Lässt sich das Klima mit Pflanzenkohle retten?

Die Technik dafür haben wir jedenfalls, sie ist also unmittelbar einsetzbar und sogar beliebig skalierbar. Aber warum sollte diese Form der Kohle überhaupt eine Option sein?

Die Photosynthese der Pflanzen bedeutet, dass CO₂ aus der Luft genommen in Sauerstoff und Kohlenstoff aufgespaltet wird. Der Kohlenstoff wird dann für den Aufbau von Holz, Zweigen, Blättern, Zucker oder Wurzeln verwendet, das „Abfallprodukt“ Sauerstoff überlassen uns die Pflanzen freundlicherweise zum Atmen.

Wenn eine Pflanze abstirbt, wird ihr Kohlenstoffgehalt langsam wieder zu CO₂ oxidiert und in die Atmosphäre entlassen. Die Wissenschaft spricht hierbei von dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf. Würde man nun den Pflanzenabfällen ihren Kohlenstoff entziehen und anderweitig speichern, könnte damit das überschüssige anthropogene CO₂ ein Stück weit ausgeglichen werden. Unter Pflanzenabfällen sollen hier zum Beispiel Küchen-, Garten- und Erntereste, Grünschnitt oder Schilf verstanden werden. Alles zusammen birgt ein riesiges Potenzial. Wir reden hier von mehr als 14 Millionen Tonnen Biomasse pro Jahr, die allein in Deutschland anfallen.

Dieser Haufen verrottet weitestgehend ungenutzt oder wird einfach verbrannt, beispielsweise im Rahmen der beliebten Osterfeuer. Der Klimaforscher Wolfgang Lucht hat sich im Rahmen einer Studie mit den Vor- und Nachteilen eines groß angelegten Einsatzes von Pflanzenkohle beschäftigt. Die Pflanzenabfälle können mittels Pyrolyse relativ einfach in Pflanzenkohle umgewandelt werden.

Schon seit mehreren Tausend Jahren wird die Verschwelung von Pflanzenresten unter Sauerstoffabschluss in sogenannten Meilern zur Herstellung von Holzkohle praktiziert. In modernen Pyrolyse-Anlagen wird dabei in kontrollierten Prozessen und Temperaturen über 450 Grad Celsius verhindert, dass polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, also flüchtige Verbindungen, die als krebserregend gelten, entstehen können.

Theoretisch und praktisch wird auf diese Weise eine Kohlenstoffsenke geschaffen, das heißt, mit der Zeit verschwindet ein Teil des CO₂ aus unserer Atmosphäre. Und das ist auch dringend geboten, denn laut UN-Klimarat sollen wir unserer Luft bis 2100 bis zu 1.000 Gigatonnen CO₂ entziehen, wollen wir das 1,5-Grad-Ziel tatsächlich einzuhalten.

Wofür lässt sich Pflanzenkohle nutzbringend verwenden?

Man könnte sie zum Beispiel im Boden verbuddeln. Auf diese Weise gelangt der Kohlenstoff dorthin zurück, wo er vor langer Zeit schon mal war. Erdöl, Erdgas und Kohle sind ja nichts anderes als unterirdisch gelagertes, gepresstes Pflanzenmaterial. Auch Humus besteht aus abgestorbenen Lebewesen, also zu circa 58 Prozent aus Kohlenstoff.

Im 19. Jahrhundert verfügten unsere Böden noch über einen Humusgehalt von bis zu 20 Prozent. Heute enthalten die meisten Äcker höchstens noch zwei Prozent Humus und es wird immer weniger. Dieser Entwicklung begegnen wir mit dem Klimakiller Stickstoffdünger. Er ist deshalb so schädlich, weil für seine Herstellung extrem viel fossile Energie verbraucht wird und überdies Lachgas freigesetzt wird.

Hans-Peter Schmidt aus dem schönen Schweizer Kanton Wallis entdeckte, dass sich Pflanzenkohle beim Kompostieren mit Nährstoffen auflädt. Sein Weinberg jedenfalls produzierte seither ganz besondere Jahrgänge. Daraufhin gründete er das Ithaka-Institut und weitere Tochterinstitute in den USA, Nepal, Ghana und auch in Deutschland.

