Was ist Biokohle?

Die Biokohle-Technologie ist vielversprechend, wenn es darum geht, den Klimawandel abzuschwächen und die Bodenqualität zu verbessern sowie Abfälle zu reduzieren und Energie als Nebenprodukt zu erzeugen. Aber was genau ist Biokohle und woraus besteht sie?

Biokohle ist eine holzkohleähnliche Substanz, die durch die Verbrennung von organischem Material aus land- und forstwirtschaftlichen Abfällen (auch Biomasse genannt) in einem kontrollierten Prozess, der Pyrolyse, hergestellt wird. Obwohl sie wie gewöhnliche Holzkohle aussieht, wird Biokohle nach einem speziellen Verfahren hergestellt, um die Verunreinigung zu verringern und Kohlenstoff sicher zu speichern. Bei der Pyrolyse werden organische Materialien wie Holzspäne, Laubstreu oder abgestorbene Pflanzen in einem Behälter mit sehr wenig Sauerstoff verbrannt. Bei der Verbrennung der Materialien werden nur wenige oder gar keine kontaminierenden Dämpfe freigesetzt. Während des Pyrolyseprozesses wird das organische Material in Biokohle umgewandelt, eine stabile Form von Kohlenstoff, die nicht so leicht in die Atmosphäre entweichen kann. Die bei der Pyrolyse entstehende Energie oder Wärme kann aufgefangen und als saubere Energie genutzt werden. Biokohle ist bei der Umwandlung von Kohlenstoff in eine stabile Form weitaus effizienter und sauberer als andere Formen von Holzkohle.

Was die physikalischen Eigenschaften angeht, so ist Biokohle schwarz, hochporös, leicht, feinkörnig und hat eine große Oberfläche. Ihre Zusammensetzung besteht zu etwa 70 Prozent aus Kohlenstoff. Der restliche Anteil besteht unter anderem aus Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Die chemische Zusammensetzung von Biokohle variiert je nach den zu ihrer Herstellung verwendeten Rohstoffen und den zur Erhitzung angewandten Methoden.

Das Konzept der Biokohle hat seine Wurzeln in einer uralten Praxis aus dem Amazonasgebiet

Obwohl die Biokohletechnologie als neuere Strategie zur Kohlenstoffbindung gilt, ist die Praxis der Zugabe verkohlter Biomasse zur Verbesserung der Bodenqualität nicht neu. Dieses Verfahren geht auf eine 2.000 Jahre alte Praxis im Amazonasbecken zurück, wo die Ureinwohner Gebiete mit reichhaltigen, fruchtbaren Böden schufen, die Terra Preta (was so viel wie „dunkle Erde“ bedeutet) genannt werden.

Ob diese Böden absichtlich geschaffen wurden oder einfach ein Nebenprodukt von landwirtschaftlichen und/oder Kochpraktiken sind, ist noch unklar. Sicher ist jedoch, dass die Fruchtbarkeit der Terra Preta deutlich höher ist als die der sonst bekanntlich unfruchtbaren Böden des Amazonas. Dies erklärt, warum Pflanzen, die in Terra-Preta-Böden wachsen, schneller wachsen und nährstoffreicher sind als Pflanzen, die in benachbarten Böden wachsen. Tatsächlich speichern Terra-Preta-Böden auch heute noch Kohlenstoff.

Wie man Biokohle herstellt: Ein genauerer Blick auf die Biokohleherstellung

Biokohle entsteht bei der Pyrolyse, einer thermischen Zersetzung von Biomasse in einer sauerstoffarmen Umgebung.

Die Qualität der Ausgangsstoffe oder der verbrannten Materialien hat einen direkten Einfluss auf die Qualität des Endprodukts Biokohle. Idealerweise sollten saubere Rohstoffe mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 10 bis 20 Prozent und einem hohen Ligningehalt verwendet werden – gute Beispiele dafür sind Feldabfälle und holzige Biomasse. Die Verwendung von verunreinigtem Ausgangsmaterial, z. B. von Bahndämmen oder kontaminierten Flächen, kann Giftstoffe in den Boden einbringen, den pH-Wert des Bodens drastisch erhöhen und/oder die Pflanzen an der Aufnahme von Mineralien hindern. Die häufigsten Verunreinigungen sind Schwermetalle – einschließlich Cadmium, Kupfer, Chrom, Blei, Zink, Quecksilber, Nickel und Arsen – und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe.

Biokohle kann durch kostengünstige Produktion in kleinem Maßstab unter Verwendung modifizierter Öfen oder Brennöfen oder durch großtechnische, kostenintensive Produktion hergestellt werden, bei der größere Pyrolyseanlagen und größere Mengen an Rohstoffen verwendet werden. Eine der gebräuchlichsten Methoden zur Herstellung von Biokohle für die Verwendung in landwirtschaftlichen Betrieben ist die Pyrolyse mit einer von oben beleuchteten Aufwind-Biokohlemaschine.

