Biokohle könnte sowohl für die Kohlenstoffspeicherung als auch für die Leistungsfähigkeit von Rasenflächen von entscheidender Bedeutung sein – und Dänemark ist dabei führend.
Dänemark sucht aktiv nach innovativen Wegen, um seinen Kohlenstoff-Fußabdruck zu verringern. Eine der größten Herausforderungen des Landes liegt in der Landwirtschaft, die rund 22 % der gesamten Treibhausgasemissionen verursacht – 19 % davon entfallen auf die Viehzucht. Die Lösungen, die derzeit entwickelt werden, könnten weitreichende Vorteile für die weltweiten Bemühungen um Nachhaltigkeit haben.
Ein vielversprechender Ansatz ist die Pyrolyse, ein thermischer Prozess, bei dem organisches Material unter Ausschluss von Sauerstoff in Biokohle, Gas und Öl umgewandelt wird. Auch wenn die Pyrolyse der gesamten landwirtschaftlichen Biomasse nicht realistisch ist, deuten Studien darauf hin, dass ein großangelegter Einsatz die Kohlenstoffbilanz der Landwirtschaft um die Hälfte reduzieren könnte. Jetzt untersuchen dänische Forscher und Industriepartner, wie Biokohle nicht nur für die Landwirtschaft, sondern auch für die Rasenpflege von Nutzen sein könnte.
Wir bei E. Marker A/S freuen uns darauf, zu untersuchen, wie Biomasse wiederverwendet werden kann, während gleichzeitig eine langfristige Kohlenstoffspeicherung erreicht wird, und ob Biokohle für den Rasenmarkt geeignet ist.
Diese Forschung wird in enger Zusammenarbeit mit Closing Loops durchgeführt, einer Plattform, die sich der nachhaltigen Wiederverwendung von Biomasse widmet und von der EU unterstützt wird.
Das dänische Pilotprojekt unterstreicht die synergetische Kraft von Wissenschaft, Landwirtschaft und Industrie bei der Bewältigung einer unserer dringendsten globalen Herausforderungen: nachhaltige Landbewirtschaftung und Eindämmung des Klimawandels.
Das Pilotprojekt zur Schließung von Kreisläufen
Dieses Potenzial wird in einem laufenden, von der EU geförderten Projekt erforscht, bei dem verschiedene dänische Unternehmen im Rahmen des Programms Closing Loops zusammenarbeiten. Die Pilotanlage – ein Versuchsbetrieb mit etwa 700 Tieren – produziert jährlich etwa 10 000 Tonnen Biomasseabfälle, darunter Gülle, Grasschnitt, Stroh und Stoppeln.
Die Biomasse wird zunächst in einem speziell entwickelten Kompostierungsreaktor – einem großen Behälter, der für eine kontinuierliche Belüftung und Durchmischung sorgt – einer aeroben Fermentation unterzogen. Die bei der Kompostierung freigesetzten Gase werden in einem geschlossenen Biofiltrationskreislauf aufgefangen. Mehr als 90 % der Emissionen werden in Wasser absorbiert und von Ammoniak befreit, sodass die Umwelt nur minimal belastet wird. Durch diesen Prozess werden außerdem 70–80 % des Feuchtigkeitsgehalts der Biomasse entfernt.
Anschließend wird das Material mittels Infrarot-Vortrocknung (IR) weiter getrocknet und in einen Pyrolysereaktor geleitet. Hier wird die Biomasse unter Ausschluss von Sauerstoff in Biokohle umgewandelt, wobei Nebenprodukte wie Synthesegas und Pyrolyseöl entstehen. Die Biokohle ist dann bereit für den Einsatz in der Landwirtschaft und auf Rasenflächen.
Was ist Biokohle?
Biokohle ist ein kohlenstoffreiches, stabiles Material, das durch Erhitzen organischer Biomasse bei hohen Temperaturen und unter sauerstoffarmen Bedingungen hergestellt wird. Ihre poröse Struktur bietet einen idealen Lebensraum für nützliche Bodenmikroben wie Bakterien und Mykorrhizapilze.
