Stoff der tausend Möglichkeiten: Biokohle
Eigentlich ist Biokohle im Holzheizkraftwerk Frauenfeld nur ein Nebenprodukt – aber was für eines. In der Landwirtschaft als Wasser- und Nährstoffspeicher geschätzt, wird ihre positive Wirkung unterdessen sogar in Baumaterialien erprobt. Und weil Biokohle der Atmosphäre dauerhaft CO2 entzieht, ist sie auch im Klimaschutz ein wichtiger Trumpf.
Schwarz, staubig und unscheinbar kommt sie daher. Doch Biokohle ist sehr viel mehr, als es scheint. Das hängt zum einen mit ihrer immensen Oberfläche zusammen: etwa 300 Quadratmeter pro Gramm. Ausserdem ist Kohlenstoff negativ geladen und bindet andere Stoffe fest an sich. Dadurch ist Biokohle ein effektiver Wasser- und Nährstoffspeicher, absorbiert Gerüche und filtert Giftstoffe aus der Umgebung heraus.
Booster für den Boden
Mit diesen Eigenschaften hat Biokohle das Zeug zum Wundermittel. Allein in der Landwirtschaft gibt es zahlreiche Einsatzmöglichkeiten. In den Boden eingebracht, reguliert sie die Feuchtigkeit und gibt gespeicherte Nährstoffe bei Bedarf an die Pflanzen ab. Die Mikroorganismen, die sich gern um die Kohle herum ansiedeln, kurbeln die Humusbildung an. Ausserdem bindet Biokohle Giftstoffe wie Schwermetalle oder Nitrat und verhindert damit, dass sie über die Pflanzen in die Lebensmittel oder mit dem Regen ins Grundwasser gelangen.
«Aber Biokohle ist kein Düngemittel», betont Harald Bier vom Industrieverband European Biochar Industry, «sondern nur ein Träger für Düngemittel.» Es ist wichtig, dass die Kohle mit Nährstoffen angereichert wird, bevor sie in die Erde kommt. Sonst macht sie den Boden ärmer anstatt reicher, weil sie ihm wichtige Stoffe entzieht.
Entsprechend sinnvoll ist eine Kaskadennutzung: Zuerst wird die Biokohle dem Tierfutter beigemischt. Denn sie soll insbesondere Wiederkäuern bei Verdauungsproblemen helfen – ähnlich wie medizinische Aktivkohletabletten beim Menschen. Als Zusatz zum Stalleinstreu reduziert sie nicht nur schlechte Gerüche, auch die Klauenkrankheit tritt seltener auf. Wenn die Kohle dann mit Mist und Gülle aufs Feld kommt, ist sie bereits reich an Nährstoffen.
Altes Wissen neu entdeckt
Biokohle – man spricht auch von Pflanzenkohle oder englisch Biochar – hat nichts mit biozertifizierter Landwirtschaft zu tun, sondern ist nichts anderes als verkohlte Biomasse. Sie besteht bis zu über 90 Prozent aus reinem Kohlenstoff, je nach Ausgangsmaterial. Meist wird Restholz verwendet, das nicht für hochwertige Möbel oder für den Bau eingesetzt werden kann. Möglich wären aber auch trockene Erntereste und Schnittmaterial oder sogar Klärschlamm. Zentral ist die einwandfreie Qualität des Ausgangsmaterials sowie eine professionelle Produktion. Bei Biokohle, die nach den strengen Richtlinien des European Biochar Certificate (EBC) zertifiziert ist, kann eine Belastung durch Schwermetalle oder Giftstoffe ausgeschlossen werden.
