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Schulen » Beispiele für Projektarbeiten "Prüfung eines Guano-Düngers" von Karin Weischedel und Sandy Kaiser, Institut Dr. Flad |
 
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Guano bzw. huanu kommt aus der Inka - Sprache Quechua und bedeutet Dung. Dieser Begriff wurde erstmals für Exkremente von Seevögeln verwendet, die auf den Inseln vor der peruanischen Küste leben. Es gibt auch andere Exkretionen von anderen Tierarten, worauf man den Begriff auch anwendet, wie Fledermaus- Guano, Robben- Guano, Pinguin- Guano, Kormoranen- Guano etc. Guano wird als organischer Dünger verwendet, da er Stickstoff- und Phosphorhaltig ist. Eine andere Definition von HUTCHINSON (1950, S.3) besagt: Abbau eines Guano-Hügels
Schon im 3. und 5. Jahrhundert v. Chr. verwendete man Vogeldung zum Düngen an der Westküste Südamerikas. Bei den Arabern war das Düngern mit Vogelexkrementen von den "Guano-Inseln" im Persischen Golf schon im 12. Jahrhundert n. Chr. bekannt. Die früheste Verwendung des Düngers erfolgte schon im 3. und 5. Jahrhundert v. Chr. von den Inkas. Man glaubt, dass sie schon intensiven Handel und Landwirtschaft mit dem Guano- Dünger betrieben. Die Inseln und sogar die Vögel wurden strengstens bewacht und beschützt. Man opferte meist silbrige Gegenstände dem Gott des Guanos (Huamancantac) bevor man mit dem Abbau begann.
Der erste schriftliche Bericht über Guano-Inseln stammt von Cieza de Leon aus dem Jahre 1553. Er beschreibt Eingeborene, die den Vogelmist für die Aussaat ihrer Feldfrüchte nahmen. 1802 erfuhr Alexander von Humboldt in Lima über Guano, der zum Düngen von Feldern verwendet wurde. Er schrieb einen Brief an Klaproth über Guano. Humboldt brachte Proben sogar mit nach Europa und ließ sie untersuchen. Das Ergebnis war, dass der Guano aus tierischen Exkrementen stammt. Erst ab 1840 begann der Import von Guano- Dünger nach Liverpool. Dies hatte zur Folge, dass Guano nun Ganzjährig abgebaut wurde und damit entstand eine sehr niedrige Neubildungsrate. Im Jahre 1909 wurde zum Schutz des Guanos und der Vögel eine Vereinigung (Compania Administradora del Guano) abgeschlossen. Die Bedeutung von Düngemitteln fand im 19. Jahrhundert großen Anklang bei den Landwirten und der Industrie. Zum Beispiel führte der Import nach Europa im letzten Viertel des 19. Jahrhunderts zu einer halben Million Tonnen Guano pro Jahr. Zeichnung einer Guano - Abbau - Lagerstätte im 19. Jahrhundert
2.1 Stöckhardt (kleine Biographie) Julius Adolph Stöckhardt wurde in Meißen am 04.01.1809 und starb am 04.06.1886 in Tharandt. Nach seiner Apothekerausbildung war er in Berlin und Potsdam tätig. Nebenher studierte er Pharmazie und Naturwissenschaften. Im Jahr 1847 wurde er am neu gegründeten Lehrstuhl der Agrarkulturchemie und landwirtschaftliche Technologie angestellt. Er gilt als Begründer des landwirtschaftlichen Versuchswesens, und er erkannte als erster die Bedeutung des Stickstoffes für die Pflanzenernährung. Vor allem legte er Wert auf populärwissenschaftliches Wirken, womit er die Bevölkerung, die größtenteils in der Landwirtschaft tätig war, erreichte. Er schrieb viele Bücher und Versuche für den einfachen Bürger, u. a. den Auszug "Prüfung eines Guano- Düngers". Buch "Die Schule der Chemie" von Dr. J. A. Stöckhardt
2.2 Guano überall auf der Welt: Eine Quelle für Guano lag auf den Chincha- Inseln vor der Küste Perus und auf den Inseln der Lobos- Gruppe. Diese Lagerstätten sind Brutstätten, die aus Exkrementen, Kadavern und Eierschalen von Seevögeln bestehen, die sich aufgrund ihrer geologischen Lage in Dünger umwandeln. Diese Exkremente haben sich in Laufe der Jahre zu riesigen Guano - Haufen angesammelt, die größer als 30 m hoch waren. Die wichtigsten Lagerstätten befinden sich zwischen den 8. und 15. Grad südlicher Breite. Die Lagerstätten bestehen meist aus drei Schichten: die oberste Schicht (gelb- braun, wenig N, viel P), die mittlere Schicht (gelb, hoher N- Gehalt weniger Phosphat), die untere Schicht (nur noch Spuren von Stickstoff vorhanden). Allgemein gilt, dass das Klima entscheidend für den Stickstoffgehalt im Boden zuständig ist. In feuchten Gebieten wird der Stickstoff schneller ausgewaschen und demnach ist der Phosphatgehalt höher.
