 Die Effizienz der pflanzlichen Photosynthese überwiegt nicht nur um vieles die von Solarzellen, sondern auch die von allen sonstigen CO2-Speicherverfahren. Die Firma Swiss Biochar nutzt diesen natürlichen Prozess, um der Atmosphäre CO2 zu entziehen und dabei auch noch Energie sowie einen höchst wirksamen Bodenverbesserer zu gewinnen. Am Mittwoch wurde in Lausanne Europas erste industrielle Anlage zur Produktion von Biokohle aus organischen Abfällen in Betrieb genommen.
Erst als man vor 2500 Jahren herausfand, wie sich Holz und Stroh zu Kohle verschweln liess, gelang es, so heisse Feuer zu entfachen, dass aus Erzen das Eisen tropfte, das sich zur Herstellung von Werkzeugen, Waffen und Maschinen verwenden liess. Was jedoch seit knapp 100 Jahren in Vergessenheit geraten ist, dass eben diese Holzkohle immer auch als Bodenverbesserer eingesetzt wurde. In Japan, in Amazonien, in Kenia, in Skandinavien, in Südfrankreich, überall, wo Menschen täglichen Umgang mit Holzkohle hatten, bemerkten sie schnell, wie sich die Fruchtbarkeit ihrer Böden erhöhte, sobald sie der Ackerfurche diese Kohle hinzu gaben. Die Bauern haben es vergessen, wie sie so vieles vergessen haben, seit die Bewirtschaftungsmethoden hauptsächlich von Agrochemie-Konzernen erarbeitet werden.
Seit rund zehn Jahren hat aber die Wissenschaft nun wiederentdeckt, dass mit Kompost aufgeladenen Holz- und Biokohle tote Landwirtschaftsböden wiederbelebt, die Ernten steigert, die Erosion bremst, die Wasserhaltefähigkeit erhöht, ja sogar Wüsten wieder begrünbar macht.
Wie entsteht Biokohle?
Erhitzt man Biomasse wie Grünschnitt, Trester oder Viehmist unter Ausschluss von Luft auf Temperaturen von 400 Grad, so zerbrechen die langkettigen Kohlenstoffverbindungen, die die Biomasse, als sie noch lebte, zusammenhielt. Bei diesem Vorgang, den man als Pyrolyse bezeichnet, entstehen ein brennbares Gas und zu etwa 60% Biokohle. Diese Biokohle, die von der Struktur her gewöhnlicher Grillkohle entspricht, besteht aus rein mineralischem Kohlenstoff, der im Unterschied zur Biomasse nicht verrottet, also nicht von Mikroorganismen abgebaut werden kann.
Wird solche Biokohle in landwirtschaftliche Böden eingearbeitet, bleibt sie für mehrere Jahrtausende stabil und stellt somit eine Möglichkeit dar, das von Pflanzen assimilierte CO2 langfristig der Atmosphäre zu entziehen und somit den Klimawandel abzubremsen.
Positive Klimabilanz
Mit der Pyreg-Anlage, die am Mitwoch von Swiss-Biochar und dem Delinat-Institut in Betrieb genommen wurde, lassen sich aus 1 t Grünschnitt rund 500 kg CO2 dauerhaft der Atmosphäre entziehen und zudem 400 KW Wärme erzeugen. Alle Energieaufwendungen wie der Transport des Grüngutes, das Häckseln und das Einbringen in den Boden sind dabei bereits berücksichtigt. Die Pyreg-Anlage selbst verbraucht bis auf 5 KW für die Mess- und Regeltechnik keine Energie. Die Energie, die zur Aufheizung der Biomasse auf 400 Grad benötigt wird, stammt aus der Biomasse und wird bei der Verbrennung des bei der Pyrolyse entstehenden Gases erzeugt.
Pflanzen als Solaranlage – die Landwirtschaft als Klimaretter
Pflanzen sind Energiespeicher, deren Wirkungsgrad weit über allen technischen Formen der Energiespeicherung liegt. Pflanzen wandeln Sonnenenergie in chemische Energie, indem sie Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu langkettigen Kohlenstoffmolekülen binden und in ihr Zellgewebe einbauen. Erhitzt man dieses Zellgewebe auf 400 Grad, werden die langkettigen Kohlenstoffmoleküle wieder aufgespalten, wobei die einst von den Pflanzen gespeicherte Sonnenenergie wieder freigesetzt wird.
