Pflanzenkohle: Umweltfreundlich und vielseitig einsetzbar
Pflanzenkohle entsteht durch die Verkohlung von Biomasse. Die Biomasse – z.B. Grünschnitt, Siebreste oder Obstkerne – wird dafür entweder in traditionellen Kohlemeilern oder in modernen Pyrolyseanlagen mit geringer Sauerstoffzugabe karbonisiert, also nicht verbrannt, sondern bei geringeren Temperaturen thermisch behandelt. Bei modernen Industrieverfahren wie dem PYREG-Verfahren entsteht so schadstofffreie, hochporöse Pflanzenkohle. Je nach Veredelungsstufe kann die Pflanzenkohle in folgenden Bereichen eingesetzt werden.
Sie wird vom Markt nachgefragt als
- Natürlicher Bodenverbesserer (fördert den Nährstoff- & Wassergehalt sowie Humusaufbau)
- Natürliche Futtermittelzugabe (in Form von Futterkohle; verbessert die Tiergesundheit)
- Additiv im Biogasprozess (verbessert den Gasertrag)
- Natürliches Stalleinstreu (verbessert das Stallklima & reduziert den Materialaufwand)
- Natürlicher Hilfsstoff für die Kompostierung (bindet Nährstoffe & reduziert Klimagase)
- Filtermittel (in Form von Aktivkohle oder aktivierter Pflanzenkohle)
- Kosmetik & Arzneimittelzusatz (in Form von Aktivkohle oder aktivierter Pflanzenkohle)
Absolut klimafreundlich: Pflanzenkohle verbessert die CO2-Bilanz
Neben den vielfachen Verwendungsmöglichkeiten von Pflanzenkohle hat die „grüne Kohle“ einen weiteren entscheidenden Vorteil: Sie wird in modernen Pyrolyseverfahren wie dem PYREG-Verfahren auf äußerst umweltfreundliche Art und Weise gewonnen (Verwendung von Rest-Biomassen, energieeffizientes Verfahren, gezielte Steuerung der Prozessparameter, Hygienisierung & Schadstoffeliminierung…) und bindet zusätzlich den größten Teil des enthaltenen Kohlenstoffs. Das heißt, der Kohlenstoff geht bei der Karbonisierung nicht wie bei der Verbrennung als CO2 in die Luft, sondern wird in der Pflanzenkohle stabil gebunden und so der Atmosphäre entzogen.
Macht es besser: Pflanzenkohle im Boden
Pflanzenkohle wurde in den letzten Jahren als natürlicher Bodenverbesserer wiederentdeckt. Denn schon vor Tausenden Jahren wussten die Indos um die entscheidende, fruchtbare Wirkung der „Terra Preta“, den fruchtbaren, tiefschwarzen Boden im Amazonasgebiet. Diese „schwarze Erde“ entstand durch die Bewirtschaftung der Indios, die den nährstoffarmen Boden mit einem kompostierten oder fermentierten Gemisch anreicherten, das aus Pflanzenresten, Dung sowie menschlichen Fäkalien bestand und Kohle aus den Herdstellen enthielt.
Denn Pflanzenkohle alleine ist noch kein Dünger. Sie ist hochporös und besitzt eine Oberfläche von 200-500 m² pro Gramm. Sie ist vielmehr ein Schwamm, der bis zur fünffachen Menge seines Eigengewichts an Wasser und gelösten Nährstoffen aufnehmen kann. Diese Eigenschaft wird auch durch die Adsorptionskapazität (AK) beschrieben. Sie hängt sowohl von der pyrolysierten Biomasse als auch von den Pyrolysebedingungen des Karbonisierungsverfahren ab.
Um den gleichen Effekt wie im Amazonas zu erreichen, muss die Pflanzenkohle zunächst „aktiviert“ werde. Dies bedeutet, sie muss mit Nährstoffen und Bodenlebewesen/Mikroorganismen angereichert werden, was beispielsweise mit der Kompostierung erreicht werden kann. Wird reine Pflanzenkohle in den Boden gebracht, entzieht sie ihrer Umgebung das Wasser sowie die darin gelösten Stoffe und hat so genau den gegenteiligen Effekt.
