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Techno-ökonomische Analyse von CO₂-Entnahmetechnologien und Bewertung der CO₂-Speicherkapazitäten und -Projekte in Europa

Die Analyse aus dem Forschungsvorhaben „Treibhausgasneutralität in der EU und in Deutschland“ betrachtet CO2- Entnahmetechnologien sowie ihrer Umsetzung in Deutschland und der EU. Dabei wurden die Methoden der Speicherung von CO2 aus biogenen Quellen (BECCS) oder direkt aus der Luft (DACCS), Pflanzenkohle und beschleunigte Verwitterung angeschaut. Die Analyse stellt die verschiedenen Vor- und Nachteile dar. Im Ergebnis werden gleichfalls die großen Unsicherheiten bei der CO2-Speicherung in geologischen Formationen hinsichtlich der Speicherpotenziale, der Dauerhaftigkeit und der Sicherheit deutlich.

Herstellung biobasierter Vernetzer für grüne Polymerisate (BioCrosslinkers)

Verwertung des Aufwuchses von vernässtem Grünland für die Erzeugung von regenerativer Energie sowie Kohlen zur CO2-Speicherung, Teilvorhaben: Optimierung des Pyrolyseprozesses der quasikontinuierlichen Batch-Pyrolyse und Vorplanung einer Pilotanwendung

