In enger Zusammenarbeit mit dem Namibian Green Hydrogen Research Institute wollen fünf Studierende der University of Namibia den Unterschied in dem Aufbau von Tomaten- und Kartoffelpflanzen zwischen Ammoniak-Gründünger aus Rinderdung, Dünger aus grünem Wasserstoff und handelsüblichen Düngemitteln untersuchen. Ihre Forschung wird sich insbesondere mit den Auswirkungen der Ammoniak-Gründünger auf den Ernteertrag und die Nährstoffbindung im Boden befassen. Auch die wirtschaftliche Rentabilität der lokal produzierten Ammoniak-Gründünger wird im Rahmen dieser Forschungsarbeit analysiert. Da Namibia mit der Produktion von grünem Wasserstoff als Brennstoff für kommerzielle und industrielle Zwecke beginnen soll, wird diese Forschung wichtige Informationen über seine Anwendung in der Landwirtschaft liefern, die eine sehr wichtige Rolle für den Lebensunterhalt und die Wirtschaft des Landes spielt.
Die fünf Studenten haben gerade das erste von vier Quartalen ihrer Forschungsarbeit abgeschlossen, die darauf abzielt, drei verschiedene Arten von Düngemitteln auf Ammoniakbasis zu vergleichen: Dünger, der aus Rindermist, aus grünem Wasserstoff und aus handelsüblichem Dünger gewonnen wird. Die drei Düngemittel werden auf Tomaten- und Kartoffelpflanzen ausgebracht, um ihre Wirksamkeit zu analysieren. Parallel dazu wollen sie an der Konzeption eines Reaktors zur Herstellung von grünem Ammoniak nach dem Haber-Bosch-Verfahren arbeiten.
In diesem ersten Quartal konnten die Studenten mit einem Teil der geplanten Feldarbeit beginnen. Einer der drei Düngemitteltypen, die sie an Kartoffeln und Tomaten testen wollten, waren handelsübliche Düngemittel. Zu diesem Zweck sicherten sie sich insgesamt 84 Parzellen mit einer Fläche von je 7 m2. Auf diesen Parzellen konnten sie zwei Arten von handelsüblichen Stickstoffdüngern an insgesamt 4 Kartoffelsorten testen. Einige Kulturen wurden unbehandelt gelassen und dienten als Kontrolle. Der Versuch läuft bereits seit einigen Wochen, und die Ernten und Analyseergebnisse werden in den kommenden Quartalen vorliegen. Die beiden anderen Düngemitteltypen (aus Rindermist und aus grünem Wasserstoff) werden in den kommenden Quartalen ebenfalls getestet werden.
Da die Studenten Düngemittel auf Ammoniakbasis aus Rindergülle herstellen werden, ist ein Ammoniakextraktor erforderlich, der dies ermöglicht. In diesem ersten Quartal haben die Studenten damit begonnen, die notwendigen Schritte zu unternehmen, um das Material und die Komponenten für die Installation eines solchen Ammoniakextraktors zu kaufen. Dabei kam es zu kleineren Verzögerungen bei der Lieferung der relevanten Komponenten. Da alle Komponenten derzeit unterwegs sind, arbeiten sie an der Installation des Extraktors und werden ihn im Laufe des nächsten Quartals in Betrieb nehmen können.