Düngemittel oder Dünger enthalten Substanzen oder Stoffgemische, die von der Pflanze essentiell benötigt werden. Diese Nährstoffe müssen aber der Pflanzen in einer geeigneten Form zur Verfügung gestellt werden. Die Aufgabe eines Düngers ist es die Pflanzen mit den Nährstoffen zu versorgen, die sie für eine gute Entwicklung und damit für hohe Erträge mit guter Qualität benötigen. Diese Nährstoffe nennt man auch Düngestoffe, die von Mikroorganismen oder andere Hilfsmittel im Boden umgewandelt werden können. Dünger enthalten neben Düngestoffe auch Ballaststoffe. 3.1 Organische Dünger Da der Guano - Dünger neben Torf, Knochen-, Horn-, und Fischmehl und vielen weiteren zu der Klasse der Organischen Düngemittel gehört, werden wir die Wirkungsweise und die Vorteile eines organischen Düngemittels erklären, um später die Wirkung eines Guano-Düngers verstehen zu können. Die Definition eines Organischen Düngers lautet: Grundsätzlich nehmen Pflanzen nur Nährstoffe in mineralischer Form auf, niemals in organischer Form. Deshalb übernehmen Bodenbakterien bei einem organischen Dünger, die Umwandlung der organischen Substanz in der für Pflanzen aufnehmbare (mineralische) Nährstoffe. Außerdem ist es auch die Aufgabe von den Bodenbakterien die Nährstoffe festzuhalten, da diese sonst im Boden schnell ausgewaschen werden. Deshalb enthalten ausschließlich organische Dünger auch weniger Nährstoffe im Vergleich zu Mineraldünger. Und als letzter wichtiger Punkt ist noch aufzuzählen, dass ein organischer Dünger zu einer sicheren und konstanten Nährstoffverhältnissen führt. Als Nachteil ist zu erwähnen, dass einige organische Dünger z.B. ein hochwertiger Guano Dünger nicht sehr billig sind. Aber auch bei einigen preiswerten "guten Dünger" wie z.B. Klärschlamm aus Kläranlagen ist durch seine erhöhten Schwermetallkonzentrationen nicht mehr als Organischer Dünger so sehr beliebt und wird deshalb auch meist als Sondermüll verbrannt, aber auch bei Tierabfälle wie z.B. das Knochenmehl ist nach dem Auftreten von BSE Vorsicht geboten.
Ein Zusammenhang zwischen den Bestandteilen des Guanos und der Nahrungsweise von den Seevögeln ist hier gut zu erkennen: Peru- Guano: 11 bis 16 % N, 8-12% P2O5, 2 bis 3 % K20.
5.1 Anwendung des Guano's früher mit Mengenangaben: "Aus Anwendung des Guano als Dünger auf praktische in England gewonnene Resultate begründet" aus Elberfeld gedruckt bei Julius Schellhoff 1845 5.2 Heutige Anwendung 1. COMPO Tomatendünger plus Guano Organisch- mineralischer Dünger NPK - Dünger mit Magnesium (9+6+15(+4)) Zusammensetzung des Düngemittel (Verpackungsangaben):
Ausgangstoffe: Seevogelguano, Traubenkernschrot, Harnstoff, Diammonphosphat, Kaliumsulfat, Kieserit Anwendungsgebiete: der hohe Kali-Anteil ist verantwortlich für eine gute Fruchtbildung und wird deshalb auch als Spezialdünger für Tomaten, Gurken etc. vermarktet. Bewertung: Sehr gute Nährstoffversorgung; jedoch dreifach so teuer wie vergleichbarer Tomatendünger.