Pflanzenkohle möglichst umweltfreundlich kaufen oder herstellen

<p> Was Sie bei Pflanzenkohle beachten sollten <ul> <li>Achten Sie bei Pflanzenkohle auf eine anerkannte Zertifizierung, beispielsweise durch das European Biochar Certificate (EBC). Dies garantiert, dass Schadstoffgehalte geprüft und Grenzwerte eingehalten werden.</li> <li>Wenn Sie selbst Pflanzenkohle herstellen wollen, nutzen Sie dafür geeignete Behälter und halten Sie sich streng an die Herstellervorgaben, um gesundheitsschädliche Emissionen gering zu halten.</li> <li>Geben Sie Gehölzschnitt in die öffentliche Grünschnittabfuhr oder legen Sie nach Möglichkeit Totholzhecken in ihrem Garten an.</li> </ul> Gewusst wie <p>Pflanzenkohle entsteht durch die unvollständige Verbrennung ("Verkohlung" bzw. "Pyrolyse") von Pflanzenmaterial wie z. B. Gehölzschnitt. Durch ihre poröse Struktur und ihre große innere Oberfläche kann sie Wasser und Nährstoffe speichern und Schadstoffe binden, d.h. die Wasser- und Nährstoffspeicherkapazität des Bodens wird durch Einbringung von Pflanzenkohle erhöht.&nbsp; Allerdings enthält Pflanzenkohle selbst kaum pflanzenverfügbare Nährstoffe. Sie muss in einem weiteren Schritt mit Nährstoffen beladen werden, z.B. durch die Beigabe im frischen Komposthaufen. Im Gegensatz zu Kompost wird der Kohlenstoff von Pflanzenkohle beim Einbringen in den Boden kaum zu CO2 umgewandelt. Dadurch kann der Einsatz von Pflanzenkohle unter bestimmten Bedingungen zur CO2-Bindung beitragen und die Humusbildung unterstützen.&nbsp;</p> <p>Bei der <strong>Herstellung von Pflanzenkohle</strong> können Luftschadstoffe wie Feinstaub und Kohlenmonoxid, aber auch klimaschädliches Methan entstehen. Ein sachgemäßer Umgang reduziert diese Emissionen weitestgehend; deshalb sollten Herstellervorgaben unbedingt eingehalten werden. Beim Kauf von Pflanzenkohle ist es wichtig auf zertifizierte Produkte zu achten. Denn bei unsachgemäßer Herstellung können neben erhöhten Emissionen auch Grenzwerte für Schadstoffe in der Pflanzenkohle überschritten werden, die sich dann permanent im Boden befinden.</p> <p><strong>Siegel beachten:</strong> Kaufen Sie für die Anwendung im Garten nur Pflanzenkohle, die mit dem EBC-Siegel zertifiziert ist. Das European Biochar Certificate (EBC) legt sowohl Anforderungen an das Ausgangsmaterial als auch Grenzwerte für einzelne Schadstoffe in der Pflanzenkohle sowie Anforderungen an die herstellenden Anlagen fest. Dadurch ist sichergestellt, dass die Pflanzenkohle bei der Herstellung und Anwendung als Bodenzusatz den allgemeinen Umweltanforderungen entspricht. Für die Anwendung im Boden sind die Klassen EBC-FutterPlus, EBC-AgroBio und EBC-Agro zugelassen. Die Herstellung der Pflanzenkohle erfolgt in modernen Pyrolyseanlagen. Gegenüber handwerklichen Herstellungsmethoden bietet dies den Vorteil, dass der Pyrolyseprozess technisch kontrolliert und gesteuert werden kann. Zudem können auch die "⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nebenprodukte">Nebenprodukte</a>⁠" (Pyrolyseöle, Pyrolysegase und Abwärme) genutzt werden. Dadurch haben moderne Pyrolyseanlagen einen höheren Wirkungsgrad und die Schadstoffgehalte in der Abluft und in der Pflanzenkohle liegen unter den Grenzwerten.</p> <p><strong>Dauerhafte CO2-Bindung durch Zusatzzertifikate:</strong> Pflanzenkohle kann langfristig CO₂ speichern. Im Rahmen der freiwilligen CO2-Kompensation können entsprechende Projekte unterstützt werden. Hierfür gibt es Plattformen, die nicht nur die Qualität der Pflanzenkohle (EBC-Siegel), sondern auch die nicht-rückholbare Ausbringung zertifizieren. Das ist für den Klimaschutznutzen wichtig, da Pflanzenkohle prinzipiell auch verbrannt werden kann, so dass der Kohlenstoff wieder vollständig als CO2 entweichen würde.</p> <p>Bei eigener Herstellung <strong>an Herstellerempfehlungen halten</strong>: Wenn Sie Pflanzenkohle selbst herstellen möchten, sollten Sie sich vorab intensiv mit dem Herstellungsprozess und der richtigen Praxis vertraut machen. Das Ithaka Institut in der Schweiz bietet z. B. entsprechende Hintergrundinformationen und eine <a href="https://www.ithaka-institut.org/de/ct/109-Bedienungsanleitung%20">Bedienungsanleitung</a>&nbsp;an. Am besten lassen Sie sich den Herstellungsprozess von erfahrenen Personen zeigen. So schaffen Sie die Voraussetzungen, dass Sie nicht nur eine möglichst große Ausbeute, sondern auch eine Pflanzenkohle mit guter Qualität und geringer Schadstoffbelastung erhalten. Denn auch wenn das Grundprinzip einfach ist und seit Jahrtausenden praktiziert wird, kann man aus Umweltsicht einiges falsch machen. Statt eines korrekt ablaufenden Verkohlungsprozesses kann ein qualmendes Lagerfeuer mit unnötiger Schadstoffbelastung das Resultat sein.</p> <p><strong>Folgende Punkte sind für eine gute Verkohlung besonders entscheidend:</strong></p> <ul> <li><strong>Geeignetes Gefäß:</strong> Sie benötigen ein geeignetes Gefäß, das u.a. eine gute Verbrennung der austretenden Brenngase ermöglicht und den Anforderungen z. B. bei der Ablöschung des Feuers standhält (Korrosionsschutz).