Pflanzenkohle gibt es in verschiedenen Qualitätsstufen: Hier zu sehen sind (von links nach rechts) Aktivkohle, Futterkohle und Pflanzenkohle für die Bodenanwendung.
PFLANZENKOHLE IN DER ANWENDUNG
Pflanzenkohle braucht nicht den ganz großen Auftritt. Sie entfaltet ihre Wirkung auch im Kleinen, wie dem eigenen Garten oder Balkonkasten. Jeder kann seinem Boden und gleichzeitig dem Klima Gutes tun.
Pflanzenkohle allein macht noch keinen guten Gartenboden. Eine Handvoll gesunde Erde enthält mehr Lebewesen als Menschen auf dem Planeten leben: Bakterien, Geißel- und Wimpertierchen, Pilze, Algen, Würmer, Käfer, Larven, Schnecken, Spinnen, Asseln… Pflanzenkohle bietet diesen kleinen Organismen Raum zum Leben (vgl. Scheub, Piplow, Schmidt 2015: Terra Preta). Sie lockert die Gartenerde auf, macht sie durchlässig für Wasser und Sauerstoff und gibt die gespeicherten Nährstoffe langsam und kontinuierlich ab.
Damit Pflanzenkohle im Boden wirkt, sollte sie am besten mit dem klassischen Kompost aus Garten- und Küchenabfällen gemischt werden – im ungefähren Verhältnis 5 (Kompost) : 1 (Pflanzenkohle). Anschließend sind noch ein paar Wochen Geduld gefragt, bis die Mischung vererdet ist. Kompostieren klappt übrigens auch hervorragend in gestapelten kleinen Gitterkisten auf dem Balkon.
„Ein gesunder Boden enthält bis zu zehn Prozent Humus. Heute sind es in der Regel lediglich zwei bis drei Prozent.“ (Fredy Abächerli, Geschäftsführer der Verora GmbH & Kursleiter für Bodenaufbau, Humusmanagement und Kompostierung)
Eine intakte Humusschicht speichert sowohl Nährstoffe als auch Wasser und große Mengen des Klimagases CO2. Pflanzenkohle hilft dabei. Mit einer Oberfläche von teilweise 200-500 m² pro Gramm und ihrer hohen Porosität vermag die Pflanzenkohle bis zur fünffachen Menge ihres Eigengewichts an Wasser und den darin gelösten Nährstoffen aufzunehmen. Da die „grüne Kohle“ abbaustabil ist, verrottet sie nicht und hilft entscheidend beim Humusaufbau.
Landwirte haben mit Pflanzenkohle die Möglichkeit, ihre Böden aufzuwerten, Geld für Dünger zu sparen und zusätzlich Gutschriften aus Emissionszertifikaten zu erhalten.
Weitere Vorteile:
- Weniger Gestank
- Nitratbelastungen im Boden und Grundwasser werden erheblich reduziert
- Die Entstehung von klimaschädlichen Gasen wird erheblich reduziert.
- Die Bodenversauerung geht zurück
- Der Humusaufbau wird gestärkt
- Pflanzenverfügbare Nährstoffe bleiben wesentlich länger verfügbar
- Der Bedarf an zusätzlichem Dünger reduziert sich erheblich
Der Einsatz von Pflanzenkohle hat im Weinberg gleich mehrere Vorteile. Pflanzenkohle lockert die Erde auf, macht sie durchlässig für Wasser und Sauerstoff. Wichtige Mikroorganismen siedeln sich an. Die Bodenfruchtbarkeit verbessert sich nachweislich. Zudem ist Pflanzenkohle dank ihrer riesigen Oberfläche ein hervorragender Speicher für Nährstoffe und Wasser. Extreme Witterungsbedingungen wie wochenlangen Trockenstress und anschließende sinnflutartige Regenfälle können die Weinreben damit deutlich besser überstehen.
Auch hat sich Pflanzenkohle als umweltfreundlicher und effektiver Träger für Wirtschaftsdünger bewährt. Pflanzenkohle verringert Nährstoffauswaschungen und umweltschädliche Emissionen. Nicht zuletzt ist der Einsatz von Pflanzenkohle im Weinberg ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz: Mit Pflanzenkohle wird Kohlenstoff aus der CO2-überlasteten Atmosphäre zurück in den Boden gebracht.