Schmidt wertete zudem 26 Metastudien aus, in die Erkenntnisse von ungefähr 1.500 Einzelstudien seit dem Jahre 2015 einflossen. Die Ergebnisse sind überwältigend: Pflanzenkohle führt im Durchschnitt zu um ein Fünftel größeren Ernten, das Bodenleben entwickelt sich erfreulich und die Wasserrückhaltefähigkeit und der Humusanteil des Bodens erhöhen sich deutlich. Im Rahmen von Feldversuchen erzielte das Ithaka-Institut in Nepal Ertragssteigerungen von bis zu dem Vierfachen und in Bangladesch immerhin um 70 Prozent, während auf Kuba noch 37 Prozent mehr Ernteerträge drin waren.

Der Biolandwirt Sepp Braun aus Freising erntet Holz auf seinem Ackerbaumstreifen, um daraus Holzhackschnitzel zu machen, die dann in einer Pyrolyseanlage Pflanzenkohle herstellt und zugleich sein Haus beheizt. Die Kohle verfüttert er zum Teil als verdauungsfördernde Maßnahme an seine Milchkühe. Indem die Kühe im Stall schließlich noch auf den Kuhfladen herumtrampeln, tragen sie hilfsbereit zur Fermentation der Kompostiermasse bei. Nach wenigen Monaten werden die Äcker damit gedüngt. Braun besitzt inzwischen 54 Hektar mit einem fünfprozentigen Humusgehalt und schätzungsweise 25 Millionen Regenwürmern.

„Pflanzenkohle goes Mainstream“ lautete im November 2021 das Motto einer Tagung des Fachverbands Pflanzenkohle. Daniel Kray ist Professor an der Hochschule Offenburg und beschäftigt sich mit den Parallelen zwischen Erneuerbaren Energien und Pflanzenkohle. Er erkennt bei Letzterer zurzeit geradezu ein „exponentielles Wachstum“ in den Forschungstätigkeiten. Saskia Kühnhold-Pospischil, die am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme arbeitet, bestätigt, dass das Pyrolyse-Verfahren technisch ausgereift ist und heute bereits vielfältig angewandt wird. Man solle sich aber immer gewahr sein, dass diese Form der Kohlenstoffsenke lediglich ein „ad-on“ darstelle, ohne eine gezielte drastische Reduktion von Treibhausgasen wird es nicht gehen.

Das Ithaka-Institut hat gemeinsam mit anderen Pionieren der Pflanzenkohle das European Biochar Certificate aus der Taufe gehoben. Dieses Gütesiegel bekommen Kohlenstoffsenken nur dann, wenn der Kohlenstoff auch wirklich auf Dauer aus den Stoffkreisläufen verschwindet.

Inzwischen sprießen auf nationaler und internationaler Ebene viele neue Pyrolyseprojekte aus dem Boden. Da werden zum Beispiel im schweizerischen Langenbruck Kaffeeabfälle verkohlt. Es ist geplant, solche Anlagen in Serie zu fertigen, um sie an Kaffeebauern in Brasilien und Vietnam zu liefern.

In Stockholm pflanzt man Straßenbäume in belüftete Gruben, die Schotterbruch und Pflanzenkohle enthalten. Auf diese Weise sind die Bäume widerstandsfähiger gegen Schadstoffe und Wassermangel. In Darmstadt plant der Kommunalbetrieb EAD, jedes Jahr ungefähr 16.000 Tonnen Bioabfälle und Grünschnitt zu verkohlen. Von der Wärme und dem Gas werden die Haushalte profitieren, während die Pflanzenkohle gemäß dem Stockholmer Modell viele Pflanzen der Gärtnereien erblühen lassen wird.

Eine bereits wirtschaftlich laufende Pyrolyse-Anlage wird seit Mai 2021 durch die Städtischen Industriewerke Basel betrieben, indem circa 200 Haushalte mit Wärme versorgt werden und die Pflanzenkohle an Gärtnereien verkauft wird.

An der Freien Universität Berlin (FUB) wird im Tierpark und im Botanischen Garten Pflanzenkohle aus Bioabfällen und Elefantenhaufen hergestellt. Dort versucht man den Weg der Terra preta, eines sehr fruchtbaren Bodens aus dem Amazonasgebiet, nachzubilden.

Aber auch für den Bau von Häusern und Straßen kann Pflanzenkohle Wertvolles leisten, indem beim Beton dessen hohes Maß an Klimafeindlichkeit reduziert wird. Davon gehen jedenfalls die relativ jungen Firmen CarStorCon und Carbon Instead aus. Und das Start-up Made of Air arbeitet daran, bisherige Kunststoffprodukte aus Pflanzenkohle herzustellen.