Zu den wichtigsten Vorteilen für Rasen gehören:
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Verbesserte Struktur und Belüftung
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Verbesserte Wasserspeicherung und Drainagebilanz
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Größere Nährstoffspeicherkapazität
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Reduzierte Nährstoffauswaschung
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Bessere mikrobielle Aktivität und Wurzelgesundheit
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Moderaterer pH-Wert des Bodens und Bindung von Schadstoffen
Diese Eigenschaften könnten Biokohle zu einem wirksamen Bodenverbesserer für Rasen machen, der gesündere Rasentragschichten, eine höhere Rasenqualität und geringere Nährstoffauswaschungen fördert.
Was die Forschung sagt
Mehrere Studien bieten Einblicke in das Potenzial von Biokohle für den Rasen:
Deshoux et al. (2023): Biokohle kann die mikrobielle Biomasse und Vielfalt im Boden erhöhen, aber die Ergebnisse variieren je nach Biokohletyp, Boden und Bewirtschaftungsmethoden.
Montgomery et al. (2024): Kein Unterschied bei der Etablierung von Rohrschwingel unter idealen Bedingungen, aber die Vorteile von Biokohle können bei Trockenheit oder Nährstoffmangel größer sein.
XiaoXiao Li et al. (2018): Die Zugabe von 10 % Biokohle aus Reishülsen zu sandbasierten Wurzelzonen verbesserte die Porosität, die Wasserrückhaltung, die Samenkeimung und das frühe Wachstum von Agrostis stolonifera.
Fazit: Die Vorteile von Biokohle sind unter Stressbedingungen am deutlichsten zu erkennen, was sie für sandige Böden, trockenheitsgefährdete Gebiete und eine Pflege mit geringem Aufwand besonders relevant macht.
E. Marker A/S Beitrag zum Projekt
E.Marker A/S, Eigentümer der Marke TourTurf®, leistet einen aktiven Beitrag zu diesem Projekt. E.Marker A/S ist an der Festlegung der Produktspezifikationen, der Durchführung erster Leistungstests und der Bewertung der Auswirkungen von Biokohle auf die Bodenbeschaffenheit und das Wachstum von Rasen beteiligt.
Versuche im Gewächshaus
In einer ersten Phase zur Untersuchung des Potenzials von Biokohle als Bodenverbesserer für Rasen wurde ein Gewächshausversuch gestartet, um das Wachstum und die Bewurzelungsentwicklung von Rasen zu bewerten und zu vergleichen, der mit Biokohle und verschiedenen Produktkombinationen, einschließlich anderer TourTurf®-Bodenverbesserer, in unterschiedlichen Mengen behandelt wurde, und einer unbehandelten Kontrolle. Die ersten Auswertungen konzentrieren sich auf das Triebwachstum, die Wurzelentwicklung und die Nährstoffspeicherung.
Deutsches Weidelgras wird als Modellpflanze verwendet. Deutsches Weidelgras (Lolium perenne) wird üblicherweise für Fairways und Sportplätze verwendet. Für die Topfversuche wird eine Sand-Erde-Erde-Mischung verwendet. Nach der Hälfte des Versuchs wird geprüft, ob ein Standard-Rasendünger verwendet werden soll, um ein normales Programm zu imitieren.
Im Rahmen des Versuchs werden 18 verschiedene Behandlungen mit jeweils fünf Wiederholungen getestet, die nachverfolgt werden:
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Keimungsrate
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Pflanzenhöhe und Feuchtigkeitsgehalt (zweimal wöchentlich)
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Wurzelmasse und Pflanzenbiomasse bei der Ernte
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Leistung unter simuliertem Trockenheitsstress
Ziel ist es, festzustellen, wie Biokohle das Wachstum, die Durchwurzelung, die Nährstoffbindung und die Widerstandsfähigkeit gegen Trockenheit in professionellen Rasenanlagen verbessern kann.
