Biomasse - Torf - Kohle

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Die Wiege vieler Kohlevorkommen: Torflager

Gibt man gewachsenen Torflagern genügend Zeit und günstige Randbedingungen, z.B. durch Überlagerung mit Gesteinssedimenten, so setzt sich die Verkohlung des Materials immer weiter fort (sog. Inkohlung). In Zeiträumen von Millionen Jahren bilden sich allmählich Braunkohlen bis hin zu Steinkohlen. Der Kohlenstoff liegt dabei aber nach wie vor organo-chemisch gebunden vor und nicht etwa elementar (das wäre Graphit).

Kohlenstoffgehalte (aschefreie Trockenmassen)
(Rest: vorwiegend Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff)

Holz: 50%
Torf: 55% - 60%
Braunkohle: 70% (ca.), gute Qualität
Steinkohle: 80% - 90%
Graphit: 100%

Wegen des zunehmenden Kohlenstoffanteils in der vormaligen Biomasse (Humus) nimmt auch der Heizwert von der ursprünglichen Biomasse über Torf über Braunkohle zu Steinkohle hin immer mehr zu. Die meisten Kohlelager bestehen aus diesen sog. Humuskohlen.

Braunkohle ist Humuskohle

Die heute industriell ausgebeuteten Kohlelager sind aber nicht aus Hochmoortorf entstanden. Dazu ist die Produktionsrate/Biomasseleistung von Torfmoos viel zu gering.

Ausgangsmaterial für die Kohlebildung waren vielmehr höhere Pflanzen bis hin zu Mammutbäumen, die in urzeitlichen Waldmooren in tropischer Umgebung gediehen.

Die Entstehung von Braunkohle durch fortschreitende Humifizierung von pflanzlicher Biomasse hat eine überraschende Konsequenz: Einige der Braunkohle-Vorstufen, bzw. oberflächlich gelagerte, verwitterte Braunkohlelager, weisen einen sehr hohen Gehalt (bis 80%) an Huminsäuren auf und sind als eine Art Superhumus von hohem gärtnerischem und landwirtschaftlichem Wert.

Diese Braunkohlevarianten laufen u.a. unter Bezeichnungen wie:

  • Lignit
  • Leonardit
  • Weichbraunkohle
  • Oxyhumolit (verwitterte Braunkohle, z.B. Böhmischer Kapuzin).

Diese sehr wertvollen Weichbraunkohlen sind oft mit den "normalen" Braunkohlevorkommen zur Energiegewinnung vergesellschaftet. Sie weisen aber einen deutlich geringeren Heizenergiegehalt auf und wurden beim Braunkohleabbau oft als Abraum behandelt! Sie wurden aber gerne von Landwirten der Umgebung von Tagebauen ohne weitere Verarbeitung unmittelbar als Bodenverbesserer auf die Felder gebracht. Huminsäuren mobilisieren im Boden Spurenelemente, wie z.B. bei Eisen, Molybdän, Kupfer etc., durch die Bildung von sog. Chelat-Komplexen und machen sie damit pflanzenverfügbar.

Viele gärtnerische Pflanzenwachstumsförderer arbeiten mit Huminsäuren, (vorzugsweise in Form von Kalium-Humat: K-Humat). Diese gärtnerischen Spezialprodukte werden aber nicht etwa aus frischem Humus gewonnen, sondern industriell aus den genannten speziellen Braun(Humus)kohlen.

Weichbraunkohle wird weltweit bei der Aufwertung humusarmer Böden angewandt, insbesondere auch bei der Erschließung von Wüstenböden.

Auch bei der Herstellung sog. torffreier Blumenerden werden solche Braunkohlevorstufen zur Erhöhung des Gehalts an Huminsubstanzen eingesetzt.

Sollte nun beim Stichwort "Nutzung von Braunkohle" reflexartig der öko-politische Busen beben, so darf trotzdem versucht werden, auf folgende Sachverhalte hinzuweisen: Die für die Bodenverbesserung in Frage kommenden Mengen an Braunkohle haben nichts mit dem gigantischen Materialumsatz für die Energiegewinnung zu tun.

Weiterhin werden bei der agrarischen Anwendung diese speziellen Braunkohlen nicht verbrannt, sondern als Dauerhumus über lange Zeiten im Boden feinverteilt gespeichert. Wenn die agrarische Biomasseproduktion auf vormals kargen Böden durch Zugabe des Kohle- Dauerhumus ausreichend angesprungen ist, dann können ja die Kompostspezialisten auf den Plan treten: Mindestens 10% der Biomasse zurück in die Böden im Sinne einer agrarwirtschaftlichen Nachhaltigkeit.