Auch die Schweizer Firma InfraTrace ist davon überzeugt, dass Asphalt durch die Zugabe von nur fünf Prozent Pflanzenkohle deutlich widerstandsfähiger gemacht werden kann. In der Nähe von Zürich wird von Bioenergie Frauenfeld bald ein Kraftwerk in Betrieb genommen, das mittels Verkohlung von Waldrestholz für ungefähr 8.000 Haushalte Strom produziert, wobei die Wärme in ein Fernwärmenetz eingespeist wird.

Unser Energiebedarf wird maßgeblich von der Sonne gesteuert

Bei allem Respekt für die vielen kreativen Pläne zur Einsparung von Energie als probates Mittel, dem Klimawandel effektiv entgegenzutreten, dürfen wir nicht außer Acht lassen, dass schon immer die Sonne unsere hauptsächliche Energiequelle war. Damit wird jetzt nicht auf die direkte Nutzung des Sonnenlichts wie bei der Photovoltaik abgezielt, sondern vor allem auf die vielen sekundären Folgen einer mehr oder weniger aktiven Sonne. Es liegt doch auf der Hand: Wenn die Sonne die Atmosphäre stärker erwärmt, müssen wir weniger heizen.

Anders als vorhergesagt ist unsere Sonne zurzeit sehr aktiv. Eigentlich haben die Astronomen einen eher ruhigen Zyklus und ein nur mäßiges Maximum erwartet. Doch nun übertreffen die Anzahl der Sonnenflecken und der solare Radioflussindex alle Modellrechnungen, dies zeigen jedenfalls die Daten der amerikanischen Wetter- und Ozeanografiebehörde NOAA.

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Schon in der Schule haben wir gelernt, dass sich die Aktivität der Sonne etwa alle elf Jahre ändert. Verantwortlich dafür sind große konvektive Umwälzströme im Sonneninneren. Äußerlich bemerkbar macht sich dies unter anderem durch eine Zunahme der Zahl der Sonnenflecken, die mit vermehrten Plasmaausbrüchen und Sonnenstürmen (Flares) gekoppelt ist.

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Die ersten Flecken, die den Start des 25. Zyklus ankündigten, traten 2019 in Erscheinung. Zwischen 2024 und 2026 sollte dessen Höhepunkt zu erwarten sein, aber schon jetzt zeichnet sich ab, dass dieser wohl recht intensiv ausfallen wird.

Neben den Sonnenflecken ist es der solare Radiofluxindex, der uns eindeutige Hinweise auf Änderungen der Sonnenaktivität gibt. Beim solaren Flux (spektrale Flussdichte) handelt es sich hier speziell um die Radiostrahlung mit der Wellenlänge 10,7 cm beziehungsweise der Frequenz von 2.800 MHz.

Für den Februar 2022 waren theoretisch 31,5 Sonnenflecken und ein solarer Radiofluxindex von 81,6 Einheiten erwartet worden. Gezählt wurden aber knapp 60 Flecken und die Flux-Messung ergab einen Wert über 109. Die nun zu erwartenden starken Sonnenstürme können unsere Stromnetze, den Funkverkehr oder Navigationssignale beeinflussen. Satelliten könnten dadurch sogar zerstört werden.

SpaceX verlor zum Beispiel schon Anfang Februar 2022 dutzende Geräte. Diese gerieten durch den Impuls eines Sonnensturms aus der Umlaufbahn und verglühten dann in der Atmosphäre.

Die Daten der Modellrechnungen, die als offizielle Vorhersage des Sonnenzyklus gelten, stammen übrigens vom Solar Cycle Prediction Panel. Darin sind unter anderem die NOAA, die International Space Environmental Services und die amerikanische Weltraumagentur NASA vertreten.

Die Diskussion über den Anteil der sich verändernden Sonne am Klimawandel wird jedenfalls schon sehr lange geführt und ist selbstverständlich nicht von der Hand zu weisen. Klimawandel ist eine feste Größe in der gesamten Erdgeschichte und ein Motor der Entwicklung des Lebens auf unserem Planeten. Ihn nur zu verteufeln, trifft im Grunde genommen nicht die Realität. Allein wir Menschen haben verständlicherweise Angst vor wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Folgen für unsere Zivilisation.

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Dieser Beitrag wurde erstmalig am 31.05.2022 erstellt.