Blick in die Zukunft
Die Forschung zu Biokohle befindet sich noch in einem frühen Stadium, aber die Anzeichen sind vielversprechend. Durch die Kombination von Kohlenstoffspeicherung und potenzieller Verbesserung der Bodengesundheit bietet sie eine seltene Win-Win-Situation sowohl für die Umwelt als auch für Rasenmanager.
Mit dem Fortschreiten dieses dänischen Pilotprojekts werden wir über die Ergebnisse und praktische Hinweise zur Integration von Biokohle in Rasenpflegeprogramme berichten.
Informationen aus der verfügbaren Forschung:
Deshoux et al. (2023) führten die allererste Metaanalyse durch, die sich darauf konzentrierte, wie Biokohlezusätze die mikrobielle Biomasse und Vielfalt des Bodens unter einer Vielzahl von Versuchsbedingungen beeinflussen. Die Studie ergab Folgendes: "Wir haben gezeigt, dass eine große Anzahl von Variablen, die den Eigenschaften der Biokohle, den Bodeneigenschaften, den landwirtschaftlichen Praktiken oder den Versuchsbedingungen entsprechen, die Auswirkungen von Biokohle auf die mikrobiellen Eigenschaften des Bodens beeinflussen können." (Deshoux M, Sadet-Bourgeteau S, Gentil S, Prévost-Bouré NC. Auswirkungen von Biokohle auf mikrobielle Gemeinschaften im Boden: A meta-analysis. The Science of the Total Environment. 2023 Dec;902:166079. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.166079)
Montgomery et al. (2024) konnten keine Unterschiede in der Etablierungsrate von Rohrschwingel durch die Anwendung von Biokohle im Vergleich zu unbehandelten Böden feststellen. Die Autoren stellen fest: "Die vorteilhaften Wirkungen von Biokohle, wie z.B. die Erhöhung der Wasser- und Nährstoffspeicherkapazität, treten stärker hervor, wenn Wasser und Nährstoffe begrenzt sind. Rasenbewirtschafter könnten Biokohle und Kompostprodukte einsetzen, um die negativen Auswirkungen der notwendigen Bewässerungsreduzierung zu verringern, wenn der Rasen ausgewachsen ist." (Montgomery, J.; Crohn, D.; Schiavon, M.; Silva Filho, J.B.; Leinauer, B.; McGiffen, M.E., Jr. Auswirkungen von Biokohle und Kompost auf die Etablierungsrate von Rasengräsern. Agronomy 2024, 14, 960. https://doi.org/10.3390/agronomy14050960) Die Unterschiede könnten unter Stressbedingungen deutlicher sein, wie bei vielen Biostimulanzien.
XiaoXiao Li et al. (2018) untersuchten, wie man die Eigenschaften von sandbasierten Rasenwurzeln mit Reishusk-Biokohle für das Wachstum von Agrostis stolonifera verbessern kann. Sie fanden heraus, dass "die Gesamtporosität und die Kapillarporosität, das Wasserrückhaltevermögen und die gesättigte hydraulische Leitfähigkeit im Verhältnis zur Reis-Husk-Biokohle signifikant erhöht wurden. Die Wurzelzone auf Sandbasis, die mit 10 % Biokohle aus Reishülsen angereichert war, förderte die Keimung der Samen und das Wachstum der jungen Sämlinge mit einer signifikant höheren Wachstumsrate, Blattaustrittsrate, Spross- und Wurzelbiomasse und Rasenbedeckung als die Kontrolle." (XiaoXiao Li, XuBing Chen, Marta Weber-Siwirska, JunJun Cao, ZhaoLong Wang, Effects of rice-husk biochar on sand-based rootzone amendment and creeping bentgrass growth, Urban Forestry & Urban Greening, Volume 35, 2018, Pages 165-173, ISSN 1618-8667, https://doi.org/10.1016/j.ufug.2018.09.001.)