Aquatische Neophyten - Ein innovativer Rohstoff? Andreas Zehnsdorf Marcela Muñoz Escobar Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ Department Umwelt- und Biotechnologisches Zentrum

3. Seminar “Neophytenmanagement in Schutzgebieten Sachsen-Anhalts” am 18.09.2013 in Halle/Saale

Aquatische Neophyten - Ein innovativer Rohstoff?

Beispiel: Schmalblättrige Wasserpest (Elodea nuttallii ) Elodea nuttallii vermehrt sich rasant, wodurch die Flachwasserbereiche besiedelter Seen in kurzer Zeit vollkommen zuwachsen können. Fotos: A. Künzelmann, UFZ

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Aquatische Neophyten - Ein innovativer Rohstoff?

Für Schwimmer und Boote sind die Elodea-Pflanzenteppiche fast unpassierbar. Das schmälert deutlich die touristische Nutzung der Gewässer und führt zu finanziellen Verlusten bei den Betreibern. 3. Seminar “Neophytenmanagement in Schutzgebieten Sachsen-Anhalts” am 18.09.2013 in Halle/Saale

Foto: Archiv Ruhrverband

Aquatische Neophyten - Ein innovativer Rohstoff?

Seen in Deutschland mit Massenvorkommen von Elodea nuttallii bis 2010.

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Aquatische Neophyten - Ein innovativer Rohstoff?

Der Goitzschesee in Sachsen-Anhalt hat eine Fläche von 13,3 km². Er ist ein beliebtes Ausflugsziel und wird touristisch vielfältig genutzt. 3. Seminar “Neophytenmanagement in Schutzgebieten Sachsen-Anhalts” am 18.09.2013 in Halle/Saale

Foto: EBV Goitzsche

Aquatische Neophyten - Ein innovativer Rohstoff? Makrophytenwachstum im Goitzschesee 2004

Fotos: H. Rönicke, UFZ

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Aquatische Neophyten - Ein innovativer Rohstoff?

Foto: H. Rönicke, UFZ

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Aquatische Neophyten - Ein innovativer Rohstoff?

Im Jahr 2004 wurde für den Goitzschesee ein Elodea-Vorkommen von zirka 26.000 Tonnen Frischmasse berechnet. Für die uneingeschränkte wassersportliche Nutzung des Sees muss ein Teil der Biomasse regelmäßig geerntet werden. 3. Seminar “Neophytenmanagement in Schutzgebieten Sachsen-Anhalts” am 18.09.2013 in Halle/Saale

Foto: EBV Goitzsche

Aquatische Neophyten - Ein innovativer Rohstoff? Kalkulation des jährlichen Phosphoreintrages durch Elodea nuttallii zum Zeitpunkt maximaler Biomasseentwicklung (alle Angaben sind Mittelwerte) Jahr

Trockenmasse kg pro m2

interner P-Gehalt in %

interner P-Gehalt g pro m2

P-Eintrag in kg

2004

0,54

0,22

1,20

4.800

2005

0,10

0,25

0,25

983

2006

0,16

0,19

0,30

1.180

2007

0,31

0,19

0,69

2.742

Quelle: H. Rönicke, UFZ

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Aquatische Neophyten - Ein innovativer Rohstoff?

Kann man die geerntete Biomasse von Elodea nuttallii nutzen? Untersuchung von Pflanzenmaterial aus zehn verschiedenen Gewässern in Deutschland.

Fotos: A. Künzelmann, UFZ

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Elodea-Biomasse als Substrat für Biogasanlagen?

Kohlenstoff in E. nuttallii (g/kg)

500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0

20

40

60

80

Kohlenstoff in Sediment (g/kg) Hennetalsperre Sorpetalsperre HD Kemnader See Toeppersee Lordsee

Neben verschiedenen Nährstoffen und Spurenelementen enthält Elodea-Biomasse unabhängig vom Standort eine nahezu konstante Menge an Kohlenstoff = 33 % ± 3,3 %.

Sorpetalsperre VD Hengsteysee Baldeneysee Perfstaussee Goitzschesee

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Elodea-Biomasse als Substrat für Biogasanlagen? Ist die geerntete Elodea-Biomasse in Biogasanlagen verwendbar? Substitutionsversuche mit Mais und Elodea. Gasbildung  457 LN/kgoTS Methangehalt  60,5 %

Durch die in der Elodea-Biomasse enthaltenen Spurenelemente könnte diese als Co-Substrat für NawaRo-Biogasanlagen interessant sein.    

2480 mg/kg Mangan 134 mg/kg Zink 23 mg/kg Kupfer 5 mg/kg Kobalt

Quelle: ANDRÈ WOLF (2010): Verwertungsmöglichkeiten für Elodea-Biomasse. HTWK Leipzig, Diplomarbeit

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Elodea-Biomasse als Substrat für Biogasanlagen?