</li> <li><strong>Geeignetes Ausgangsmaterial:</strong> Verwenden Sie unbehandeltes Holz, das gut getrocknet und relativ homogen im Durchmesser ist und vor Regen geschützt gelagert wurde. Dadurch ist sichergestellt, dass es nicht zu einer Anreicherung von Schadstoffen in der Pflanzenkohle kommt. In der Regel wird Schnittgut von Ziergehölzen oder Obstbäumen verwendet, was schlecht kompostierbar ist. Verwenden Sie keinen frischen Grünschnitt, Blätter oder nährstoffreiche Ausgangsmaterialien. Diese sollten kompostiert oder in die Biotonne gegeben werden.</li> <li><strong>Stetige Prozessführung:</strong> Es sollten immer nur dünne Holzschichten aufgelegt werden, wenn die oberste Schicht zu veraschen beginnt. Das erfordert eine kontinuierliche Betreuung und Beobachtung des Vorgangs.</li> <li><strong>Zügiger Anzündvorgang von oben:</strong> Das Anzünden sollte von oben mit geeigneten und möglichst pflanzlichen oder naturnahen Anzündhilfen (z.B. wachsgetränkter Holzwolle) erfolgen, um die Rauchentwicklung gering zu halten.</li> <li><strong>Ablöschen von unten:</strong> Nach dem Herstellen der letzten Schicht Pflanzenkohle muss diese (wenn möglich von unten) abgelöscht werden, um den Kohleausbrand zu stoppen.</li> <li>Es bietet sich an, die abgekühlte Pflanzenkohle auf den Komposthaufen zu geben.&nbsp;</li> </ul> <p>Aufgrund der hohen Anschaffungskosten eignet sich die handwerkliche Herstellung von Pflanzenkohle am ehesten für Gartengemeinschaften wie z. B. Kleingartenvereine. Verschiedene Vereine oder Verbände bieten Seminare oder Informationen hierzu an.</p> <p><strong>Abstand halten:</strong> Bedenken Sie bezüglich der Rauchentwicklung, dass Sie genügend Abstand zu Fenstern und Türen, zu benachbarten Gärten sowie zu brennbaren Objekten (Bäume, Büsche, Häuser, Schuppen) einhalten. Wie bei jedem offenen Feuer sollte mindestens eine Person das Feuer immer im Blick haben, um eingreifen zu können, falls etwas passiert.</p> <p><strong>Entsorgen Sie Grünschnitt fachgerecht:</strong> Kleinere Mengen an Grünschnitt können Sie fachgerecht z.B. über die Biotonne entsorgen oder selber kompostieren. Durch die Untermischung von holzigem Material wird die Durchlüftung und damit der Rotteprozess des Komposts verbessert. Für größere Mengen Grünschnitt bieten Kommunen gesonderte Entsorgungsmöglichkeiten an. Wenn Sie genügend Platz in Ihrem Garten haben, können Sie eine&nbsp;⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/totholz">Totholz</a>⁠(h)ecke anlegen. Sie schaffen damit einen wichtigen Lebens- und Rückzugsraum u.a. für Kleingetier wie Kröten und Eidechsen sowie für viele Insekten.&nbsp;</p> <p><strong>Was Sie noch tun können:&nbsp;</strong></p> <ul> <li>Bevorzugen Sie beim Kauf von Pflanzenkohle Anbieter aus Ihrer Nähe.</li> <li>Beachten Sie unsere Tipps zu&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/garten-freizeit/lagerfeuer-feuerschalen">Feuerschalen</a>,&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/heizen-bauen/kaminofen">Kaminöfen</a>,&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/elektrogeraete/gartenhaecksler">Gartenhäckslern</a> und&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/garten-freizeit/kompost-eigenkompostierung">Kompost</a>.&nbsp;</li> </ul> Hintergrund <p><strong>Umweltsituation:</strong>&nbsp;Pflanzenkohle stellt eine Option zur Entnahme von CO2 aus der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> ("Removal") und zur langfristigen Speicherung von Kohlenstoff dar, wenn sichergestellt werden kann, dass sie nicht verbrannt wird. Die Pflanzenkohle wird durch Pyrolyse, also Verkohlung von&nbsp;⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/biomasse">Biomasse</a> (z. B. Holz)&nbsp;⁠hergestellt.</p> <p>Dabei entstehen – neben der Pflanzenkohle – auch unerwünschte Abgase und Schadstoffe wie Kohlenmonoxid, Feinstaub und Kohlenwasserstoffe. Dem Nutzen für das&nbsp;⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a>⁠ stehen demnach Risiken wie die Belastung der Böden, der Luft und des Grundwassers mit Schadstoffen gegenüber. Vor allem durch Fehlbedienung kann es zu einer ungewollten Qualm-Entwicklung und zu unnötiger Schadstoffbelastung der Pflanzenkohle mit Polyzyklisch Aromatischen Kohlenwasserstoffen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pak-0">PAK</a>) kommen. Daher ist es aus Umweltsicht besonders wichtig, hohe Anforderungen bezüglich des Ausgangsmaterials, der Herstellung als auch in Bezug auf die Ausbringung in Böden zu legen.&nbsp;</p> <p><strong>Gesetzeslage:&nbsp;</strong>Pflanzenkohle ist in der EU als Bodenhilfsstoff zugelassen. Die detaillierten Voraussetzungen und Anforderungen sind in der EU-Düngemittelverordnung (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/HTML/?uri=CELEX:02019R1009-20230316#tocId413%20">EU-Verordnung 2019/1009</a>) geregelt.