Köhlern für den Klimaschutz

Beitrag in der NZZ von Ralph Diermann 21.11.2020

 

Die Herstellung von Kohle aus Holz und anderer Biomasse könnte zu einem zentralen Hebel für den Klimaschutz werden: Mit ihrer Hilfe lässt sich Kohlendioxid dauerhaft aus der Atmosphäre entfernen.

Das Köhlern ist eine der ältesten Kulturtechniken der Menschheit: Schon vor rund 3000 Jahren begannen die Menschen, Holzkohle herzustellen. Damit konnten sie die für das Schmelzen von Eisenerz nötigen hohen Temperaturen erzielen, was wiederum die Verwendung des Werkstoffs Eisen ermöglichte. Heute wird Holzkohle unter anderem für Aktivkohlefilter verwendet, für Schwarzpulver und zum Grillieren. Doch in der Kohle steckt noch viel mehr: Das Köhlern könnte zu einem Schlüsselinstrument im Kampf gegen den Klimawandel werden.

Holzkohle besteht zu mehr als achtzig Prozent aus Kohlenstoff, den Bäume zuvor als Kohlendioxid aus der Luft aufgenommen haben. Auch Reststoffe aus der Landwirtschaft und der Lebensmittelproduktion oder organisches Material aus der Wald- und Landschaftspflege eignen sich zum Verkohlen. Pro Kilogramm Kohlenstoff bindet die Kohle – Experten verwenden dafür den Überbegriff Pflanzenkohle – indirekt knapp 3,7 Kilogramm Kohlendioxid. Landet sie im Grill, gelangt der enthaltene Kohlenstoff, wieder als Kohlendioxid, zurück in die Atmosphäre. Arbeitet man die Pflanzenkohle dagegen in den Erdboden ein, bleibt der Kohlenstoff dort für sehr lange Zeit gespeichert. «Noch heute findet man im Boden Kohlenstoff aus Schwelbränden, die vor mehreren hunderttausend Jahren stattfanden», erklärt Martin Schmid vom Ökozentrum in Langenbruck im Kanton Basel-Landschaft.

Immense Vorteile für die Bodenfruchtbarkeit

Wird der Boden als eine Art Endlager für den Kohlenstoff aus Pflanzenkohle genutzt, erzielt man sogenannte negative Emissionen – und diese werden dringend gebraucht. Denn wie viele andere Staaten hat sich auch die Schweiz zum Ziel gesetzt, bis 2050 klimaneutral zu werden. Ohne negative Emissionen wird das nicht möglich sein, da manche industrielle Prozesse oder auch der Flugverkehr bis dahin kaum gänzlich ohne fossile Energieträger auskommen werden. Daher bedarf es Technologien und Verfahren, die das dabei freigesetzte Kohlendioxid dauerhaft aus der Atmosphäre entfernen. Auch die globale Klimapolitik setzt auf negative Emissionen: Im Abkommen von Paris haben sich die Staaten darauf geeinigt, dass in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts nicht mehr klimaschädliche Gase ausgestossen werden dürfen, als der Atmosphäre durch sogenannte Senken entzogen werden.

«Die Böden könnten zur mit Abstand wichtigsten Klimasenke werden», sagt Schmid überzeugt. Schon heute enthalten sie gewaltige Mengen an Kohlenstoff, nämlich etwa doppelt so viel wie die gesamte Atmosphäre. Das staatliche französische Agrarforschungsinstitut Inrae hat ausgerechnet, dass sich die gesamten menschengemachten CO2-Emissionen ausgleichen liessen, wenn die weltweit im Boden enthaltene Kohlenstoffmenge jährlich um 0,4 Prozent gesteigert würde. Dabei ist die Fähigkeit der Böden, zusätzlichen Kohlenstoff zu speichern, je nach Standort unterschiedlich ausgeprägt. Wie viel Kohlenstoff die Böden in der Schweiz aufnehmen könnten, ist laut Jens Leifeld vom eidgenössischen Kompetenzzentrum für landwirtschaftliche Forschung Agroscope noch nicht bekannt. Agroscope führt dazu derzeit eine Studie durch, deren Ergebnisse frühestens 2021 vorliegen sollen.