2. Floraplus Tannen- und Koniferendünger mit echtem Guano Organisch-mineralischer NPK- Dünger mit Magnesium (7+4+5(+2)) Zusammensetzung
Ausgangsstoffe: Kakaoschalen, Calciumcarbonat, Harnstoff, Rohphosphat, Kaliumsulfat, Magnesiumoxid, Guano Anwendungsgebiet: Tannen und andere Nadelgehölze, da durch den erhöhten Einsatz von Magnesium werden die Nadeln gegen eine Braunfärbung wirksam geschützt. (Verpackung) Bewertung: Der Magnesium Wert könnte als Tannendünger etwas höher liegen! - günstigster gefundener Guano-Dünger.
3. Floraplus Beerendünger mit echtem Guano Organisch-mineralischer NPK- Dünger (4+4+6+(+2)) Zusammensetzung
Ausgangsstoffe: Kakaoschalen, Urgesteinsmehl, Rohphosphat, Kaliumsulfat, Harnstoff, Magnesiumoxid, Guano Anwendungsgebiet: Erdbeeren und andere Beerenobstsorten, sowie Kernobst. Bewertung: Könnte als Beerendünger etwas mehr Nährstoffe vor allem Kalium enthalten, ähnliche Zusammensetzung wie der floraplus Tannendünger, sowie gleicher Preis wie der Tannendünger.
4.Gärtner's Rosendünger mit Guano und Hornmehl Organisch - mineralischer NPK - Dünger 5+10+8(+2) Zusammensetzung
Ausgangsstoffe: Hornmehl, Guano, Knochenmehl, Harnstoff, Kaliummagnesia, Rohphosphat Anwendung: Rosen sowie auch Beeren, Obst und Feingemüse (Verpackung) Bewertung: gute Nährstoffversorgung zu einem günstigen Preis.
5. Compo Düngestäbchen mit Guano für Tomaten bzw. 6. Compo Düngestäbchen mit Guano für Grünpflanzen Düngestäbchen - 100 Tage Langzeitwirkung gleiche Zusammensetzung, jedoch unterschiedliche Verpackung mit unterschiedlichen Angaben für die Verwendung. Zusammensetzung
Ausgangsstoffe: Seevogelguano, mineralischer NPK -Dünger, Bindemittel. Anwendungsgebiete: Pflanzen in Blumentöpfen, sowie Tomaten die in Töpfen aufwachsen., Durch die Langzeitwirkung (3. Monate), werden die Haupt- und Spurennährstoffe bedarfsgerecht an die Pflanze weitergegeben; Über- und Unterdüngung werden somit verhindert. Bewertung: Gute Versorgung von Haupt- und Spurenelemente auf längere Weise, sowie einfache Dosierung; jedoch sehr teuer für nur 30 g oder 25 Düngestäbchen. Außerdem werden die "100 Tage Langzeitwirkung", nach eigener Erfahrungen etwas übertrieben.
Pflanzen benötigen insgesamt 6 Hauptnährstoffe für Ihren Aufbau, dazu gehören die 3 Nichtmetalle Stickstoff, Phosphor und zuletzt Schwefel, der je nach Vorkommen und Verwendung auch als Spurenelement gezählt werden kann. Wasserstoff und Sauerstoff werden als CO2 und H2O bei der Photosynthese verarbeitet, gelten jedoch nicht als Hauptnährstoffe der Pflanzen. Deshalb werden auch stets die verschiedenen Verbindungen der Elemente gemeint, wenn wir z.B. von einem Calciummangel sprechen. Die Aufgaben der einzelnen Hauptnährstoffe sowie der Mangel eines Hauptnährstoffes wird in folgender Tabelle kurz aufgestellt.
Düngemittel mit Guano
7.1 nach historischem Verfahren: Aufgabenstellung / Durchführung: nach Stöchhardt aus dem Buch "Volks-Chemie für Hausfrauen und Gewerbsleute" (1860) [...]das Düngemittel wird auf einem Bogen Papier ausgebreitet und in einem geheizten Zimmer so lange liegen gelassen, bis dieser lufttrocken ist, manche Guano - Sorten verlieren 20-24 % an Gewicht.[...] Bestimmung des Trockenverlustes eines Guano-Düngers In einer konstant gemachten Abdampfschale werden ca. genau eine bestimmte Menge der Guano Düngemittel eingewogen. Diese werden für einige Stunden in einen Trockenschrank mit einer gleichmäßigen Temperatur von 105°C gestellt und anschließend ausgewogen.