</p> </p><p> Was Sie bei Pflanzenkohle beachten sollten <ul> <li>Achten Sie bei Pflanzenkohle auf eine anerkannte Zertifizierung, beispielsweise durch das European Biochar Certificate (EBC). Dies garantiert, dass Schadstoffgehalte geprüft und Grenzwerte eingehalten werden.</li> <li>Wenn Sie selbst Pflanzenkohle herstellen wollen, nutzen Sie dafür geeignete Behälter und halten Sie sich streng an die Herstellervorgaben, um gesundheitsschädliche Emissionen gering zu halten.</li> <li>Geben Sie Gehölzschnitt in die öffentliche Grünschnittabfuhr oder legen Sie nach Möglichkeit Totholzhecken in ihrem Garten an.</li> </ul> </p><p> Gewusst wie <p>Pflanzenkohle entsteht durch die unvollständige Verbrennung ("Verkohlung" bzw. "Pyrolyse") von Pflanzenmaterial wie z. B. Gehölzschnitt. Durch ihre poröse Struktur und ihre große innere Oberfläche kann sie Wasser und Nährstoffe speichern und Schadstoffe binden, d.h. die Wasser- und Nährstoffspeicherkapazität des Bodens wird durch Einbringung von Pflanzenkohle erhöht.&nbsp; Allerdings enthält Pflanzenkohle selbst kaum pflanzenverfügbare Nährstoffe. Sie muss in einem weiteren Schritt mit Nährstoffen beladen werden, z.B. durch die Beigabe im frischen Komposthaufen. Im Gegensatz zu Kompost wird der Kohlenstoff von Pflanzenkohle beim Einbringen in den Boden kaum zu CO2 umgewandelt. Dadurch kann der Einsatz von Pflanzenkohle unter bestimmten Bedingungen zur CO2-Bindung beitragen und die Humusbildung unterstützen.&nbsp;</p> <p>Bei der <strong>Herstellung von Pflanzenkohle</strong> können Luftschadstoffe wie Feinstaub und Kohlenmonoxid, aber auch klimaschädliches Methan entstehen. Ein sachgemäßer Umgang reduziert diese Emissionen weitestgehend; deshalb sollten Herstellervorgaben unbedingt eingehalten werden. Beim Kauf von Pflanzenkohle ist es wichtig auf zertifizierte Produkte zu achten. Denn bei unsachgemäßer Herstellung können neben erhöhten Emissionen auch Grenzwerte für Schadstoffe in der Pflanzenkohle überschritten werden, die sich dann permanent im Boden befinden.</p> <p><strong>Siegel beachten:</strong> Kaufen Sie für die Anwendung im Garten nur Pflanzenkohle, die mit dem EBC-Siegel zertifiziert ist. Das European Biochar Certificate (EBC) legt sowohl Anforderungen an das Ausgangsmaterial als auch Grenzwerte für einzelne Schadstoffe in der Pflanzenkohle sowie Anforderungen an die herstellenden Anlagen fest. Dadurch ist sichergestellt, dass die Pflanzenkohle bei der Herstellung und Anwendung als Bodenzusatz den allgemeinen Umweltanforderungen entspricht. Für die Anwendung im Boden sind die Klassen EBC-FutterPlus, EBC-AgroBio und EBC-Agro zugelassen. Die Herstellung der Pflanzenkohle erfolgt in modernen Pyrolyseanlagen. Gegenüber handwerklichen Herstellungsmethoden bietet dies den Vorteil, dass der Pyrolyseprozess technisch kontrolliert und gesteuert werden kann. Zudem können auch die "⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nebenprodukte">Nebenprodukte</a>⁠" (Pyrolyseöle, Pyrolysegase und Abwärme) genutzt werden. Dadurch haben moderne Pyrolyseanlagen einen höheren Wirkungsgrad und die Schadstoffgehalte in der Abluft und in der Pflanzenkohle liegen unter den Grenzwerten.</p> <p><strong>Dauerhafte CO2-Bindung durch Zusatzzertifikate:</strong> Pflanzenkohle kann langfristig CO₂ speichern. Im Rahmen der freiwilligen CO2-Kompensation können entsprechende Projekte unterstützt werden. Hierfür gibt es Plattformen, die nicht nur die Qualität der Pflanzenkohle (EBC-Siegel), sondern auch die nicht-rückholbare Ausbringung zertifizieren. Das ist für den Klimaschutznutzen wichtig, da Pflanzenkohle prinzipiell auch verbrannt werden kann, so dass der Kohlenstoff wieder vollständig als CO2 entweichen würde.</p> <p>Bei eigener Herstellung <strong>an Herstellerempfehlungen halten</strong>: Wenn Sie Pflanzenkohle selbst herstellen möchten, sollten Sie sich vorab intensiv mit dem Herstellungsprozess und der richtigen Praxis vertraut machen. Das Ithaka Institut in der Schweiz bietet z. B. entsprechende Hintergrundinformationen und eine <a href="https://www.ithaka-institut.org/de/ct/109-Bedienungsanleitung%20">Bedienungsanleitung</a>&nbsp;an. Am besten lassen Sie sich den Herstellungsprozess von erfahrenen Personen zeigen. So schaffen Sie die Voraussetzungen, dass Sie nicht nur eine möglichst große Ausbeute, sondern auch eine Pflanzenkohle mit guter Qualität und geringer Schadstoffbelastung erhalten. Denn auch wenn das Grundprinzip einfach ist und seit Jahrtausenden praktiziert wird, kann man aus Umweltsicht einiges falsch machen. Statt eines korrekt ablaufenden Verkohlungsprozesses kann ein qualmendes Lagerfeuer mit unnötiger Schadstoffbelastung das Resultat sein.</p> <p><strong>Folgende Punkte sind für eine gute Verkohlung besonders entscheidend:</strong></p> <ul> <li><strong>Geeignetes Gefäß:</strong> Sie benötigen ein geeignetes Gefäß, das u.a. eine gute Verbrennung der austretenden Brenngase ermöglicht und den Anforderungen z. B. bei der Ablöschung des Feuers standhält (Korrosionsschutz).