Pyro- und Pflanzenkohlen

Man hat bereits vor mehr als hundert Jahren frische pflanzliche Biomasse bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen um 200°C und erhöhtem Druck unter Luftabschluss einer beschleunigten Humifizierung und Inkohlung unterworfen und im Schnellverfahren eine Art Dauerhumus hergestellt. Die teilverkohlten Endprodukte können z.B. als Zuschlag bei der Herstellung von Pflanzsubstraten verwendet werden. Diese Materialien weisen je nach Temperaturbehandlung etwas unterschiedliche Verkohlungsgrade auf, was sich in der Praxis aber kaum auswirkt. Wichtiger ist die möglichst feine Darbietungsform, z.B. gemahlen als Pulver.

Wird Biomasse bei noch höheren Temperaturen (ca 350°C bis 1000°C) verschwelt und verkohlt, so entstehen hochporöse Produkte mit wesentlich höheren Kohlenstoffgehalten, die unter Bezeichnungen wie Holz-, Pyro- und Pflanzenkohle laufen. Die Unterschiede zwischen den Varianten sind eher marginal. Bereits landläufige Holzkohle ist mit ihrer hochporösen Struktur beim Gartenbau und der Pflanzenzucht durchaus sehr nützlich. Sie ist ähnlich wie Torf im eigentlichen Sinn kein Dünger (= Nährstoff, der von der Pflanze aufgenommen wird). Sie fördert aber mit ihrer Speicherfähigkeit für Wasser und Luft als Bodenzuschlagstoff eine optimale Nährstoffvermittlung und damit letztlich ein reges Bodenleben und Pflanzenwachstum. Der Verbrauch an Düngemitteln sinkt, der Ertrag steigt.

Sog. Pflanzenkohlen für die agrarische und gärtnerische Anwendung sind u.a. anfallendes Kleinmaterial aus der Grillkohleherstellung. Sie sollen möglichst keine Schwermetallbelastung aufweisen. In gemahlener Form werden sie auch gärtnerischen Spezialerden untergemischt. Durch zusätzliche Beladung mit biochemisch aktiven Huminsubstanzen bzw. mikrobiologischen Kulturen (Stichwort: effektive Mikroorganismen) oder Vermischung mit Kompost kann praktisch jede Holzkohle für eine optimale Bodenfunktion aktiviert werden.

Bereits vor über hundert Jahren wurde in diesem Zusammenhang in der Literatur auf die besondere Qualität von Torfkohle für eine Bodenverbesserung hingewiesen: Torfkohle hat im Unterschied zu normaler Holzkohle bereits bei der einfachen Meiler- oder Retortenherstellung Eigenschaften wie sog. Aktivkohle und ist deswegen wesentlich bioaktiver als "normale" Pyrokohlen.

Superboden Terra Preta

(portugisisch: Schwarze Erde)

Ein Beispiel für eine sehr frühe agrarische Anwendung von Holzkohle ist die "Terra Preta" der prähistorischen Amazonas-Indianer. Diese Menschen hatten intuitiv ein hohes Gespür für die Zusammenhänge von Bodenqualität und Pflanzenzucht. Dies war eine wesentliche Voraussetzung für die Existenz einer relativ großen Bevölkerungszahl bei hoher Siedlungsdichte in einer eher unproduktiven Urwaldumgebung.

Terra preta stellt sich dabei als eine Art Superkompost dar, der sich aus den Siedlungsrückständen der Indianer, bestehend aus Bioabfällen, Fäkalien, Holzkohle und Keramikscherben aus zerbrochenen Gefäßen, entwickelte. Eine besondere Eigenschaft von Terra Preta ist die Selbstvermehrung: Die hervorragenden mikrobiologischen Eigenschaften werden auch auf frisch zugeführte Biomasse übertragen, ähnlich wie beim Sauerteigansatz in der Bäckerei.

Ähnliche Spezialerden mit Holzkohleanteil werden heute auch als "Bodenaktivator" angeboten. Auch wenn die Bioeigenschaften von Terra Preta heute gerne übertrieben werden ("Wundererde"), so stellt sie doch eine nahezu ideale Zusammensetzung im Hinblick auf ein hervorragendes Bodenleben und hochwertigen Pflanzenbau dar: Holzkohle und offenporige Keramik stellen ein organisch-anorganisches Dauersubstratgemisch mit sehr hoher spezifischer Oberfläche und struktureller Stabilität dar.

