Forscher wollen „Pflanzenkohle“ zur Bekämpfung des Klimawandels einsetzen

Eine neue Forschungsübersicht legt nahe, dass die naturbasierte Technologie Biokohle – ein kohlenstoffreiches Material – ein wichtiges Instrument für den Einsatz in der Landwirtschaft sein könnte, um zur Eindämmung des Klimawandels beizutragen.

Biokohle – eine holzkohleartige, poröse Substanz – wird durch Pyrolyse hergestellt, einem Prozess, bei dem organisches Material in einer sauerstoffarmen Umgebung erhitzt wird, und wird seit langem in der Pflanzenproduktion als Bodenverbesserungs- oder Kohlenstoffbindungsmittel eingesetzt. In den letzten Jahren konnten Forscher aufgrund ihrer einzigartigen physikalischen Struktur und ihrer vielfältigen landwirtschaftlichen und ökologischen Vorteile ein wieder gestiegenes Interesse an der Technologie feststellen.

Aus diesen Gründen verdient das Potenzial von Pflanzenkohle, große Mengen an Treibhausgasen aus der Atmosphäre zu entfernen, neu bewertet zu werden, sagte Raj Shrestha, Hauptautor der Studie und wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Gartenbau und Nutzpflanzenwissenschaften an der Ohio State University.

„Wenn Landwirte ihre Pflanzen anbauen, bringen sie Dünger und/oder Mist aus und verwenden verschiedene Maschinen, um den Boden zu bearbeiten“, sagte Shrestha. „Dabei entstehen Treibhausgase, die in die Atmosphäre gelangen.“

Doch Landwirte könnten diese Auswirkungen abmildern, indem sie Pflanzenkohle auf ihren Feldern ausbringen, heißt es in dem kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlichten Artikel Zeitschrift für Umweltqualität.

„Wenn wir die Landwirte davon überzeugen können, dass die Umwandlung von Biomasse in Pflanzenkohle gut für die langfristige Nachhaltigkeit der Böden, der Wirtschaft und der Umwelt ist, dann werden wir eine breite Akzeptanz dieser Technologie erleben können“, sagte Shrestha.

Die Forscher überprüften mehr als 200 weltweit durchgeführte Feldstudien, in denen die Auswirkungen des Einsatzes von Biokohle in der Landwirtschaft auf die Emissionen von Lachgas, Methan und Kohlendioxid untersucht wurden – wärmespeichernde Gase, die zu einer Erwärmung der Erdatmosphäre führen.

Das Team stellte fest, dass die Menge an Pflanzenkohle im Boden unterschiedliche Auswirkungen auf die lokalen Treibhausgasemissionen hat, die von einem Rückgang bis zu einem Anstieg und in einigen Fällen sogar keiner Veränderung reichen. Aber im Allgemeinen stellte das Team fest, dass der Einsatz von Pflanzenkohle auf dem Feld die Menge an Lachgas in der Luft um etwa 18 % und die Methanmenge um 3 % senkte.

Biokohle allein war ebenfalls nicht wirksam bei der Reduzierung der Kohlendioxidemissionen, half aber in Kombination mit handelsüblichem Stickstoffdünger oder anderen organischen Materialien wie Mist oder Kompost.

„Wir können negative Emissionen in unseren Agrarökosystemen erreichen, indem wir die Kohlenstoffquelle reduzieren und die Kohlenstoffsenke verbessern“, sagte Shrestha. Die Reduzierung der Kohlenstoffquelle der Erde kann durch die Reduzierung der Treibhausgasemissionen unserer Aktivitäten erreicht werden, und die Verbesserung der Kohlenstoffsenke – also die Erhöhung der Fähigkeit der Technologie, mehr Kohlenstoff zu absorbieren, als sie in die Atmosphäre abgibt – kann durch die Erhöhung des Kohlenstoffspeichers im Boden durch Umwandlung langfristig erreicht werden von organischen Abfällen in Biokohle, sagte er.

„Das Gute an Pflanzenkohle ist, dass sie zu beiden Aspekten beiträgt und eine Netto-Negativlandwirtschaft schafft“, sagte Shrestha.

„Wenn Landwirte derzeit Ernterückstände auf dem Feld hinterlassen, werden während des Zersetzungsprozesses nur etwa 10 bis 20 % des Rückstandskohlenstoffs in den Boden zurückgeführt, indem die gleiche Menge an Rückständen in Biokohle umgewandelt und dann auf dem Feld ausgebracht wird „Wir können etwa 50 % dieses Kohlenstoffs in stabilen Kohlenstoffformen speichern.“

Da in den Boden eingebrachter Biokohle-Kohlenstoff auch einige Hundert bis Tausende von Jahren überdauern kann, ist er derzeit eine der vorgeschlagenen besten Bewirtschaftungspraktiken, um negative Emissionen zu erzielen und zu verhindern, dass die Durchschnittstemperatur der Erde auf 1,5 Grad Celsius über dem vorindustriellen Niveau ansteigt .

Laut der Studie sind zwischen 2011 und 2020 die globalen Treibhausgasemissionen gestiegen: Kohlendioxid um etwa 5,6 %, Methan um 4,2 % und Lachgas um 2,7 % – und die Landwirtschaft ist für etwa 16 % dieser Emissionen verantwortlich. Während solche Werte bereits zu irreversiblen Veränderungen im globalen Klimasystem geführt haben, sagte Shrestha, dass zukünftige Schäden verlangsamt werden könnten, indem dazu beigetragen werde, das Ausmaß der Emissionen aus der Land- und Forstwirtschaft einzudämmen.

Doch trotz des Potenzials von Biokohle als Technologie für negative Emissionen und der jüngsten Zunahme der Biokohle-bezogenen Forschung ist es schwierig, Landwirte dazu zu bewegen, sie anzuwenden, teilweise weil sie nicht für eine breite Nutzung kommerzialisiert oder gut beworben wurde, sagte Shrestha.

Um den Landwirten und landwirtschaftlichen Betrieben mehr wissenschaftlich fundierte, praktische Informationen über die Technologie und ihre Vorteile zu liefern, haben viele Gesetzgeber Richtlinien erlassen, mit denen ihre Wirksamkeit bei vielen verschiedenen Bodentypen und Umweltbedingungen untersucht werden soll. Dieses Ziel teilt Shrestha, da das Hauptziel der Übersichtsarbeit seines Teams darin besteht, das Vertrauen der Landwirte in Pflanzenkohle zu stärken, damit sich mehr von ihnen früher für die Einführung entscheiden.