</li> <li><strong>Geeignetes Ausgangsmaterial:</strong> Verwenden Sie unbehandeltes Holz, das gut getrocknet und relativ homogen im Durchmesser ist und vor Regen geschützt gelagert wurde. Dadurch ist sichergestellt, dass es nicht zu einer Anreicherung von Schadstoffen in der Pflanzenkohle kommt. In der Regel wird Schnittgut von Ziergehölzen oder Obstbäumen verwendet, was schlecht kompostierbar ist. Verwenden Sie keinen frischen Grünschnitt, Blätter oder nährstoffreiche Ausgangsmaterialien. Diese sollten kompostiert oder in die Biotonne gegeben werden.</li> <li><strong>Stetige Prozessführung:</strong> Es sollten immer nur dünne Holzschichten aufgelegt werden, wenn die oberste Schicht zu veraschen beginnt. Das erfordert eine kontinuierliche Betreuung und Beobachtung des Vorgangs.</li> <li><strong>Zügiger Anzündvorgang von oben:</strong> Das Anzünden sollte von oben mit geeigneten und möglichst pflanzlichen oder naturnahen Anzündhilfen (z.B. wachsgetränkter Holzwolle) erfolgen, um die Rauchentwicklung gering zu halten.</li> <li><strong>Ablöschen von unten:</strong> Nach dem Herstellen der letzten Schicht Pflanzenkohle muss diese (wenn möglich von unten) abgelöscht werden, um den Kohleausbrand zu stoppen.</li> <li>Es bietet sich an, die abgekühlte Pflanzenkohle auf den Komposthaufen zu geben.&nbsp;</li> </ul> <p>Aufgrund der hohen Anschaffungskosten eignet sich die handwerkliche Herstellung von Pflanzenkohle am ehesten für Gartengemeinschaften wie z. B. Kleingartenvereine. Verschiedene Vereine oder Verbände bieten Seminare oder Informationen hierzu an.</p> <p><strong>Abstand halten:</strong> Bedenken Sie bezüglich der Rauchentwicklung, dass Sie genügend Abstand zu Fenstern und Türen, zu benachbarten Gärten sowie zu brennbaren Objekten (Bäume, Büsche, Häuser, Schuppen) einhalten. Wie bei jedem offenen Feuer sollte mindestens eine Person das Feuer immer im Blick haben, um eingreifen zu können, falls etwas passiert.</p> <p><strong>Entsorgen Sie Grünschnitt fachgerecht:</strong> Kleinere Mengen an Grünschnitt können Sie fachgerecht z.B. über die Biotonne entsorgen oder selber kompostieren. Durch die Untermischung von holzigem Material wird die Durchlüftung und damit der Rotteprozess des Komposts verbessert. Für größere Mengen Grünschnitt bieten Kommunen gesonderte Entsorgungsmöglichkeiten an. Wenn Sie genügend Platz in Ihrem Garten haben, können Sie eine&nbsp;⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/totholz">Totholz</a>⁠(h)ecke anlegen. Sie schaffen damit einen wichtigen Lebens- und Rückzugsraum u.a. für Kleingetier wie Kröten und Eidechsen sowie für viele Insekten.&nbsp;</p> <p><strong>Was Sie noch tun können:&nbsp;</strong></p> <ul> <li>Bevorzugen Sie beim Kauf von Pflanzenkohle Anbieter aus Ihrer Nähe.</li> <li>Beachten Sie unsere Tipps zu&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/garten-freizeit/lagerfeuer-feuerschalen">Feuerschalen</a>,&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/heizen-bauen/kaminofen">Kaminöfen</a>,&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/elektrogeraete/gartenhaecksler">Gartenhäckslern</a> und&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/garten-freizeit/kompost-eigenkompostierung">Kompost</a>.&nbsp;</li> </ul> </p><p> Hintergrund <p><strong>Umweltsituation:</strong>&nbsp;Pflanzenkohle stellt eine Option zur Entnahme von CO2 aus der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> ("Removal") und zur langfristigen Speicherung von Kohlenstoff dar, wenn sichergestellt werden kann, dass sie nicht verbrannt wird. Die Pflanzenkohle wird durch Pyrolyse, also Verkohlung von&nbsp;⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/biomasse">Biomasse</a> (z. B. Holz)&nbsp;⁠hergestellt.</p> <p>Dabei entstehen – neben der Pflanzenkohle – auch unerwünschte Abgase und Schadstoffe wie Kohlenmonoxid, Feinstaub und Kohlenwasserstoffe. Dem Nutzen für das&nbsp;⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a>⁠ stehen demnach Risiken wie die Belastung der Böden, der Luft und des Grundwassers mit Schadstoffen gegenüber. Vor allem durch Fehlbedienung kann es zu einer ungewollten Qualm-Entwicklung und zu unnötiger Schadstoffbelastung der Pflanzenkohle mit Polyzyklisch Aromatischen Kohlenwasserstoffen (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pak-0">PAK</a>) kommen. Daher ist es aus Umweltsicht besonders wichtig, hohe Anforderungen bezüglich des Ausgangsmaterials, der Herstellung als auch in Bezug auf die Ausbringung in Böden zu legen.&nbsp;</p> <p><strong>Gesetzeslage:&nbsp;</strong>Pflanzenkohle ist in der EU als Bodenhilfsstoff zugelassen. Die detaillierten Voraussetzungen und Anforderungen sind in der EU-Düngemittelverordnung (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/HTML/?uri=CELEX:02019R1009-20230316#tocId413%20">EU-Verordnung 2019/1009</a>) geregelt.</p> </p><p>Informationen für...</p>

