Klimawandel auf Ackerböden: Pflanzenkohle steigert den Ertrag

Wußten Sie eigentlich, dass man mit Pflanzenkohle nicht nur C02 speichern, sondern die Landwirtschaft auch zukunftsfähiger machen kann?  Wie das? Nun, dass hat mehrere Gründe, auf die wir im Folgenden eingehen werden. 

Pflanzenkohle ist ein vielfältiges Material, dass in der Landwirtschaft schon seit längerem in Produkten und Anwendungen zum Einsatz kommt. Ins-besondere eignet sich Pflanzenkohle zur Herstellung von hochwertigen Komposten, als Trägerstoff bei der Düngemittelbehandlung sowie in der Tierhaltung als Futtermittelzusatz und als Stalleinstreu.

Pflanzenkohle erfüllt ihre Funktion daneben auch als Kohlenstoffdioxid-, Nähr-stoff und Wasserspeicher. Zur Förderung der biologischen Aktivitäten wird es auch unter die Erdoberfläche im Wurzelbereich unter Zugabe von Nährstoffen von Pflanzen eingearbeitet. Dabei ist Pflanzenkohle genau wie die Steinkohle nicht gleich Pflanzenkohle. Denn es kommt auch hier entscheidend auf die Qualität an. Während Pflanzenkohle aus Holz mit 70 bis 90 % einen hohen Kohlenstoffgehalt ausweist (Hinweis: auch Stein-und Braunkohle stammt aus Pflanzen), beträgt der Kohlenstoffanteil aus Stroh, Laub und Getreide nur rd. 40 bis 60 %. Wegen organischer Schadstoffe (Antibiotika, Viren, Pflanzen-schutzmittel) ist der Einsatz von Pflanzenkohle in Deutschland derzeit nur aus holzigen Ausgangsmaterialien erlaubt.

Dementsprechend gibt es verschiedene technische Herstellungsverfahren. Es wird unterschieden zwischen technischer Pryrolyse, hydrothermaler Carboni-sierung und vapothermaler Carbonisierung.

Bei der technischen Pyrolyse entsteht aus Pflanzen, Klärschlamm und Mikro-algen Synthesegas. Die dabei entstehenden Abwärme werden zu Heizzweck-en oder über die sog. Kraft-Wärme-Kopplung teilweise in Elektrizität umge-wandelt.

Bei der hydrothermalen Carbonisierung wird die Biomasse unter Zugabe von Wasser im Rahmen der Pyrolyse auf rd. 400 Grad erhitzt. Je höher der Druck auf dem Kessel und je höher die Temperaturen, um so stabiler kommt die Hydrokohle aus der Anlage heraus.

Bei der vapothermalen Carbonisierung handelt es sich um eine Weiterent-wicklung der hydrothermalen Carbonisierung. Biomasse mit einem Feuchtig-keitsgehalt von mehr als 50 % wird dabei in einer Dampfatmosphäre bei Temperaturen zwischen 180 und 250 Grad und Druckverhältnissen von 16 bis 42 bar carbonisiert. Das Verfahren ist das schnellste und kostengünstigste Verfahren.      

Mit Pflanzenkohle ließe sich auch das bestehende Gülleproblem aufgrund von Massentierhaltung nach Ansicht des Instituts für Pflanzenwissen-schaften beim Forschungszentrum in Jülich besser in den Griff bekommen. Pflanzen-und Braunkohle würden die Ionenaustauschfähigkeit des Bodens verbessern, weil die Kohlenpartikel Nährstoffe und Wasser speichern können.

Vermischt man den Kohlenstoff mit Gülle, erhält man einen wertvollen Vor-ratsdünger, der im Boden verbleibt. Der in der Gülle enthaltene Pflanzennähr-stoff wird erst nach und nach wieder an die Umwelt abgegeben. Die Pflanzen haben davon lange etwas. Eine Auswaschung von Nährstoffen wie Nitrat und Phosphat aus dem Boden ins Grundwasser, wie das bei der herkömmlichen Ausbringung von Gülle auf die Ackerflächen geschieht, würde es nur in sehr geringem Maße geben, so das Institut.

Gülle, die aus einem  Gemisch aus Kot und Urin besteht, ist zwar als Stick-stofflieferant für die Ackerpflanzen ein wertvoller Nährstoff, aber leider gibt es davon zu viel. Deshalb gibt es gesetzliche Vorgaben, wieviel Gülle ( und damit Nitrat) auf die Felder ausgebracht werden darf. Die Hälfte versickert gas-förmig im Boden, weil die Pflanzen nicht alles aufnehmen können. Es fallen dann Gülleüberschüsse an. Daher muß die Gülle oft kilomerterweit zum nächsten Landwirt gekarrt werden. Das ist unwirtschaftlich und belastet die Umwelt.

Wohin also „mit dem Scheiß ?“ Eine Möglichkeit besteht darin, der Gülle das Wasser zu entziehen und den Rest der Pflanzenkohlenproduktion beizumisch-en. Ein wunderbarer Nebeneffekt ist dabei, dass man die Gülle dann nicht mehr erschnuppern kann, weil es nur noch nach Erde riecht.