Voraussetzung für die Verwendung von Elodea-Biomasse in Biogasanlagen sind kurze Transportwege! Das ist in Deutschland gegeben.

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Elodea-Biomasse als Ökodünger?

Die Elodea-Biomasse enthält auch die Grundelemente eines NPK-Düngers: 2,8 % ± 0,7 % Stickstoff 0,4 % ± 0,18 % Phosphor 2,9 % ± 1,1 % Kalium Elodea-Biomasse enthält wenig Schwermetalle!

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Elodea-Biomasse als Grundstoff für Medizin und Kosmetik?

Analyse von Elodea nuttallii durch Dep. Analytik, UFZ

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Elodea-Biomasse als Grundstoff für Medizin und Kosmetik? ß-Sitosterol bei RT ca. 26 min D:\Marina\elodASE_13 5 mL ASE-ganze Elodea-C6H12-Extrakt

9/14/2010 10:40:03

RT: 21.15 - 31.68 NL: 1.41E5 m/z= 413.50414.50 F: MS elodASE_1 3

RT: 26.09 MA: 877176 140000

Relative Abundance

120000 100000 80000 60000 40000 20000 21.69 22.19

0

22.88

22

24.04

23

24.72

24.79 24.98 25.89

24

25

26.23

26.53

27.34 27.99 28.36

27

28

26

28.99

30.52

29.69

29

30.87

30

31.68

31

Time (min) elodASE_13 #2374 RT: 26.1 T: + c Full ms [ 50.00-550.00]

AV: 1 NL: 9.78E4 414

100

213

90

329

145

Relative Abundance

80

231 105

70

159

60 81

50 79 40

95

161 107

143

273

396 381

178

199 399

91 185

30

255

228

67

303 241

20

256

304 314

275

10

Analyse von Elodea nuttallii durch Dep. Analytik, UFZ

415

330 354 342

355

416 429

448 466

0 50

100

150

200

250

300 m/z

350

400

450

478

509 525 538 500

Ionenchromatogramm vom m/z 414 (ß-Sitosterol) und Massenspektrum bei ca.26 min

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550

Elodea-Biomasse als Grundstoff für Medizin und Kosmetik? Sitosterol: zur symptomatischen Behandlung einer beginnenden benignen Prostatahyperplasie (gutartige Vergrößerung der Prostata) Vergleich mit bekannten Pflanzen, die Sitosterol enthalten und für therapeutische Zwecke eingesetzt werden. - Zweigriffliger Weißdorn (Crataegus laevigata): 5100-6200 ppm in den Blättern - Salbei (Salvia officinalis):

5-2450 ppm in den Blättern

- Weiße Maulbeere (Morus alba):

2000 ppm in den Blättern

- Basilikum (Ocimum basilicum):

896-1705 ppm in den Blättern

- Duftveilchen (Viola odorata):

330 ppm in der Pflanze [ppm =

mg/kg]

Elodea

462 ppm

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Elodea-Biomasse als Grundstoff für Medizin und Kosmetik? Tagescreme mit Elodea-Extrakt

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Aquatische Neophyten - Ein innovativer Rohstoff?

Hamburger Abendblatt 15.7.2013

Berliner Zeitung 5.3.2013

Joule 3.2013 64-67

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Aquatische Neophyten - Ein innovativer Rohstoff? Sedimenteluat TN 25,5 mg/l P 0,6 mg/l Wasser TN 3,4 mg/l P 0,3 mg/l

Wasser TN 3,0 mg/l P 0,3 mg/l

Sedimenteluat TN 14 mg/l P 2 mg/l Wasser TN 0,3 mg/l P < 0,1 mg/l

Sedimenteluat TN 7,5 mg/l P 0,9 mg/l Wasser TN 3,4 mg/l P 0,3 mg/l 3. Seminar “Neophytenmanagement in Schutzgebieten Sachsen-Anhalts” am 18.09.2013 in Halle/Saale

Sedimenteluat TN 11 mg/l P < 0,1 mg/l Wasser TN 0,4 mg/l P < 0,1 mg/l

Aquatische Neophyten - Ein innovativer Rohstoff? Zusammenfassung Muss Biomasse von Neophyten geerntet werden, können als Alternative zur Entsorgung Möglichkeiten der Verwertung beachtet werden. -

So können bisher ungenutzte Rohstoffquellen erschlossen werden.

Verwertungsmöglichkeiten können sein: - Inhaltsstoffe für Kosmetik oder Pharmazie - Substrat für Energieträger (Biogas) - Dünger Es gibt einige Möglichkeiten der Nutzung für die Biomasse von Neophyten, die Entscheidung ist von vielen Faktoren abhängig, u. a. von der Ökonomie.

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Aquatische Neophyten - Ein innovativer Rohstoff?

Wir hoffen, es war interessant für Sie.

Foto: A. Künzelmann, UFZ