Die Differenz aus Guano-Dünger vor dem trocknen und nach dem Trocknen ergibt den Trockenverlust. Bestimmung des Glühverlustes eines Guano-Düngemittel Der getrocknete Guano (vom Trockenverlust) wird über eine Brennerflamme im Abzug bei 550°C vorverascht, durch ein angefeuchtetes pH - Papier wird der ausgetriebene Ammoniak nachgewiesen (dunkelgrüne Verfärbung des pH - Papier - stark alkalisch). Durch die starke Rauchentwicklung kann der Geruch nach Horn bestimmt werden. Austreibung des Ammoniaks in einem Guano-Düngemittel Eine kleinere Menge Guano-Dünger wird ein kleines Becherglas gegeben und mit frisch gebrannten Kalk und Wasser überschüttet, da es zu keiner Ammoniakaustreibung gekommen war, wurde 4 molare Natronlauge tropfenweise hinzugegeben, jedoch entstand mit Ausnahme eines Düngers kein Ammoniakgeruch. Auswertung, Ergebnisse: → mit 4 M Natronlauge:
bei den anderen entstand ein modriger Geruch
* Der Glühverlust wurde der Trockenverlust nicht mit abgezogen, wie beschrieben im Rezept. Reaktion Guano und Essigsäure
weitere Eigenschaften der Dünger:
Zusammenfassung: Nach dem Rezept von Stöckhardt zur Unterscheidung von gutem und schlechtem Guano lässt sich jedoch nicht im ganzen Maße auf die heutigen im Handel erhältlichen Produkte zurückschließen. In den von uns untersuchten Dünger stellten wir fest, dass sowohl starker Ammoniak entsteht bei der Verbrennung, als auch ein Geruch nach Horn feststellbar war. Stöckhardt schloss den Geruch nach Horn auf eine schlechte Guano - Sorte hin. Guano ist ein organischer Dünger, der erst vom Boden selbst aufgeschlossen werden muß. Daher hat dieser Dünger eine längere Verweilzeit und eine besser Effektivität für die Pflanze zum Aufnehmen von Nährstoffen. Der Zusatz von Horn wird heutzutage bewusst in den Dünger gegeben, um eine ausreichende Nährstoffversorgung zu erreichen. Stöckhardt ging wahrscheinlich von reinem Peru - Guano (siehe Tabelle nach STUTZER) aus, ohne Zusätze von anderen organisch - mineralischen Komponenten. Der Nachweis des Guanos aus der Zeit von Stöckhardt sollte einer einfachen Hausfrau die Möglichkeit geben, ihren gekauften Guano auf Reinheit zu überprüfen, um nicht eine fälschliche Mischung zu erwerben. Unsere erhaltene Mittelwerte des Trockenverlustes der Dünger liegt bei ca. 7 % und damit unter dem Wert von Stöckhardt. Der Glühverlust jedoch liegt auch um die 33 % und sind laut ihm gute Sorten. Der Grund weshalb der Trockenverlust stark abweicht, ist die unterschiedliche Zusammensetzung der Dünger von früher und heute. Man verwendet heute mehr organisch - mineralische Dünger, je nach Einsatz des Düngers auf die jeweilige Pflanzenart. Bei der Prüfung mittels Kalk konnte man auch einen Ammoniak - Geruch feststellen, am stärksten war der Geruch beim Tomatendünger, d.h. er ist in unserer Untersuchungsreihe der beste Dünger auf den Stickstoffgehalt (nach Stöckhardt's Rezept). Stöckhardt ging in seinem Rezept nur auf den Hauptnährstoff Stickstoff aus und teilte die Dünger danach ein. Man muß dazu noch erwähnen, dass Phosphorverbindungen, Kaliumsalze usw. auch wichtig sind für die Nährstoffversorgung der Pflanze. Der Tomatendünger und die Düngestäbchen schäumten sehr wenig bei der Zugabe von Essigsäure auf. Darauf kann man schließen, dass die Dünger wenig "kohlensauren Kalk" enthalten. Die übrigen Dünger reagierten unter meist heftiger Schaumbildung mit Essig, d.h. sie sind laut Stöckhardt nicht gut in Anwendung als Düngemittel. Bsp. der Tannendünger hat zu viel "kohlensauren Kalk", da Tannen auf saure Böden schlechter gedeihen. Damit dient der saure Kalk als Puffer für den Boden. 7.2 nach heutigem Verfahren: 7.2.1 Kaliumbestimmung Durchführung: Flammenphotometrisch: Gemessen am Flammenphotometer St; Dr. B. Lange mit Kaliumfilter [220 V ~ (Azetylen)] Durchführung: Flammenphotometer