Dass Biokohle dem Boden gut tut und die Pflanzen gedeihen lässt, ist keine neue Erkenntnis. «Weltweit haben sich verschiedene Kulturen dieses Wissen zunutze gemacht», weiss Harald Bier. Das bekannteste Beispiel ist die «Terra Preta» (portugiesisch für «schwarze Erde») im Amazonasbecken. So genannte Schwarzerden entstehen auch auf natürliche Weise durch Schwelbrände und eine langsame Verwitterung. Durch das Klima im Amazonasgebiet zersetzt sich organisches Material jedoch extrem schnell und es entsteht keine Humusschicht. Die Ureinwohner Südamerikas haben den fruchtbaren Boden also selbst geschaffen, indem sie über Jahrhunderte Biokohle, Dung und Kompost in die Erde eingearbeitet haben.
So entsteht Biokohle
Wird Holz oder andere Biomasse unter Sauerstoffausschluss bei hohen Temperaturen erhitzt, verbrennt das Material nicht, sondern es entsteht Biokohle. Der Vorgang nennt sich Pyrolyse und entspricht in etwa dem ursprünglichen Köhlern. Anders als früher lassen sich heute die entstehenden Emissionen sowie die Giftstoffe in der Kohle dank hochprofessionellen Pyrolyseanlagen auf ein Minimum reduzieren.
Von besonderem Interesse sind Energieerzeugungsanlagen wie bei Bioenergie Frauenfeld. Hier liegt der Fokus auf der Energiegewinnung. Indem die sich entwickelnden Pyrolysegase in einem hocheffizienten Verbrennungsmotor genutzt werden, gewinnt man Strom und Wärme. Damit wird einerseits der Energiewert von Holz ausgeschöpft, andererseits entsteht als Nebenprodukt hochwertige Biokohle.
Materialforschung brummt
In unseren Breitengraden wird der Nutzen von Biokohle als Bodenverbesserer kritischer gesehen. Die Schweizer Böden sind noch jung, tonhaltig und deshalb von Natur aus relativ fruchtbar. Noch besteht Forschungsbedarf. Eine Übersättigung mit Kohlenstoff aber ist gemäss Harad Bier keine Gefahr. «Die Frage ist eher: Wie viel Biokohle braucht es, um einen wertsteigernden Effekt zu erzielen?» Denn hochwertige Kohle kostet. Und sie ist je länger je mehr gefragt.
Was im Boden und im Tier geht, funktioniert auch anderswo. So wird Biokohle zum Beispiel in der Abwasserreinigung genutzt und in Baumaterialien wie Beton oder Asphalt. Im Verputz verbessert sie die Isolation und das Raumklima von Innenräumen. Sogar in Obstverpackungen kommt sie zum Zug und sorgt dafür, dass Früchte nicht vorschnell überreif werden. «Die positiven Eigenschaften von Biokohle können gezielt an andere Materialien übergeben werden», so Harald Bier. Deshalb werden laufend neue Anwendungsmöglichkeiten entwickelt.
Rettet Biokohle das Klima?
Noch aus einem anderen Grund ist Biokohle seit einigen Jahren in aller Munde: Als CO2-Senke gilt Biokohle als Hoffnungsträger für den Klimaschutz. Wird eine Tonne Kohlenstoff, etwa in Form von Holz, verbrannt, setzt das rund 3.6 Tonnen CO2 frei. Wird das Holz jedoch professionell zu Biokohle verarbeitet, bleibt ein Teil des Kohlenstoffes in der Kohle gespeichert und wird nicht zu CO2 umgewandelt. Damit kann Kohlendioxid dauerhaft aus der Atmosphäre entfernt werden.
Insbesondere Biokohle, die wie in Frauenfeld bei sehr hohen Temperaturen entstehe, sei sehr witterungsbeständig, erklärt Harald Bier. «Wird sie nicht verbrannt, hält sie Jahrtausende, auch wenn sie in den Boden eingebracht oder anderweitig verwendet wird.» Gesamtprojektleiter Stefan Ellenbroek bringt es auf den Punkt: «Bioenergie Frauenfeld produziert nicht nur Strom für 8000 Haushalte sowie Wärme für die Zuckerfabrik und einen Wärmeverbund, sondern bindet dank der Biokohle 9000 Tonnen CO2 pro Jahr.»