Bei der durch die Pyrolyse freigesetzten Energie handelt sich also im Grunde um Solarenergie, die biologisch zwischengespeichert war. Es wird bei der Pyrolyse allerdings nur ein Drittel dieser biologischen Energie freigesetzt, denn der restliche Anteil der Energie bleibt in der entstehenden Biokohle gespeichert. Wird diese Biokohle in landwirtschaftliche Böden eingearbeitet, wird nicht nur dauerhaft CO2 aus der Atmosphäre entzogen, sondern auch Energie in den Böden gespeichert.
Die Landwirtschaft ist der einzige Industriezweig, der gezielt Kohlendioxid aus der Atmosphäre entziehen kann. Alle anderen Umwelttechnologien können höchstens den Kohlendioxidausstoß vermindern. Wirklich nachhaltige CO2-Zertifikate lassen sich daher eigentlich nur generieren, wenn die Arbeit der Pflanzen, also die Arbeit der Ökosysteme nachhaltig genutzt wird.
Biokohle verbessert die Böden der Landwirtschaft
Die bei der Biomasse-Pyrolyse entstehende Biokohle ist jedoch nicht nur aus klimapolitischen Erwägungen von höchstem Interesse. In Verbindung mit Kompost entsteht aus Biokohle einer der wertvollsten Bodenverbesserer, den die Geschichte der Landwirtschaft kennt. Die Biokohle, deren spezifische Oberfläche rund 300 m2 pro Gramm beträgt, fungiert wie ein Schwamm, der Wasser und Nährstoffen aufsaugt und diese, je nach Bedarf, wieder an die Pflanzen abgibt. Durch den Eintrag von Biokohle in landwirtschaftlich genutzte Böden lassen sich somit äußerst positive Auswirkungen auf die Bodenaktivität, Bodengesundheit und Ertragskapazität erzielen. In wissenschaftlichen Untersuchungen konnten bisher u.a. folgende Vorteile für die Bodenkultur nachgewiesen werden:
- Deutliche Verbesserung des Wasserspeichervermögens
- Zuwachs der Mikroorganismen, die in den Nischen der hochporösen Kohle geschützten Lebensraum finden, wodurch die Nährstoffumsetzung für die Pflanzen gefördert wird
- Fixierung von Bodengiften wie Schwermetalle und Pestizide
- Höhere Bodendurchlüftung und somit deutliche Reduktion der Klimagase Methan und Lachgas
- Mobilisierung der Pflanzennährstoffe
Konkreter Einsatz
In den Weinbergen des Delinat-Instituts wurde im Jahre 2007 der erste grossflächige Landwirtschaftsversuch in Europa angelegt. Auf einer Parzelle von 3000m2 wurden Biokohle-Kompost Mischungen mit Varianten aus reinem Kompost, aus Gründüngung und unbehandelten Kontrollflächen verglichen. Auch wenn der Versuch über mehrere Jahre angelegt ist und es für eine abschließende Auswertung noch zu früh ist, konnte bereits gezeigt werden, dass die Wasserverfügbarkeit in Trockenperioden deutlich stieg und eine Ertragszuwachs im Vergleich zur reinen Kompostvariante von über 20% zu verzeichnen war.
Je nach angebauter Kultur werden zwischen 10 und 120 t fein gemahlener Biokohle pro Hektar oberflächlich in den Boden eingetragen. Die Vermischung mit Kompost sorgt für die Aufladung der Biokohle mit Nährstoffen. Wird die Biokohle während der Kompostierung in einem Verhältnis von 1:10 beigegeben, führt dies nicht nur zu einer effektiven Nährstoffaufnahme, sondern zur Zunahme von Mikroorganismen und zur Verringerung der Methan- und Lachgasemissionen. Zahlreiche Topf- und auch Freilandversuche konnten bei Kulturen wie Gerste, Weizen, Mais, Tomaten, Kürbis, Maniok teils erhebliche Wachstums- und Qualitätszunahmen beobachten.
Wird allerdings die Biokohle nicht mit Kompost aktiviert und unvermischt in den Boden eingebracht, kann es zu Wachstumshemmungen und Ertragseinbusen kommen, da die hochporöse Biokohle in diesem Fall zunächst die Nährstoff des Bodens aufsaugt, womit sie den Pflanzen entzogen werden. Die Biokohle ist nur das Gerüst zur Bodenverbesserung, wenn das Gerüst nicht mit Leben und Nährstoffen gefüllt wird, kann es auch nicht die Bodenprozesse stimulieren.