Insbesondere die molekulare Kopplung von organischen Humusbestandteilen mit anorganischen Komponenten steigert die Effizienz von Stoffumsetzungen und stabilisiert den Humusanteil gegen Abbau und Mineralisierung (Ton- Humus-Komplexe). Fäkalien steuern neben einem hohen Nährstoffgehalt (z.B. Phosphor) ein reiches mikrobiologisches Leben zur Umsetzung der Biomasse bei. Insbesondere war mit der gezielten Entsorgung menschlicher "Hinterlassenschaften" auch ein zentrales Hygieneproblem größerer Gesellschaften gelöst. Ähnliche Überlegungen gab es bei uns Anfang des 20. Jahrhunderts in der neuzeitlichen Landwirtschaft (Stichwort: "Poudrette", siehe Kapitel "Torf in der Landwirtschaft").

Pyrokohle und Klimawandel

Der eigentliche Vorteil der Pyrokohle liegt in der Bodenverbesserung zur Erzielung einer höheren Fruchtbarkeit des Bodens und den sich daraus ergebenden gesamt-ökologischen Vorteilen.

Allerdings hat Pyrokohle eine weitere interessante Eigenschaft: ihre hohe chemische Stabilität: Sie wird durch das mikrobielle Bodenleben praktisch nicht abgebaut. Die Verweilzeit der Pyrokohle im Boden liegt bei mehreren 1000 Jahren. Die berühmte sehr fruchtbare Schwarzerde in der Ukraine (Kornkammer Europas) weist einen hohen Humusanteil auf, der sich durch ein ungewöhnlich hohes Alter von mehr als 1000 Jahren auszeichnet (Messung über C14). Es wird daher spekuliert, ob sich dieser Humus weniger über den üblichen Weg der Biomasse mit normaler Humifizierung/Kompostierung gebildet hat, als vielmehr über Steppenbrände, die zur Bildung natürlicher Pyrokohle im Boden geführt haben.

Wegen der hohen Lebensdauer der Pyrokohle entwickelte sich sofort die Öko-Phantasie, über diese Schiene die Welt zu retten: Durch Einbringen der extrem dauerhaften Pyrokohlen in den landwirtschaftlichen Boden wird dieser gleichzeitig zu einem künstlichen Kohlenstoffspeicher umfunktioniert, was wiederum die globale CO2-Treibhausgasbilanz positiv beeinflusst.

Offensichtlich ist es nicht allen Beteiligten klar, welches gigantische Ausmaß die globale Verbrennung fossiler Brennstoffe hat und wie begrenzt im Vergleich dazu die Möglichkeiten der Pyrokohle sind:

Die Pyrokohlenstrategie wäre nämlich zwangsläufig gekoppelt an eine nachhaltige Biomasseproduktion in Form von Land- und Forstwirtschaft, die wiederum nur einen extrem kleinen Teil der globalen Biomasse-Gesamtleistung aller Kontinente und Ozeane, zu Land und zu Wasser, darstellt. Diese globale Biomasseproduktion und andere natürliche Speichermechanismen für CO2 sind aber schon seit langer Zeit nicht mehr in der Lage, die exzessiven CO2-Emissionen der Menschheit aufzufangen. Ein bißchen zusätzliche Pyrokohle im Boden wird daran nichts ändern.

Selbst wenn: Eine ausreichende großtechnischindustrielle Pyrokohle-Produktion im globalen Maßstab mit der dazu notwendigen Industrie- Infrastruktur existiert nicht ansatzweise. Sollte sich hier tatsächlich ein größerer Bedarf entwickeln, entsteht auch sofort die Gefahr, dass irgendwelche profitorientierten Geistesgrößen Naturwälder abholzen, um die angeblich ökologisch so vorteilhafte Pyrokohle herzustellen. Öko-Zertifikate werden sich da schon finden lassen, Papier ist geduldig. Ähnliches passiert ja schon bei der Herstellung des angeblich ökologisch so wichtigen Palmöls.

Nur durch Reduktion der CO2-Emissionen und Stärkung der naturgegebenen CO2-Bindungsmechanismen kann sich etwas ändern: Stoppt die Abholzung und Zerstörung der Wälder und Waldmoore durch Abbrennen, aber auch durch unsinnige Wiedervernässung.

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