werden.
Je nach Zusammensetzung der verschiedenen erforderlichen Komponenten kann eine Beimischung, wie z. B. Melasse, Stärke, Malzrückstände oder ähnliche Beimischungen, derart hinzugefügt werden, dass nahrhafte Masse produziert wird, was auch eine Volumenminderung bewirkt. Das bedeutet, dass unter Verwendung einer kleinen Pelletsschneidemaschine Stränge hergestellt werden können, die danach weiter getrocknet werden können. Das Trocknen kann durch trockene Luft oder durch Verwendung eines Hochfrequenzfeldes in Kombination mit heißer Luft stattfinden.
Wenn eine zusätzliche Einheit hinzugefügt wird, bei der die Pellets für mehrere Minuten auf einer Temperatur von 123°C gehalten werden, sind die Pellets auch sterilisiert und enthalten daher keine schädlichen Bakterien, die eine negative Auswirkung auf die Gesundheit der Tiere hätten.
Die Forschung hat gezeigt, dass Abfall in einer Halle sich nicht auf Mistströme beschränkt; in der untersuchten Halle produzierten die Tiere auch eine beträchtliche Menge an CO₂. Ein Schwein mit einem Gewicht von 100 kg zum Beispiel produziert ungefähr 52,8 g CO₂ pro Stunde sowie eine bestimmte Menge an Wärme. Die erwähnten Abfallströme verursachen einen Treibhauseffekt in der Umgebung.
Für den Anbau von Gemüse unter Glas wird eine CO₂-reiche Umgebung bewusst angestrebt. Ungefähr 10,96 g/m² CO₂ pro Tag ist erforderlich, um Biomasse zu erzeugen. Diese Menge an CO₂ wird zusätzlich durch Verbrennen von fossilen Brennstoffen und direktes Einblasen des Gases in das Gewächshaus produziert.
Bedenkt man, dass die CO₂-Konzentration nicht für den ganzen Tag erforderlich ist, wird CO₂ nur etwa 40% der Zeit gebraucht, wenn keine Assimilationsbeleuchtung verwendet wird.
Durch Zuführen des Abfallstromes aus den Hallen in die Versorgungsströme eines Gewächshauses kann sowohl die Menge an Wärme als auch die Menge an CO₂ verwendet werden, ohne an zwei Fronten Systeme einzusetzen, die einen Treibhauseffekt verursachen. Falls erforderlich kann die Wärme in Elektrizität umgewandelt werden, die im System verwendet werden kann.
Wenn ein geschlossenes Gewächshaussystem gewählt wird, kann ein sehr effektives Kultivierungsverfahren das Ergebnis sein. In diesen Systemen werden keine Abfallströme erzeugt, und die Wasserbilanz ist ausgezeichnet. Während der Sommerzeit muss eine wirksame Kühlung eingesetzt werden auf der Basis eines besonders ergiebigen Verdunstungssystems. Eine andere Möglichkeit ist, das Glas mit einem wärmefesten Material auszustatten. Außerdem können Vorkehrungen getroffen werden, um die Wärmeaufnahme im Gewächshaus in Abhängigkeit von der erforderlichen Wärme und der zugeführten Wärme getroffen werden.
Die Verwendung von Abgas aus Hallen in Gewächshäusern ist nicht auf geschlossene Gewächshäuser beschränkt. Herkömmliche Gewächshäuser können ebenfalls mit Hallen kombiniert werden. Als zusätzliche Symbiose gibt es die Möglichkeit, die angesaugte Luft, die für die Hallen gedacht ist, mittels Wärmetauschern aufzubereiten, indem der Luft ermöglicht wird, durch das Gewächshaus zu strömen, bevor sie zu den Hallen geleitet wird. Sämtlicher Staub und jegliche Keime sollten aus dem Luftstrom aus den Hallen entfernt werden. Ein Zwischensystem zum Waschen/Filtern könnte als Lösung bereitgestellt werden.