Das Einbringen von Pflanzenkohle in den Erdboden nützt aber nicht nur dem Klimaschutz, sondern auch der Landwirtschaft. Denn: «Pflanzenkohle verbessert den Luft- und Wasserhaushalt des Bodens», erläutert Leifeld, gleichzeitig werde die Bodenfruchtbarkeit erhöht. Grund dafür ist die extrem poröse Struktur des enthaltenen Kohlenstoffs – pro Gramm kommt er auf eine Oberfläche von mehreren hundert Quadratmetern. Damit kann die Kohle die bis zu fünffache Menge ihres Eigengewichts an Wasser speichern. Zudem sorgen die feinen Poren für eine gute Belüftung der Erde. Darüber hinaus kann Pflanzenkohle laut Leifeld auch die Fähigkeit von Böden zur Aufnahme vorhandener Nährstoffe steigern. Dennoch sei die Pflanzenkohle kein Dünger, betont der Experte. Ihre Wirkungen auf das Pflanzenwachstum seien indirekter Natur.

Dass Pflanzenkohle Gewächse gedeihen lässt, ist schon lange bekannt. Im Amazonasbecken etwa machten sich die Menschen den dort stellenweise ungewöhnlich hohen Kohleanteil im Boden schon vor Jahrhunderten zunutze. Sie nennen diese humusreichen Böden «terra preta» (portugiesisch für «schwarze Erde»). Inzwischen weiss man, dass die «terra preta» durch Schwelbrände der tropischen Vegetation entstand, aber auch durch das gezielte Einarbeiten von Pflanzenkohle, Dung und Kompost in die Erde.

Nicht nur das Klima, sondern auch die Landwirtschaft profitiert

In der Landwirtschaft stifte Pflanzenkohle den grössten Nutzen, wenn sie auf mehreren Stufen eingesetzt werde, meint Schmid. Dabei genügten oft kleine Mengen, da die Kohle für viele Vorgänge als eine Art Katalysator wirke. Beispielsweise könnten Landwirte etwas Pflanzenkohle in die Silage geben und diese so vor einer Pilzbildung schützen. Den Nutztieren helfe sie bei der Verdauung. In der Jauchegrube verringere die Pflanzenkohle nicht nur Methanemissionen, sondern auch das Entstehen von Gerüchen. Und der Einstreu beigegeben, steigere Kohle deren pH-Wert, so dass weniger Klauenprobleme aufträten.

 

Aus Futter und Einstreu gelangt die Pflanzenkohle schliesslich auf den Acker. Dort hat sie, neben dem Binden von Kohlenstoff, noch einen zweiten Vorteil fürs Klima: Da sich die Pflanzenkohle positiv auf die Zusammensetzung der Mikroorganismen auswirkt, wird weniger Lachgas freigesetzt. Dieses hochpotente, etwa 300 Mal stärker als Kohlendioxid wirkende Treibhausgas entsteht durch Fäulnisprozesse bei der Ausbringung von Dünger.

Derzeit sind in der Schweiz erst fünf grössere Anlagen für die Produktion von Pflanzenkohle in Betrieb. Prinzipiell arbeiten diese nach dem gleichen Verfahren wie die Kohlemeiler in der Eisenzeit: Biomasse wird in einem Pyrolyseprozess bei Temperaturen von mehreren hundert Grad unter Luftabschluss verschwelt. Die dabei ebenfalls entstehenden Gase und Öle werden jedoch, anders als vor 3000 Jahren, nicht in die Umwelt entlassen, sondern verbrannt. Dabei wird Wärme gewonnen. Nach Einschätzung von Schmid dürfte die Zahl der Anlagen in der Schweiz in den nächsten Jahren stark anwachsen: Ein grosser Heizkesselhersteller beabsichtige, eine Holzheizung auf den Markt zu bringen, die nicht das Abfallprodukt Asche, sondern den Wertstoff Kohle erzeuge.

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