Gross N transformations and N2O fluxes in biochar-amended soils

Recently, the application of biochar to soils has been discussed as a win-win-win strategy to improve soil fertility, sequester carbon, reduce greenhouse gas (GHG) emissions, and to enable CO2-negative energy production from renewable feedstock. First results suggest that biochar application affects the N transformations in the soil - The interactions between biochar and soil N transformations are still poorly understood. The aim of this project is to quantify the simultaneously occurring gross N transformations and sources of N2O fluxes in soils after biochar application. The methodology developed by C. Müller and established at the Department of Plant Ecology (15N labeling-tracing-modeling) (2-5) will be used to investigate the effect of biochar on soil N dynamics. Three 15N-tracing studies will be conducted to evaluate the short-term, intermediate and longer-term effects of biochar on N dynamics: (1) a study using 15N-labelled biochars (adapt technique for biochar); (2) a study examining intermediateterm effects in a biochar-hydrochar field study that started in April 2011 at the Dept. of Plant Ecology, and (3) a study in an European field experiment where fully randomized biochar plots were installed in 2009. The study is designed in such a way that Bachelor- and Master studies will address certain aspects in support of the main study. A process-based understanding of the soil N dynamics is key to evaluate if biochar may be a suitable global-change mitigation tool.

Rekonstruktion der Terra Preta-Genese mittels molekularer Biomarker und ihrer substanzspezifischen Stabilisotopenverhältnisse

In Amazonien dominieren nährstoffarme Oxisole und Ultisole, die nur schwer nachhaltig nutzbar sind. Innerhalb dieser Bodenlandschaft kommen allerdings aufgrund langandauernder anthropogener Nutzung durch präkolumbische Indianer tiefhumose, nachhaltig bewirtschaftbare Böden vor. Unsere bisherigen Untersuchungen belegen, dass die hohen und stabilen Humusvorräte dieser Böden maßgeblich auf pyrogenen Kohlenstoff zurückzuführen sind. Ungeklärt ist bisher die Herkunft ihrer hohen Nährstoffgehalte (bes. N, P, Ca, Mg). Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es deshalb, durch die kleinräumige Analyse von Biomarkern und ihrer Stabilisotopenverhältnisse sowie von P-Bindungsformen Hinweise auf die Terra Preta-Genese zu bekommen. Insbesondere soll zwischen dem Eintrag menschlicher und tierischer Exkremente sowie zwischen aquatischer und terrestrischer Biomasse unterschieden werden. Von den Ergebnissen der Untersuchungen erwarte ich gezielte Aussagen über die Anreicherung der Terra Preta-Böden mit Nährstoffen sowie die Heterogenität der Eintragspfade.