Ein weiteres Ziel dieses Projekts ist die Durchführung einer Studie zur Untersuchung der wirtschaftlichen Tragfähigkeit von Ammoniak-Einnährstoffdüngern in Namibia. Zu diesem Zweck starteten die Studenten eine Machbarkeitsstudie zur Erforschung nachhaltiger und wirtschaftlich tragfähiger Anbaupraktiken unter Verwendung von ammoniakhaltigem Gründünger, der aus Rindermist, Handelsdünger und grünem Wasserstoff hergestellt wird. Ziel ist es, Politikern, Landwirten und der Agrarindustrie wertvolle Erkenntnisse für die Einführung nachhaltigerer und effektiverer Anbaumethoden zu liefern. Für diese eingehende Machbarkeitsstudie haben sich die Studenten für Feldversuche, Umfragen und Interviews mit Landwirten, politischen Entscheidungsträgern und Agrarexperten entschieden. Zu den Instrumenten der Datenerhebung gehören strukturierte Fragebögen und halbstrukturierte Interviewleitfäden. Nachdem der Ansatz und das Konzept für die Machbarkeitsstudie nun feststehen, werden sie im nächsten Quartal für die Datenerhebungsphase ins Feld gehen
Ein wichtiger Teil des Projekts ist die Konzeption eines Reaktors zur Herstellung von grünem Ammoniak nach dem Haber-Bosch-Verfahren. In diesem ersten Quartal haben die Studenten damit begonnen, die notwendigen Nachforschungen anzustellen und sich mit den entsprechenden Experten in Verbindung zu setzen, während sie an diesem Entwurf arbeiten. Eine Herausforderung, mit der die Studenten hier konfrontiert sind, ist die Nichtverfügbarkeit bestimmter Komponenten in Namibia und im gesamten südlichen Afrika. Wir stehen in ständigem Kontakt mit ihnen, um ihnen die notwendige Unterstützung zukommen zu lassen. Im nächsten Quartal wird es in diesem Bereich weitere Fortschritte geben.
Das zweite Quartal war für die Studenten ein ereignisreiches Jahr. Sie konnten erhebliche Fortschritte bei ihren Forschungszielen erzielen.
Eine sehr wichtige Aktivität im zweiten Quartal war der Abschluss des Aufbaus des Ammoniakextraktors. Nach einer Bestandsaufnahme und dem Kauf aller erforderlichen Materialien und Komponenten für einen solchen Ammoniakextraktor im ersten Quartal wurden die Teile schließlich zu Beginn dieses zweiten Quartals an die Studenten geliefert. Sie konnten den Ammoniakextraktor aufbauen und installieren, der es ihnen ermöglichen wird, aus Rinder- und Ziegenmist „grünes“ Ammoniak zu gewinnen, das sie anschließend in Düngemittel auf Ammoniumbasis umwandeln werden. Dieser neu hergestellte Ammoniumdünger aus Rinder- und Ziegenmist wird dann in den folgenden Quartalen an Pflanzen getestet. Das Studententeam setzt große Erwartungen in den Erfolg dieses Experiments und rechnet mit günstigen Ergebnissen.
Da im Rahmen dieses Projekts auch eine Studie zur Untersuchung der wirtschaftlichen Tragfähigkeit von Ammoniak-Gründüngern in Namibia durchgeführt werden soll, war eine Machbarkeitsstudie zur Erforschung nachhaltiger und wirtschaftlich tragfähiger landwirtschaftlicher Praktiken unter Verwendung von Ammoniak-Gründüngern, die aus Rindergülle und Handelsdüngern hergestellt werden, ein integraler Bestandteil der Forschung. Ziel dieser Studie war es, die Durchführbarkeit von Ammoniak-Gründüngern zu bewerten, die damit verbundenen Risiken zu beherrschen und eine Anleitung für nachhaltige Entscheidungen zu geben. In diesem zweiten Quartal konnten die Studenten die Machbarkeitsstudie abschließen, die auf die Region Omusati im Norden Namibias ausgerichtet war. Im Rahmen dieser Machbarkeitsstudie wurde eine qualitative Methodik angewandt, und es wurden über 27 Landwirtschaftsexperten einbezogen. Die Ergebnisse zeigten, dass handelsübliche Düngemittel aufgrund der wahrgenommenen Vorteile für die Bodenqualität bevorzugt werden. Es wurde auch festgestellt, dass das allgemeine Bewusstsein für umweltfreundliche Alternativen wie die nachhaltig produzierten Düngemittel auf Ammoniakbasis sehr begrenzt ist. Darüber hinaus erwiesen sich die hohen Kosten als ein wesentliches Hindernis für die Einführung von Ammoniak-Gründünger. Die Studie empfiehlt, die Einführung von ammoniakhaltigen Gründüngern durch verschiedene Strategien in der Region Omusati, Namibia, zu fördern. Umfassende Bildungsinitiativen werden vorgeschlagen, um die Wissenslücke zu schließen. Darüber hinaus wird das Eintreten für politische Maßnahmen zur Senkung der Düngemittelkosten als entscheidend erachtet, um den Nutzen von Düngemitteln zu optimieren und die
Nachdem die Studenten im ersten Quartal die vier Kartoffelsorten gepflanzt hatten, brachten sie 0,12 kg Dünger pro Pflanze aus, um die Wachstumsmuster und Erträge innerhalb von 17 Tagen nach der Pflanzung zu verstehen. Ziel ist es, die Kartoffelproduktion zu optimieren, indem die effektivste Düngerart und -konzentration ermittelt wird. Der Versuch umfasst 84 Parzellen in drei Wiederholungen mit jeweils 34 Pflanzen. Da sich die Studenten dem dritten Quartal nähern, ist eine genaue Datenerfassung während der Ernte von entscheidender Bedeutung für die Bewertung der Düngewirkung. Schlüsselparameter wie Wachstumsmerkmale, Stickstoffnutzungseffizienz, Blattflächenindex, Biomasse und Ertragsmerkmale werden aufgezeichnet und im Rahmen einer Diplomarbeit erörtert; aus den Ergebnissen werden mögliche Veröffentlichungen abgeleitet. Die Daten werden mit erneuerbaren und grünen Ammoniumdüngern verglichen, um ihre Eignung zu bestimmen.