Wenn eine Halle mit einem Gewächshauskomplex gekoppelt wird, wäre eine alternative Möglichkeit, die Mistabfallströme aus der Halle unter Verwendung der Nährstoffe aus der Halle derart aufzubereiten, dass bei Anwendung der oben beschriebenen Systeme ein Medium geschaffen wird, das zur Verwendung in den Gewächshäusern geeignet ist. Wie oben angedeutet können die festen Mistkomponenten durch ein anderes Verfahren wiederverwendet werden oder sie können als Medium oder Kompost verwendet werden, wobei der kompostierte Mist mit Kokosnussfasern oder anderen nahrhaften Naturprodukten gemischt wird. Kokosnussfasern regulieren die Feuchtigkeit. Andere Arten von Fasern können ebenfalls verwendet werden. Es ist auch möglich, die glasierten Pellets, die oben beschrieben sind, im System gemäß der Erfindung zu verwenden.

Claims

Integriertes System für Markt-Gemüseanbau und Viehhaltung, welches wenigstens aus einem Gewächshaus für den Markt-Gemüseanbau und einer Halle zur Viehhaltung besteht, wobei Abfallprodukte der Halle im Gewächshaus verwendet werden; – die Entlüftungsluft von der Halle derart zu dem Gewächshaus geführt wird, dass die Wärme und das CO₂, die in der Halle erzeugt werden, im Gewächshaus verwendet werden; – die Wärme, die in der Halle erzeugt wird, mittels Wärmeaustausch aus dem Gasstrom entzogen wird und in das Gewächshaus geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass: – die Halle Mittel enthält, welche hauptsächlich dazu dienen, Ammoniakproduktion durch den Kontakt zwischen festem Mist und Urin zu verhindern.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Mittel aus einem Trennsystem zum Trennen von festen und flüssigen Bestandteilen bestehen, welches unterhalb des Abteils für die Tiere angeordnet ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass erwärmte Luft von der Halle nach dem Reinigen und/oder Aufbereiten zu dem erwähnten Gewächshaus zugeführt wird.
System nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft von der Halle durch wenigstens einen Ventilator herausgesaugt wird, welcher auch die Luftzufuhr zu dem Gewächshaus reguliert.
System nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Abfallströme aus dem Gewächshaus direkt oder indirekt in der Halle verwendet werden.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Gemüse- oder Obstreste aus dem Gewächshaus unmittelbar nach dem Wegwerfen als Futter für das Vieh verwendet werden.
System nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft, die aus der Halle gesaugt wird, gereinigt und, falls erforderlich nach Lagerung in einem Pufferspeicher, zu dem Gewächshaus zugeführt wird.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte Reinigung mittels Filtration stattfindet.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Fraktion derart behandelt wird, dass ihre Zusammensetzung an die Anforderungen zur Verwendung als Nährstoffsubstrat im Gewächshaus angepasst wird.
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der flüssigen Fraktion durch Verwendung von Algen und/oder Wasserlinsen behandelt wird.
System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Fraktion bakteriell und/oder chemisch gereinigt wird.
System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Kondensat gesammelt und wiederverwendet wird.
System nach einem oder mehreren der oben angeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Produktströme, wie z. B. jene von Algen, Wasserlinsen, Biomasse und/oder festem kompostiertem Mist womöglich in Kombination mit anderen Komponenten als Futter verwendet werden.
System nach Anspruch 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass feste Mistbestandteile entweder nach vorheriger Behandlung (Vergärung, Kompostierung, Mineralisierung) oder nicht mit Glaspulver und möglicherweise anderen Beimengungen vermischt werden, um eine Mischung zu bilden, welche dann zu porösen Glaspellets umgewandelt wird.
Integriertes System nach einem der Ansprüche 1–14, dadurch gekennzeichnet, dass die Halle ein modulares Hallensystem bestehend aus zwei oder mehreren stapelbaren modularen Anlagen versehen mit Mitteln zum Unterbringen von Tieren und Ausstoßen von flüssigem und festem Mist ist.