Ökobauern plädieren in diesem Zusammenhang für eine konsequente Fläch-enbindung. Will heißen: jeder Bauer sollte nur so viele Tiere auf dem Hof halten, wie die durch die lieben Tierchen anfallende Gülle auf der zur Verfüg-ung stehenden Ackerfläche verbracht werden kann. Und weniger Fleisch essen ist auch eine gute Idee.

Pflanzenkohle AUFLADUNG UND AKTIVIERUNG

denn Pflanzenkohle ist kein Dünger

Wenn Pflanzenkohle unbehandelt in den Ackerboden eingebracht werden würde, dann würde die Kohle sofort Wasser und Nährstoffe dem Boden entziehen, denn die Pflanzenkohle ist porös und kann bis zur fünffachen Menge ihres Eigengewichts Wasser aufnehmen.  Das hätte zur Folge, dass das Pflanzenwachstum für Monate gehemmt wäre. Die Ernte würde ausfallen. Daher muß die Pflanzenkohle aufgeladen und aktiviert werden. Die Landwirte verstehen darunter eine physikalische Beimischung von Nähr-stoffen. 

Die von der Pflanzenkohle aufgenommenen Nährstoffe führen dazu, dass kleine Mikroorganismen einen Lebensraum in der Kohle finden. (Regen-würmer, Bakterien und Pilzgeflechte) Das führt zur mikrobiellen Belebung des Bodens, was den Wurzeln der Pflanzen zugute kommt. Das ist aber eine Wissenschaft für sich, die wir hier nicht weiter ausbreiten können. 

Hinsichtlich der Verwendung unterschiedlicher Pflanzenkohlenzuschläge  für eine Bodenverbesserung kann man sich auch zwecks Beratung an die Koordinierungsstelle „Bioökonomie-Revier“ des Forschungszentrums Jülich in Jülich wenden. (-hier) Ansprechpartnerin ist Frau Dr. Christina Kuchendorf. ( Tel.: 02461-61-4819)

Illustration: Hauenstein AG, Rafz, Kanton Zürich, Schweiz

Die Herstellung von Pflanzenkohle ist Übrigens schon ein ualtes Geschäft. Sie wurde schon von den Inkas und Azteken vor 7000 bis 10.000 Jahren herge-stellt, um den Regenwald fruchtbarer zu machen. Und in der Eisenzeit wurde Pflanzenkohle mit Hilfe von Kohlenmeilern hergestellt. Das Pyrolyse-Verfahr-en ist allerdings erst 100 Jahre alt. 

Die linke Zeichnung zeigt eine Karbonierungsanlage. In der Brennkammer wird das Ausgangsmaterial Holz auf 500 bis 700 Grad erhitzt, aber nicht ver-brannt. Dann wird es schonend entgast und anschliessend durch Luftzugabe karbonisiert. Die dabei entstehenden Abwärme in Form von heißem Wasser, können dann zum Heizen verwendet werden.

Die Wärmeenergie kann auch durch technische Aufbereitung zu Strom umge-wandelt werden. Hier ist Pflanzenkohle als Verwendungsmaterial auch für  Kraftwerksbetreiber interessant. Denn auch in Kraftwerken wird Kohlenstoff verbrannt. Auch ist der Einsatz von Pflanzenkohle durch Umwandlung in chemische Energie für den Betrieb von Brennstoffzellen geeignet. Allerdings werden die Anwendungsmöglichkeiten zur Zeit noch in der Grundlagen-forschung analysiert und getestet. 

Pflanzenkohle-Kompost, der mit 20 % Kohle und Nährstoffen angereichert ist, erhöht nicht nur den landwirtschaftlichen Ertrag, sondern steigert auch den Ertrag im Gemüse-,Obst- und Beerenanbau. Die Spurenelemente sind reich-haltiger und die Pflanzen wachsen gesünder auf. Allerdings ist der Preis mit 400 bis 500 EUR pro Tonne derzeit noch relativ hoch, für Futterkohle noch höher, weil diese die höchste Qualitätsstufe darstellt.   

Quellenhinweise:

N.N.: Klimawandel auf rheinischen Ackerböden: kann Pflanzenkohle die Wasser-und Nährstoffversorgung im Ackerbau verbessern ?, Forschungs-zentrum Jülich (Hrsg.), blogs.fz-juelich.de) vom 23.02.2021; Schulz, Alexander: viel Vieh, (zu) viel Gülle, in Landwirtschaft.de , Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung, Bonn 2021; (Hrsg.) N.-N.: Düngung aus den Fugen, in: Nabu.de (o.J.); N.N.: Pflanzenkohle-Kompost, in: hauen-stein-rafz.ch/pflanzenwelt; Hauenstein AG (Hrsg., o.J.); Zeit-Online vom 24.04. 2021; N.N.: Pflanzenkohle hilft Klima und Boden, in: praxis-agrar.de, Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (Hrsg.) vom 26.06.2021; Deutschlandfunk vom 20.03.2014; Tagesspiegel vom 08.08. 2018; top-agrar.com vom 01.08.2014; wikipedia (Erläuterungen zur Pflanzenkohle) sowie RK-Redaktion vom 14.02.2022   

Fotonachweise:

Header: Pflanzenkohle: pixabay.com; links darunter: Güllewagen: Kurt Bouda; links darunter: Trecker: David Mark, pixabay.com

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