Biokohle Produktion – die Schweiz als Vorreiter
Bei der traditionellen Pyrolyse wie sie 2500 Jahre lang in sogenannten Kohlemeilern praktiziert wurde, entwichen sämtliche Abgase in die Atmosphäre, wobei es sich zum Teil um extrem umweltschädliche Emissionen handelt. Bei der industriellen Holzverkohlung sind mittlerweile die Emissionswerte und auch die Teerbelastungen der Holzkohle unter Kontrolle, doch kann für diese Anlagen nur getrocknetes Holz eingesetzt werden, was natürlich an sich schon ein sehr wertvoller Rohstoff ist.
Das weltweit zur Zeit einzige Verfahren, dass aus beliebigen Biomassen mit einem Feuchtigkeitsgrad bis 50% Biokohle herstellen kann und dabei die Emissionswerte selbst von Holzfeuerungsanlagen deutlich unterschreitet, ist das von Helmut Gerber entwickelte Pyreg-Verfahren. Nach 5-jähriger Entwicklungszeit und zwei von Deutschland und der EU finanzierten Pilotanlagen, konnte am Mittwoch, den 14. April 2010, die erste industriell einsetzbare Pyrolyseanlage in Belmont-sur-Lausanne in Betrieb genommen werden.
Für den Erwerb und die Betreibung dieser weltweit ersten wirklich klimapositiven Anlage zur Herstellung von Biokohle hatte das Delinat-Institut dank der bereits erzielten Resultate der Biokohleforschung mehrere private Investoren zusammen bringen können, welche die Firma Swiss-Biochar als Betreibergesellschaft gründeten. Diese erste Biokohleanlage hat eine Jahreskapazität von 380 t Biokohle, wobei zusätzlich rund 1200 MWh Wärme erzeugt wird.
Forschung
Dank der engen Zusammenarbeit des Delinat-Instituts mit Swiss-Biochar, steht der größte Teil der Biokohleproduktion dieser ersten Anlage für Forschungsprojekte in ganz Europa zur Verfügung. Auf diese Weise können in den nächsten 3 Jahren in verschiedenen Klimazonen auf ganz verschiedenen Böden und einer Vielzahl von Kulturen Biokohleversuche auf über 100 Hektar durchgeführt werden. In einem Verbund von über 20 europäischen Institutionen und Universitäten werden so die agronomischen Wirkungen und Einsatzmöglichkeiten von Biokohle umfassend untersucht. Dank dieser fachübergreifenden Zusammenarbeit sollen in den kommenden Jahren alle wesentlichen technischen, chemischen, biologischen, landwirtschaftlichen und klimapolitischen Aspekte der Biokohlenutzung erforscht und für die praktische Anwendung nutzbar gemacht werden.
Nächste Schritte, weitere Produktionsstandorte
Es ist das Ziel noch in diesem Jahr mindestens 5 weitere Pyreg-Anlagen in der Schweiz zu installieren. Vorgesehene Standorte sind Kompostwerke, Stadtgärtnereien, Gemeinden, Klärwerke und Abfallentsorger. In den nächsten fünf Jahren soll so gesamtschweizerisches Netzwerk entstehen, um sowohl eine neue Generation von höchst wirksamen Kompostsubstraten herzustellen, als auch Klimazertifikate zu erzeugen, womit die Landwirte neue finanzielle Anreize für die Umstellung auf bioaktive Düngemittel gewinnen.
In Deutschland und Österreich sind ebenfalls mindestens je 5 Anlagen für 2010 in Planung. Ab 2011 sind Standorte in Frankreich, Spanien und Italien geplant, die Biokohle für die Weinberge der Delinat-Winzer produzieren sollen.
Kleingärtner, die sich an den Biokohleversuch beteiligen wollen, sind eingeladen, über folgenden Link Kontakt mit dem Delinat-Institut aufzunehmen.
www.ithaka-journal.net/11
www.ithaka-journal.net/62
www.delinat-institut.org/netzwerk-biokohle.html
Weitere Informationen:
Delinat Institut
Hans-Peter Schmidt, Leiter
Email:
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Telefon: ++41-027 -398 51 14
Bild: Helmut Gerber, Erfinder der Pyreg-Anlage (screenshot http://www.swiss-biochar.com)
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