Release of hexavalent chromium from ore processing residues and the potential of biochar for chromium immobilization in polluted soils

Chromium (Cr) is introduced into the environment by several anthropogenic activities. A striking ex-ample is the area around Kanpur in the Indian state of Uttar Pradesh, where large amounts of Cr-containing wastes have been recently illegally deposited. Hexavalent Cr, a highly toxic and mobile contaminant, is present in significant amounts in these wastes, severely affecting the quality of sur-roundings soils, sediments, and ground waters. The first major goal of this study is to clarify the solid phase speciation of Cr in these wastes and to examine its leaching behavior. X-ray diffraction and synchrotron-based X-ray absorption spectroscopy techniques will be employed for quantitative solid phase speciation of Cr. Its leaching behavior will be studied in column experiments performed at un-saturated moisture conditions with flow interruptions simulating monsoon rain events. Combined with geochemical modeling, the results will allow the evaluation of the leaching potential and release kinetics of Cr from the waste materials. The second major goal is to investigate the spatial distribution, speciation, and solubility of Cr in the rooting zone of chromate-contaminated soils surrounding the landfills, and to study the suitability of biochar as novel soil amendment for mitigating the deleterious effects of chromate pollution. Detailed field samplings and laboratory soil incubation studies will be carried out with two agricultural soils and biochar from the Kanpur region.

Biokohle

Zurzeit ist die 'Biokohle' in aller Munde, und diese wird als Wunderstoff zur Steigerung und Stabilisierung der Bodenqualität angesehen. Eigene Modellversuche mit drei verschiedenen Böden ergaben, dass die Kohlen, bis auf eine Hydro-Thermal-Kohle (HTC) aus Eichenästen, recht stabil im Boden sind und dass diese dazu beitragen können, den Kohlenstoff im Boden zu sequenzieren. Die vielfach geäußerte Vorstellung, dass eine Biokohleapplikation die spezifische Adsorption von Phosphat reduziert, konnten wir in unseren Untersuchungen nicht bestätigen. Auf drei Standorten wird die Wirkung von Biokohle aus Holzhackschnitzel-Siebresten auf einer Löss-Parabraunerde in Rauischholzhausen, einem Sandboden in Groß-Gerau und einem Alluvium in Gießen in Feldversuchen geprüft. Die Versuche begannen im Frühjahr 2012 bzw. im Herbst 2012. Es hat den Anschein, dass die Biokohle die N-Effizienz zu Silomais aus der Löss-Parabraunerde zu fördern scheint, da die Erträge in den Varianten mit Biokohle über denen ohne Biokohle lagen. Auf dem Sandboden und auch auf dem Alluvium förderet die Biokohleapplikation weder von 15 noch von 30 t/ha den Ertrag von Körnermais, Winterweizen oder Sommergerste. Die Wassernutzung wurde auf dem Sandboden nicht durch Biokohle gefördert. Verbessert wurde aber die Nitratretention durch Biokohle. Um diese Mechanismen von Biokohle besser zu verstehen, untersucht Christian Koch in seiner von der Deutschen Bundesstiftung-Umwelt (DBU) geförderten Promotion, inwieweit durch verschiedene Herstellungstemperaturen die Eigenschaften von Biokohlen aus Fichtenrestholz, Landschaftspflegeheu und Nusshäutchen von Haselnuss beeinflusst werden. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Karbonisierungstemperatur die Sorption von Huminsäuren beeinflusst. Dagegen haben die Karbonisierungstemperaturen keinen Einfluss auf die von uns durchgeführten Versuche zur Nitratretention und Kationenaustauschkapazität (= Bariumsorption).

Klimakammer (Phytotron)

