Herstellung und Eigenschaften verschiedener P-Mineraldünger

Als Ausgangsmaterialien zur P-Mineraldüngerproduktion werden phosphorhaltige Gesteine (harterdige Rohphosphate, z.B. Apatite) und phosphorhaltige Meeresablagerungen (weicherdige Rohphosphate) verwendet. Diese werden bergmännisch abgebaut - die größten Vorräte befinden sich auf dem afrikanischen Kontinent.

Werden weicherdige Rohphosphate fein vermahlen, so erhält man Hyperphosphat. Hyperphosphat ist kaum wasserlöslich und damit nur schwer pflanzenverfügbar. Dadurch ist eine sehr langsame Düngewirkung gegeben. Auf Standorten mit zumindest leicht saurer Bodenreaktion (pH-Wert ca. 6,2 oder niedriger) ist die Löslichkeit und damit die Pflanzenverfügbarkeit deutlich besser. Auf kalkreichen Standorten mit pH-Werten um 7,5 können nur geringe P-Mengen je Zeiteinheit aus den Rohphosphaten mit Hilfe saurer Wurzelausscheidungen pflanzenverfügbar gemacht werden. Hyperphosphate wirken basisch, sie haben einen Kalkanteil von etwa 30%. Hyperphosphat ist im Handel granuliert und mehlfein erhältlich.

Die zweite große Gruppe an P-Mineraldüngern stellen die Aufgeschlossenen Phosphate dar. Diese haben eine sehr gute Wasserlöslichkeit und damit schnelle Wirksamkeit bzw. Pflanzenverfügbarkeit. Ausgangsprodukt sind Rohphosphate, welche durch Säurezusatz "aufgeschlossen“, also in der Verfügbarkeit verbessert werden. Wird der Aufschluss mit Schwefelsäure durchgeführt, so erhält man Superphosphat. Der Schwefelgehalt vom Superphosphat stammt von der zugesetzten Schwefelsäure, der Phosphatgehalt liegt bei 18%. Das erste Patent zur Herstellung von Superphosphat wurde übrigens im Jahr 1843 in England erteilt: Knochenmehl wurde mit Hilfe von Schwefelsäure aufgeschlossen.

Einen hochkonzentrierten P-Mineraldünger, nämlich Triple-Superphosphat, erhält man durch Aufschluss des Rohphosphats mit Phosphorsäure. Der Phosphatgehalt liegt bei hohen 46%, weil Triple-Superphosphat, auch als Triplephosphat bezeichnet, neben dem Phosphor des Rohphosphats eben auch noch den Phosphor der Phosphorsäure enthält. Allerdings enthält Triple-Superphosphat keinen Schwefel. Durch die hohe Nährstoffdichte verringern sich die Transportkosten je Kilogramm Phosphat aber deutlich. Daher verlagerte sich der Absatz weg von Superphosphat hin zu Triplephosphat.

Sowohl Superphosphat als auch Triple-Superphosphat sind physiologisch leicht saure Mineraldünger, da durch den Säureaufschluss der Kalkanteil des Rohphosphats verbraucht wurde. Weiters sind aufgeschlossene P-Mineraldünger nicht biotaugliche Betriebsmittel, während die Rohphosphate zulässige Düngemittel in der biologischen Landwirtschaft darstellen.

Im Gegensatz zu Nitratstickstoff oder Sulfatschwefel werden Phosphate von den Böden ausgezeichnet festgehalten und unterliegen lediglich einer minimalen Auswaschung. Dies liegt darin begründet, dass nur äußerst geringe P-Mengen im Bodenwasser gelöst vorliegen. Bei den Rohphosphaten ist diese Eigenschaft auf Grund der niedrigen Löslichkeit ohnedies zu erwarten, aber auch die Aufgeschlossenen Phosphate gehen sehr rasch eine chemische Verbindung mit Calzium ein, die die Phosphate vor Auswaschung schützt. Damit können P-Mineraldünger auch im Vorrat für mehrere Ernten (Schaukeldüngung) ausgebracht werden.

Pflanzen nehmen Phosphor in Form von Phosphaten auf. Bis pH-Wert 7,2 überwiegt H2PO4-, darüber HPO42-. Phosphate (PO43-) sind das Anion der Phosphorsäure H3PO4. Phosphor kommt in Gesteinen in zahlreichen verschiedenen Verbindungen vor, z.B. als Hydroxilapatit, Fluorapatit, Chlorapatit, andere Calziumphosphate, Variszit, Strengit, Vivianit. All diese Mineralien enthalten unterschiedliche Anteile an Phosphor und im Bereich der Düngung wird dieser P-Gehalt in Form von "Phosphat“ (eigentlich Diphosphorpentoxid) P2O5 ausgedrückt. Chemisch lässt sich dies folgendermaßen darstellen: 2 Moleküle Phosphorsäure H3PO4 ergeben "H6P2O8“. Werden davon 3 Moleküle Wasser 3 x H2O = “H6O3“ in Abzug gebracht, verbleibt P2O5 als "wasserfreie Phosphorsäure“. Außerhalb des deutschen Sprachraums wird bei der Phosphat-Düngebemessung üblicherweise die Einheit P verwendet. Der Umrechnungsfaktor von P zu P2O5 beträgt 2,29. Somit entsprechen beispielsweise 30 kg P der Menge von 30 x 2,29 = 68,7 kg P2O5.