Auswertung Kalibrierkurve
Auswertung: Einwaage je genau 5,00 g Dünger
Der Flüssigdünger (ASB Greenworld "Flüssigdünger mit Guano") hatte bei einer Verdünnung von 1:9999 2 SKT, d.h. es liegt im Fehler der Methode. Rechenbeispiel: für Nr. 1 Fehler der Methode: +/- 3 % gefunden von 5,00 g Dünger, d.h. 4,4 % Kalium umgerechnet auf K2O mit f = 1,2046
Ergebnis: Die untersuchten Dünger enthalten nach unserer Messungen einen Kaliumoxidgehalt um die 5 %, Ausnahme ist der Tomatendünger mit 10,2 %. Dies bedeutet die Dünger enthalten genügend Kalium. 7.2.2 Nachweis von Phosphat am Photometer
Reaktionsgleichung
Durchführung 5 g Dünger werden mit 100 ml AlK(SO4)2 - Lsg. versetzt und eine Stunde extrahiert. Auswertung:
* farblose Lösung - keine Extinktion, da störende Stoffe die Farbreaktion beeinflussten (wir bekamen negative Extinktionswerte) Rechenbeispiel:
Ergebnis: Bei den Düngern, Tannendünger und den Düngestäbchen, kam es zu keiner reproduzierbaren Extinktion der Farbreaktion, da Störungen der Farbreaktion vorlagen. Es kam zu einer sehr intensiven Blaufärbung der Lösung. Die erhaltenen Extinktionswerte lassen uns darauf schließen, dass die Lösungen zu konzentriert waren und daher bei diesen Extinktionen das Lambert - Beersches Gesetz nicht mehr gilt. Weiterhin sind Störungen im Extrakt gewesen, da es zu einer sofortigen Farbreaktion der Reagenzien kam. (Nach Zugabe von Ammoniummolybdat-Lösung kam es zu einer flockigen starken Gelbfärbung.) 7.2.3 Säure- Base- Titration Der pH- Wert der Düngemittel lag im neutralen Bereich. Aufgabenstellung Eine bestimmte Masse (ca. 1g ) Boden werden in Wasser gelöst und mit einem Magnetrührer gut durchmengt. Anschließend wird die Lösung vorsichtig abdekantiert und mit 2-3 Tropfen Methylorange versetzt und mit einer eingestellten Salzsäure (c~ O,1 mol/l, t= 1,2182) von gelb nach orange bis pH 4,3 titriert. Auswertung der Säurekapazität Ks +m-Wert (pH 4,3) Reaktionsgleichung
Definition Gibt die Aufnahmekapazität von Salzsäure an, bis zu einem pH- Wert von 4,3. (+m -Wert)
Säure / Base -Titration mit dem Magnetrührer Ergebnis: Die Säurekapazität konnte ermittelt werden. Es lässt sich dennoch nicht im Verhältnis 1 zu 1auf Hydrogencarbonat zurückschließen, da alkalisch reagierende Salze auch die Salzsäure umsetzen. 7.2.4 Schnelltests von Aquanal - Ökotest (Halbquantitative Ammoniumbestimmung) Kolorimetrisches Verfahren Durchführung Zur Probenvorbereitung wurden ca. 10 g Dünger eingewogen und mit 100 ml Wasser extrahiert. Auswertung: 10 g Düngemittel wurden in 100 ml Wasser extrahiert, dabei wurden folgende Konzentrationen abgelesen. Ammoniumgehalt in mg/l:
Die Konzentrationen wurden nur halbquantitativ bestimmt und haben deshalb keine relevante Aussagekraft. Die Bestimmung dient nur als Näherungsangabe des Ammoniumgehaltes. Der Tannendünger und der Tomatendünger heben sich deutlich von den anderen ab. Im Vergleich zu den Herstellerangaben, haben diese zwei Dünger auch den meisten Stickstoffanteil als die anderen Dünger. Es wurden aber nur die Ammoniumverbindungen gemessen, die sich im Wasser lösen und daher ist der Vergleich zum Gesamtstickstoffgehalt nicht gegeben. Die Düngerstäbchen jedoch haben einen größeren Stickstoffgehalt laut Hersteller als bei diesem Test gemessen. Der Grund sind wieder die Löslichkeiten der Ammoniumverbindungen. Die anderen Verbindungen des Stickstoffs wie Nitrate lassen sich hier nicht erfassen. 7.2.5 Bestimmung von Gesamt- Stickstoff Geräte: Kjeldahl - Aufschlusskolben Reagenzien: Kupfer (als Späne oder Pulver) oder Kupfersulfatpentahydrat pulverisiert Aufbau einer Destillationsapparatur
Durchführung 1 g der Probe auf 0,001 g genau einwiegen und in einem Kjeldahl - Aufschlusskolben nach Zugabe von etwas Kupfer mit 20 bis 30 ml Schwefelsäure (r = 1,84 g/ml) vorsichtig übergießen. Nach Beendigung einer mit Schäumen verbundenen Reaktion mit kleiner, später mit größerer Flamme erhitzen bis die Flüssigkeit völlig klar geworden ist und eine hellgrüne Färbung zeigt. Es empfiehlt sich, nach dem Klarwerden noch etwa 60 min weiter zu erhitzen. Nach dem vollständigen Abkühlen des Kobens der Aufschlussflüssigkeit vorsichtig nach und nach 250 ml Wasser zusetzen. Die sich hierbei erwärmende Lösung wieder abkühlen lassen. Den Aufschlusskoben ggf. wenn verwendbar für die Destillation benutzen oder quantitativ in geeigneten Kolben über spülen. Dann gibt man den Zink in den Destillationskolben. Als Vorlage für die Absorption des bei der Destillation übergehenden Ammoniaks einen ausreichenden, gemessenen Überschuss an Schwefelsäure- Maßlösung in den Vorlagekolben geben. In den Tropftrichter gibt man 90 ml Natronlauge (bzw. 120 ml bei 30 ml H2SO4) und mit dem Erhitzen beginnen. Man destilliert ungefähr 30 bis 40 min. Der Überschuss an Schwefelsäure - Maßlösung wird mit einigen Tropfen des Indikator mit der Natronlauge - Maßlösung zurücktitriert. Blindwerttest: Die gleiche Weise mit den gleichen Reagenzien werden durchgeführt, aber ohne Probe. Auswertung: Stickstoffgehalt in g/100g :
V1 = Volumen (ml) der Schwefelsäure - Maßlösung
(V3/V4 waren 0) Ergebnis: Die Düngestäbchen (5./6.) und der Tomatendünger (4.) haben einen besonders hohen Gesamtstickstoffanteil von ca. 10 g /100g im Vergleich zu den anderen Düngern. 7.2.6 Andere Versuche den Guano analytisch zu bestimmen Harnstoffspaltung mittels Urease Reaktionsgleichung: H4N2CO + H2O (Urease) → 2 NH3 + CO2
Nachweisreaktionen von Stickstoffverbindungen im Düngemittel: Unsere Idee war die Spaltung von Harnstoff mit dem Enzym Urease in Ammoniak und Kohlenstoffdioxid. Der Guano ist ein organischer Dünger und enthält Exkremente von Tieren, daher war unsere Idee Stickstoff über die Spaltung von Harnstoff zu bestimmen. Durchführung: 100,6 mg Harnstoff werden mit einer neutralen Formalinlösung (15 ml) versetzt und mit einer Spatelspitze Urease (1Unit Urease spaltet 1 µmol NH3 pro Minute). Dabei wollten wir durch Rücktitration von einer 0,1 molaren Natronlauge die entstandenen Protonen mit dem Indikator Phenolphthalein titrieren. Danach versuchten wir über eine Kjeldahl Bestimmung den entstandenen Ammoniak zu bestimmen. Unser Ansatz war, dass aus 1 mol Harnstoff 2 mol Ammoniak entstehen, die wiederum 2 mol Salzsäure (c~0,1 mol/ l t = 1,2075) verbrauchen. (HCl -Vorlage = 60,38 ml, Verbrauch an Natronlauge 55,02 ml, d.h. die errechneten ca. 48,5 mg entstandenen Ammoniaks wurden nicht erreicht.) Ergebnis: Der Versuch mit einem Enzym den Harnstoff zu spalten schlug fehl, aufgrund von Enzymhemmung, die durch Störungen hervorgerufen wird.