Die beantragte Klimakammer wird im Rahmen des vom MWFK Brandenburg seit 2009 geförderten Verbund-Forschungsvorhabens BIOBRA und zukünftiger Forschungsvorhaben eingesetzt. In BIOBRA arbeitet eine interdisziplinäre Forschergruppe von grundlagenorientierten Nachwuchswissenschaftlern/lnnen des MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam (Prof. Dr. M. Antonietti) und angewandten Wissenschaftlern/Innen der FH Eberswalde (Prof. Dr. Murach) zusammen. Durch die Verschneidung der innovativen Forschungsbereiche der hydrothermalen Karbonisierung (HTC-Forschung des Prof. Antonietti 2008 ausgezeichnet mit dem 'ERC Advanced Grant' der EU) und der Agrarholzproduktion (BMBF-Verbund-Forschungsvorhaben DENDROM des Prof. Murach 2007 in die BMBF-Hightechstrategie aufgenommen) soll der Einsatz der durch hydrothermale Karbonisierung aus Abfallstoffen gewonnenen 'Biokohle' zur Bodenverbesserung (Nährstoff- und Wasserspeicherung) degradierter Standorte und zur C-Sequestrierung am Beispiel der Agrarholzproduktion (Anbau schnellwachsender Baumarten im Kurzumtrieb) untersucht werden.Durch dieses Projekt wird die Agrarholzforschung der FH Eberswalde um einen experimentellen Ansatz erweitert, mit dem sie einen Beitrag zu den neuen, internationalen Forschungsschwerpunkten 'Biochar' / 'Black Carbon' / 'Terra Preta' leisten kann.Die Klimakammer soll Schnelltests zur Optimierung der verschiedenen Biokohlen als Bodenzusatzstoff für Pappel- und Weidenstecklingen unter standardisierten Umweltbedingungen ermöglichen.

Farm4More - Innovative Landbewirtschaftung zur Minderung der Emissionen und Förderung der ländlichen Entwicklung - EU-LIFE Projektteil der HBLFA Raumberg-Gumpenstein (Farm4More_HBLFA R-G)

Zielsetzung: Aktuell werden die Themen 'Proteinversorgung', 'Eiweißbilanz', 'Emissionen aus der Tierhaltung' in der Land- und Lebensmittelwirtschaft stark diskutiert. Ergebnisse von Studien bzw. Vorarbeiten zeigen (siehe auch Literatur): a) dass die Gewinnung von Aminosäuren bzw. Eiweißkonzentraten aus Grünlandbeständen einen wertvollen Beitrag zur Eiweißversorgung von Monogastriern leisten kann; b) durch Zufütterung von Bio-Kohle dien Emissionen aus der Tierhaltung reduziert werden können. Im Life-Projekt wird zur Erzeugung von Eiweißkonzentraten aus Silagepresssaft eine Pilotanlage errichtet werden. In den Projektteilen der HBLFA Raumberg-Gumpenstein werden die Produkte daraus hinsichtlich Fütterungstauglichkeit (Eiweißkonzentrat bei Geflügel, Presskuchen bei Milchkühen) geprüft werden. Darüber hinaus wird auch das Emissionsminderungspotenzial von Bio-Kohle untersucht. Folgende Detailuntersuchungen werden an der HBLFA durchgeführt: - Futterqualitätsbewertung und Wieder-Siliereignung von Presskuchen aus Leguminosen-Grassilagen (e.g. Rotklee- und Rotklee-Grassilage) (Reinhard Resch et al., Georg Terler et al.) - Bio-Milchviehversuch mit Presskuchen aus Kleegrassilage (Andreas Steinwidder et al.) - Hühnermastversuch mit Aminosäurekonzentrat aus Silagepresssaft (Eduard Zentner und Michael Kropsch et al.). - Einsatz von Biokohle zur Reduktion der Treibhausgasemissionen aus der Milchviehhaltung (Georg Terler et al.) - Hühnermastversuch mit Biokohle zur Reduktion der Emissionen (Eduard Zentner und Michael Kropsch et al.) Bedeutung des Projekts für die Praxis: Die Themen 'Proteinversorgung', 'Eiweißbilanz', 'Emissionen aus der Tierhaltung' sind derzeit in der Landwirtschaft von zentraler Bedeutung. Erste Ergebnisse von Studien bzw. Vorarbeiten zeigen: a) dass die Gewinnung von Aminosäuren bzw. Eiweißkonzentraten aus Grünlandbeständen einen wertvollen Beitrag zur Eiweißversorgung von Monogastriern leisten kann; b) durch Zufütterung von Bio-Kohle dien Emissionen aus der Tierhaltung reduziert werden können. Im Life-Projekt wird zur Erzeugung von Eiweißkonzentraten aus Silagepresssaft eine Pilotanlage errichtet werden. In den Projektteilen der HBLFA werden die Produkte daraus hinsichtlich Fütterungstauglichkeit (Eiweißkonzentrat bei Geflügel, Presskuchen bei Milchkühen) geprüft werden. Darüber hinaus wird auch das Emissionsminderungspotenzial von Bio-Kohle untersucht. Das Interesse an diesen innovativen Verfahren ist in der Praxis, Beratung und Lehre groß. Das Projekt wurde auf europäischer Ebene als sehr innovativ und erfolgversprechend eingestuft und dementsprechend genehmigt.

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