Pflanzenkohle kann den Biogas-Ertrag deutlich verbessern. Die Gründe dafür liegen zum einen in der Beschaffenheit der Pflanzenkohle: Durch ihre poröse Struktur und große Oberfläche bindet sie Störstoffe und stabilisiert dadurch den Biogasprozess. Zudem können die Substrate im Fermenter effektiver abgebaut werden, da die Mikroorganismen in der Pflanzenkohlematrix besser geschützt sind.
Doch auch in Sachen Klimaschutz hat die Pflanzenkohle für den Biogas-Prozess einige Vorteile zu bieten. Wird dem Gärrest Pflanzenkohle zugesetzt, reduzieren sich die Nährstoffverluste und klimaschädlichen Methangasverluste. Wird der Gärrest karbonisiert, lässt sich daraus hochwertige Pflanzenkohle herstellen und der im Gärrest enthaltene Kohlenstoff wird langfristig gebunden. Das schützt nicht nur die Umwelt, sondern sorgt auch für eine deutlich verbesserte Wirtschaftlichkeit des Gasproduktions-Prozesses.
In Europa werden 90% der Pflanzenkohle zuerst in der Tierhaltung eingesetzt (vgl. Gerlach et. al, Ithaka Journal 1/2012). Pflanzenkohle findet hier Anwendung u.a. in der Silage, als Futtermittel, in der Einstreu, zur Güllebehandlung oder als Kompostzusatz. Pflanzenkohle verbessert dabei die Tiergesundheit, mindert Geruchsbelästigungen, optimiert die Qualität des Wirtschaftsdüngers und reduziert klima- und umweltschädliche Verluste von Nährstoffen.
Gesicherte Qualität: Das Europäische Qualitätssiegel EBC
Gerade deshalb unterliegt Futterkohle einer strengen Qualitätsüberwachung. Sie muss frei von Toxinen sein, insbesondere müssen alle Teerstoffe und deren Derivate vollständig ausgetrieben sein. Nicht zuletzt sind Schwermetalle im Tierfutter unerwünscht, weshalb auch das Rohmaterial sorgfältig ausgesucht werden muss. Um einen Qualitätsstandard zu definieren, wurde das Europäische Pflanzenkohle Zertifikat (EBC, European Biochar Certificate) ins Leben gerufen, welches die Standards für hochwertige Pflanzenkohle setzt.
Besonders nachhaltig: Die Kaskadennutzung der Pflanzenkohle
Wirtschaftlich interessant ist die Kaskadennutzung der Pflanzenkohle in der Tierhaltung und im Düngemanagement, wo vor allem die Adsorptionsfähigkeit der Pflanzenkohle eine herausragende Rolle spielt.
Erste Stufe: Silage
Zu Beginn wird Pflanzenkohle der Silage beigemischt, womit die Bildung von Mycotoxinen verhindert wird. Gleichsam werden Pestizide fixiert und die Bildung von Buttersäure unterbunden, was zu dem Ergebnis führt, dass die Fermentation sauberer abläuft und sich die Futterqualität merklich verbessert.
Zweite Stufe: Verdauungsprozess
Die Pflanzenkohle gelangt dann über die Silage ins Futter und sorgt für einen verbesserten Verdauungsprozess der Tiere. Die Futteraufnahme wird erhöht, was eine Gewichtszunahme zur Folge hat. Ebenso wird dadurch die Entstehung von Klimagasen vermindert.
Dritte Stufe: Stallhygiene
Die Pflanzenkohle wird zusätzlich der Einstreu untergemischt, wodurch die flüssigen Nährstoffe gebunden und Ammoniakemissionen vermindert werden. Fäulnis wird reduziert, was wiederum die Stallhygiene verbessert. Bereits nach wenigen Tagen vermindert sich die Geruchsbelastung merklich. Auch muss nicht mehr so oft ausgemistet werden, was den Zeit- und Materialaufwand reduziert.