Unsere Aufgabenstellung ist die Prüfung eines Guano - Düngers nach dem Rezept von Stöckhardt. Wir sind diesem Rezept nachgegangen und haben den Trockenverlust, Glühverlust, die Reaktion mit Kalk und mit Essig bestimmt. Demnach konnten wir eine relativ - quantitative Aussage über den beim Verbrennen entstandenen Ammoniak machen. Stöckhardt formuliert hierzu je mehr Ammoniak entsteht und je weniger Horngeruch, desto besser ist der Dünger. Wir haben jedoch festgestellt, dass man in heutigen Produkten extra Hornmehl o.ä. zugibt, um bessere Resultate der Pflanzen zu erreichen. Ein weiterer Nachweis vom Anteil des Stickstoffs macht Stöckhardt mit Wasser und gelöschtem Kalk, dass auch nur relativ nach heutigen Messverfahren zu beurteilen ist. Stöckhardt wollte den normalen Menschen eine Meßmethode näher bringen, wie man schnell einen konzentrierten Düngemittel zum Analysieren kann. Da früher ein Großteil der Bevölkerung auf eine gute Ernte angewiesen war. Die Reaktion mit Essig und Dünger konnte man ohne größeren Aufwand schnell umsetzen, um den Kalkgehalt festzustellen. Um genauere Anteile von den Hauptnährstoffen einer Pflanze zu bekommen haben wir neuere Analysenmethoden angewandt. Wir haben den Gesamtkaliumgehalt flammenphotometrisch bestimmt. Ein Problem stellte sich anfangs dar die Konzentration des Kaliumsextraktes zu bestimmen. Aber durch eine geeignete Verdünnung konnte man dieses Problem rasch beheben. Jedoch der Flüssigdünger ließ sich in keiner geeigneten Konzentration messen, da der Messfehler insgesamt zu groß war. Die Bestimmung des Phosphatgehaltes konnten wir nur bei 3 ausgewählten Sorten relativ genau bestimmen (der Rosen-, Beeren- und Tomatendünger). Wahrscheinlich lagen zu viele Störungen im Dünger vor, die die einzelnen Reaktionen mit den Reagenzlösungen beeinflussten. Ein größeres Problem stellte uns jedoch die Bestimmung des Stickstoffs dar. Wir hatten einige Ansätze bestimmte Stickstoffverbindungen zu analysieren, aber es gab einige Störreaktionen. Einige von uns gefundene Vorschriften besagten schon im Voraus, dass bspw. eine Bestimmung des Ammoniums über Kjeldahl die Anwesenheit von Eiweißen, Cyanamide und Harnstoffverbindungen störend wirken. Eine andere Methode den Gesamtstickstoff mittels Verbrennungsmethode zu bestimmen scheiterte an der Umsetzung und das Fehlen von den Geräten wie einer Mikrowaage und einem Stickstoffanalysators. Eine ausgeführte Methode war das Schnelltestverfahren. Diese Ergebnisse gaben uns einen ungefähren Leitwert nur an. Das Bestimmen von Harnstoff im Düngemittel wurde für uns schon in der Vorprobe des Blindwertes (reiner Harnstoff) kaum lösbar. Die Fehler lagen wahrscheinlich in der Reaktionsweise der Urease mit dem Harnstoff. Darauf schlossen wir, dass die Urease gehemmt war. Der Gesamtstickstoff wurde mit einem Aufschluss und mit der Kjeldahl - Methode bestimmt. Die Resultate waren besonders hoch bei den Düngestäbchen und bei dem Tomatendünger. Jedoch lagen sie unter der Verpackungsangaben. Mit der Säure / Base Titration wollten wir die Säurenkapazität (+ m-Wert; KS 4,3) des Düngers untersuchen. Wir titrierten den Dünger, der in Wasser gelöst war mit einer eingestellten 0,1 molaren Salzsäure. Problematisch jedoch war die Erkennung des Farbumschlages von Methylrot, trotz Absetzen der Suspension. Wir variierten daraufhin die Einwaagen des Düngers und kamen auf einen optimalen Massenwert von ca. 1g Dünger. Die untersuchten sechs Düngemittel, die Guano enthalten, waren im Großteil sehr ähnlich in ihrer Zusammensetzung aufgebaut. Sie unterschieden sich nur in einigen Bereichen, da sie für verschiedene Pflanzenarten abgestimmt sind. Die Düngestäbchen für Grünpflanzen und Tomaten haben den gleichen Bestandteile, werden jedoch unter unterschiedliche Verpackungen und Beschriftung vertrieben. Deshalb haben wir bei einigen Bestimmungen, diese Düngestäbchen zusammen bestimmt.