Anwendungen von Biokohle in der Landwirtschaft: Verbesserung der Boden- und Komposteigenschaften

Die Verschlechterung der Bodenqualität ist weltweit ein großes Problem in der Landwirtschaft. Um dieses wachsende Problem anzugehen, haben Forscher vorgeschlagen, Biokohle auf geschädigte Böden aufzubringen, um deren Qualität zu verbessern. Biokohle kann u. a. dazu beitragen, die Bodenqualität zu verbessern:

• Verbesserung der Bodenstruktur
• Verbesserung der Wasserrückhaltung und Aggregation
• Verringerung des Säuregehalts
• Verringerung der Lachgasemissionen
• Verbesserung der Porosität
• Regulierung der Stickstoffauswaschung
• Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit
• Verbesserung der mikrobiellen Eigenschaften

Biokohle ist auch für die Kompostierung von Vorteil, da sie die Treibhausgasemissionen reduziert und den Verlust von Nährstoffen im Kompostmaterial verhindert. Außerdem fördert sie die mikrobielle Aktivität, was wiederum den Kompostierungsprozess beschleunigt. Außerdem trägt sie dazu bei, die Ammoniakverluste, die Schüttdichte und den Geruch des Komposts zu verringern.

Wie man Biokohle zur Verbesserung der Bodenqualität einsetzt

Biokohle wird auf landwirtschaftlich genutzten Böden mit unterschiedlichen Ausbringungsmengen und Aufbereitungstechniken ausgebracht. Die Ausbringungsmenge und die Aufbereitung der Biokohle hängen weitgehend von den spezifischen Bodenbedingungen sowie von den zur Herstellung der Biokohle verwendeten Materialien ab. Oft wird empfohlen, Biokohle mit Kompost oder anderen Materialien zu mischen, um sie mit Nährstoffen und nützlichen Organismen zu beimpfen.

Die empfohlene Methode zur Ausbringung von Biokohle hängt davon ab, wie gesund oder nährstoffarm Ihr Boden ist. Bevor Sie Biokohle in Ihrem eigenen Garten oder auf Ihrem Hof verwenden, sollten Sie sich zunächst über den Zustand Ihres Bodens informieren. Weitere Informationen über die Anwendung von Biokohle auf verschiedenen Bodenarten finden Sie in den Leitlinien der International Biochar Initiative und von Wakefield Biochar.

Biokohle: eine Lösung für die Umwelt

Biokohle mag wie ein einfaches Material erscheinen, aber sie kann gleichzeitig zur Lösung einer Vielzahl globaler Probleme beitragen. So kann das Verfahren, mit dem sie hergestellt wird, dazu beitragen, jährlich eine Milliarde Tonnen Kohlenstoff zu binden und ihn über Tausende von Jahren im Boden zu halten, wo er am nützlichsten ist.

Bei der Herstellung von Biokohle entsteht als Nebenprodukt saubere und erneuerbare Energie, die als Alternative zur Verbrennung fossiler Brennstoffe genutzt werden kann, die durch die Zufuhr von Treibhausgasen in die Atmosphäre die globale Erwärmung verschärft hat.

Zu den weiteren Vorteilen der Biokohle für die Umwelt gehören eine geringere Verschmutzung des Grundwassers, niedrigere Kosten für die Wasserfiltration, geringere Abfallmengen und eine höhere Rentabilität für die Landwirte. Diese Technologie trägt auch zur Ernährungssicherheit bei, indem sie die Ernteerträge steigert und Wasser in dürreanfälligen Gebieten zurückhält.

Die Rolle von Biokohle bei der Kohlenstoffbindung und der Abschwächung des Klimawandels

Die Herstellung von Biokohle ist ein kohlenstoffnegativer Prozess, d. h. sie reduziert tatsächlich CO2 in der Atmosphäre. Bei der Herstellung von Biokohle wird der instabile Kohlenstoff in verrottendem Pflanzenmaterial in eine stabile Form von Kohlenstoff umgewandelt, die dann in der Biokohle gespeichert wird. Wenn Biokohle auf den Boden aufgebracht wird, speichert sie den Kohlenstoff an einem sicheren Ort für möglicherweise Hunderte oder Tausende von Jahren. Vereinfacht ausgedrückt, würden die für die Herstellung von Biokohle verwendeten Rohstoffe größere Mengen an Kohlendioxid in die Atmosphäre abgeben, wenn sie sich auf natürliche Weise zersetzen würden. Durch die Erhitzung der Rohstoffe und die Umwandlung ihres Kohlenstoffgehalts in eine stabile Struktur, die nicht mit Sauerstoff reagiert, reduziert die Biokohle-Technologie letztlich den Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre.

Biokohle trägt auch zur Eindämmung des Klimawandels bei, indem sie die Böden anreichert und den Bedarf an chemischen Düngemitteln verringert, was wiederum die Treibhausgasemissionen senkt. Die verbesserte Bodenfruchtbarkeit regt auch das Wachstum von Pflanzen an, die Kohlendioxid verbrauchen. Die vielen Vorteile von Biokohle sowohl für das Klima als auch für landwirtschaftliche Systeme machen sie zu einem vielversprechenden Instrument für die regenerative Landwirtschaft.

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