Vierte Stufe: Gülle/Mist
Pflanzenkohle kann auch in die Gülle eingemischt, wodurch flüchtige Nährstoffe gebunden und das mikrobielle Milieu verbessert werden. So lassen sich Nährstoffverluste reduzieren, was die Düngewirkung der Gülle verbessert. Zudem wird die Gülle nahezu geruchsfrei.
Fünfte Stufe: Acker
Nach der Absorption der Gülle (Fest-Flüssig-Trennung) werden die Feststoffe zusammen mit dem Tretmist kompostiert, wodurch Dank des hohen Anteils an Pflanzenkohle wertvolle Schwarzerde entsteht. Durch die Einarbeitung dieser Schwarzerde und der stabilisierten Flüssiggülle in den Boden verbessert sich die Wasserhaltefähigkeit, die Filterleistung und die Belüftung der Böden, was eine höhere Fruchtbarkeit nach sich zieht. Bodenversauerung wird vorgebeugt, die Auswaschung von Düngemitteln und Pestiziden ins Grundwasser reduziert.
Die Vorteile auf einen Blick:
- Ein verbesserter Gesundheitszustand und eine gesteigerte Vitalität der Tiere
- Erhöhung der Futtereffizienz
- Zunahme der Futteraufnahme
- Gewichtszunahme
- Stärkung des Immunsystems
- Steigerung der Milchqualität bei Kühen durch erhöhte Eutergesundheit
- Verminderung von Durchfällen und Klauen- und Fußballenkrankheiten
- Zunahme der Eierproduktion und Eierqualität bei Geflügel
- Verbesserung der Fleischqualität
- Rückgang der Mortalitätsrate
- Deutliche Zunahme der Milchinhaltsstoffe
- Verbesserte Stallhygiene und geringerer Materialaufwand
- Enorme Geruchsreduktion der Gülle
- Verringerung der Arznei- und Tierarztkosten
Die Verwendungsmöglichkeiten von Pflanzenkohle (pyrolytisch erzeugte Biomassekarbonisate) sind äußerst vielfältig. Auch in industriellen Prozessen hat sie zahlreiche positive Effekte zu bieten. Allen voran in Form von Aktivkohle (Adsorptionsmittel) im Bereich der Wasser-, Gas- und Luftreinigung, aber auch als Reduktionsmittel in metallurgischen Prozessen wird der aktivierten Pflanzenkohle großes Potential bescheinigt. In der Zementindustrie kann Pflanzenkohle als Zusatz/Ersatzstoff ebenso zum Einsatz kommen wie bei der Herstellung von Baustoffen.
Nicht zuletzt kann Pflanzenkohle durch die Substitution von fossilen Energieträgern und damit zur Verbesserung des CO2-Fußabdruckes punkten (zum Weiterlesen für Pflanzenkohle in Industrieanwendungen: Weber 2016, Biokohle. Herstellung, Eigenschaften und Verwendung von Biomassekarbonisaten, p. 279–282).
Macht Stadtbäume widerstandsfähiger: Pflanzenkohle im Pflanzsubstrat
In Deutschland werden jährlich Millionen von Bäumen neu gepflanzt. Je nach Standort stehen junge Bäume zunehmend unter Stress. Zu enge Pflanzgruben schränken ihr Wurzelwachstum ein, Bodenverdichtungen verhindern eine ausreichende Sauerstoff- und Wasserversorgung des Baums. Daneben leiden viele Bäume an den klimatischen Veränderungen mit zunehmendem Trockenstress im Sommer und steigenden Durchschnittstemperaturen sowie häufigeren Extremwetterereignissen.
Einige Großstädte wie Stockholm, Melbourne oder Toronto sind deshalb dazu übergegangen, ihre Bäume in Mischsubstrate aus Kies und Pflanzenkohle zu pflanzen. Pflanzenkohle ist nicht nur viel poröser als Sand oder Ton, sie wird auch nicht so schnell biologisch abgebaut oder verdichtet sich wie beispielsweise Torf. Die hohe Porosität der Pflanzenkohle fördert den Gasaustausch und die Wasserhaltekapazität an den Wurzeln und sorgt insgesamt mit ihrer hohen Durchlässigkeit für eine verbesserte Wurzeldurchdringung.