Schlussfolgerung unserer Projektarbeit Das Thema für unsere Projektarbeit war für uns ein neues interessantes Themengebiet. Erst einmal haben wir uns mit dem Begriff Guano auseinandergesetzt, da er für uns noch kein Begriff war. Bereits schon in den Sommerferien 2002 haben wir über Internetsuchmaschinen alles über Guano und Düngemittel gesammelt, sogar haben wir Handelsfirmen und Umweltministerien angeschrieben. Aber wir haben wenig Information über Guano erhalten, da die Firmen nur den Dünger vertrieben hatten. Die Umweltministerien haben uns auch nur teilweise mit Informationsmaterial versorgt. Einfacher fiel uns das Rezept nach Stöckhardt umzusetzen. Die neueren Methoden wie Stickstoff zu bestimmen wurde für uns fast unlösbar. Da im Guano- Dünger viel störende und hemmende Stoffe drin sind, konnten wir einige Vorschriften für die Bestimmung der Düngemittel nicht bzw. nur unbefriedigend durchführen. Ganz in allem lehrte uns die Projektarbeit mit einem ganz bestimmten Bereich sich intensiv zu beschäftigen. Aber auch Probleme zu beseitigen und Arbeitsvorschriften neu abzustimmen. Ein weiterer wichtiger Aspekt war für uns die Zusammenarbeit im Team gemeinsam die Projektarbeit zu lösen.
"Prüfung eines Guano- Düngers" Guano ist ein organischer Dünger, dass aus Exkrementen von Vögeln stammt, vor allem von Seevögeln, aber auch von Fledermäusen. Es kommt in größeren Mengen auf Inseln und Küstenabschnitten besonders in Peru (Peru- Guano) vor. Die Kaliumverbindungen haben wir mit CAL - Lösung extrahiert und mit Hilfe eines Flammenphotometers gemessen.
Our project deals with an organic fertilizer called guano. It comes from the Inka language and means dung. It consists of excrements e. g. birds, bats, seals. In the mid- 1800s guano was a very important trade product between Europe and Latinamerica. The task was to proof the guano- fertilizer on the basis of a recept from Stöckhardt. The recept tells us how you can find out, if the fertilizer is a good once or not. We analysed the dry weight of guano by a temperature from 105°C and 550°C. We burned the fertilizer over a Bunsen burner. The ammonia amount was proofed after this method and with the mixture of water and lime. A foam was developed with the addition of acetic acid to the guano. We used also new methods to analyse the three main components in the guano: nitrogen, phosphate and potassium. Nitrogen could we find with the Kjeldahl process. We determined the phosphat part with the PMB method and are measured by a photometer (720nm). The last compound is the potassium concentration that we read from a calibration curve with the flame photometer. The 6 fertilizer that we analysed, had similary results. So we could conclude guano is a very rich fertilizer at nitrogen, phosohate and potassium than others. Nowadays the guano is mixed with mineral fertilizer and had a wide application field e.g. tomatos, flowers and fir trees.
Literatur
Internetquellen (Stand Mai 2003)
Anfragen per Brief oder e-Mail
Andere Informationsbeschaffungen:
Verpackungen der Guano- Düngemittel
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