Nicht zuletzt hat das Team Fortschritte bei der Konzeption eines „grünen“ Ammoniak-Produktionsreaktors für den Tisch gemacht und die wesentlichen Komponenten skizziert, die für die tatsächliche Produktion im Land beschafft und in Betrieb genommen werden können. Der Schwerpunkt der Forschung liegt auf der Optimierung der Reaktorkomponente des Haber-Bosch-Verfahrens. Mehr dazu in den nächsten Quartalen.
The activities of the third quarter were far-reaching and built on outcomes of the previous quarter. The students keep making progress and move closer to their objectives.
Following the setup of the ammonia extractor in quarter two to extract ammonia from animal manure, the team proceeded to apply the extractor in the third quarter. They successfully transformed cattle manure into renewable ammonium sulfate crystals. These crystals are now to be sent to an external laboratory for analysis, covering various parameters such as nitrogen content, toxicity, melting points, and solubility. The students express confidence that the compound will be identified as ammonium sulfate. Following this analysis, the compound will be integrated into fertilizers and subjected to testing on tomatoes and potatoes. Expectations are high for the fertilizer to surpass raw manure, leading to enhanced crop yields.
As outlined in the update for last quarter, the students conducted a feasibility study in the Omusati region to assess the potential of green-ammonia fertilizers and provide guidance for sustainable decisions. The study found that farmers prefer commercial fertilizers due to lower costs, perceived soil benefits, and limited awareness of alternatives. Building on last quarter’s findings, the study now expanded to include four additional regions: Kunene, Otjozondjupa, Kavango, and Omaheke, providing a comprehensive Namibian perspective. The study engaged local consultancies to reach farmers nationwide and incorporated supplier perspectives which enhanced understanding of economic factors. Ongoing discussions are shaping the completion of the results, offering insights into the economic aspects of green ammonia fertilizers in Namibia. All data and information gathered from the feasibility study will be compiled into a manuscript. Based on the results of the studies, the students have plans to launch educational initiatives and advocate policy measures to address fertilizer costs and promote sustainability in selected regions.
During the field experiment, different fertilizers (vermicompost, control, cattle manure, and NPK fertilizer) were applied in varying concentrations to potato crops. In the third quarter, the team discovered that vermicompost surpasses the other fertilizer types. The highest yield was achieved with an application of vermicompost, aligning with findings from other published studies. Vermicompost not only supplies micronutrients but also introduces beneficial soil bacteria, plant growth hormones, and enzymes. This research provides valuable insights into sustainable agricultural practices, highlighting the potential of organic alternatives like vermicompost to improve crop yield and soil health.
Last but not least, the Haber-Bosch reactor design to derive ammonia from green hydrogen is ongoing. The team has investigated the application of various catalysts to lower energy requirements of the reactor. Accordingly, they successfully completed the standard concept design for green ammonia production, covering plant design, operating conditions, input stoichiometry, catalysis, and associated costs. Their next focus is on the effectiveness of catalysts and their impact on temperature conditions and production costs.
