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Rekonstruktion der Terra Preta-Genese mittels molekularer Biomarker und ihrer substanzspezifischen Stabilisotopenverhältnisse

In Amazonien dominieren nährstoffarme Oxisole und Ultisole, die nur schwer nachhaltig nutzbar sind. Innerhalb dieser Bodenlandschaft kommen allerdings aufgrund langandauernder anthropogener Nutzung durch präkolumbische Indianer tiefhumose, nachhaltig bewirtschaftbare Böden vor. Unsere bisherigen Untersuchungen belegen, dass die hohen und stabilen Humusvorräte dieser Böden maßgeblich auf pyrogenen Kohlenstoff zurückzuführen sind. Ungeklärt ist bisher die Herkunft ihrer hohen Nährstoffgehalte (bes. N, P, Ca, Mg). Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es deshalb, durch die kleinräumige Analyse von Biomarkern und ihrer Stabilisotopenverhältnisse sowie von P-Bindungsformen Hinweise auf die Terra Preta-Genese zu bekommen. Insbesondere soll zwischen dem Eintrag menschlicher und tierischer Exkremente sowie zwischen aquatischer und terrestrischer Biomasse unterschieden werden. Von den Ergebnissen der Untersuchungen erwarte ich gezielte Aussagen über die Anreicherung der Terra Preta-Böden mit Nährstoffen sowie die Heterogenität der Eintragspfade.

Klimakammer (Phytotron)

Die beantragte Klimakammer wird im Rahmen des vom MWFK Brandenburg seit 2009 geförderten Verbund-Forschungsvorhabens BIOBRA und zukünftiger Forschungsvorhaben eingesetzt. In BIOBRA arbeitet eine interdisziplinäre Forschergruppe von grundlagenorientierten Nachwuchswissenschaftlern/lnnen des MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam (Prof. Dr. M. Antonietti) und angewandten Wissenschaftlern/Innen der FH Eberswalde (Prof. Dr. Murach) zusammen. Durch die Verschneidung der innovativen Forschungsbereiche der hydrothermalen Karbonisierung (HTC-Forschung des Prof. Antonietti 2008 ausgezeichnet mit dem 'ERC Advanced Grant' der EU) und der Agrarholzproduktion (BMBF-Verbund-Forschungsvorhaben DENDROM des Prof. Murach 2007 in die BMBF-Hightechstrategie aufgenommen) soll der Einsatz der durch hydrothermale Karbonisierung aus Abfallstoffen gewonnenen 'Biokohle' zur Bodenverbesserung (Nährstoff- und Wasserspeicherung) degradierter Standorte und zur C-Sequestrierung am Beispiel der Agrarholzproduktion (Anbau schnellwachsender Baumarten im Kurzumtrieb) untersucht werden.Durch dieses Projekt wird die Agrarholzforschung der FH Eberswalde um einen experimentellen Ansatz erweitert, mit dem sie einen Beitrag zu den neuen, internationalen Forschungsschwerpunkten 'Biochar' / 'Black Carbon' / 'Terra Preta' leisten kann.Die Klimakammer soll Schnelltests zur Optimierung der verschiedenen Biokohlen als Bodenzusatzstoff für Pappel- und Weidenstecklingen unter standardisierten Umweltbedingungen ermöglichen.

Pflanzenkohle

<p>Pflanzenkohle möglichst umweltfreundlich kaufen oder herstellen</p><p>Was Sie bei Pflanzenkohle beachten sollten</p><p><ul><li>Kaufen Sie nur zertifizierte Pflanzenkohle (EBC-Siegel). Dies garantiert, dass Schadstoffgehalte geprüft und Grenzwerte eingehalten werden.</li><li>Wenn Sie selbst Pflanzenkohle herstellen wollen, nutzen Sie dafür geeignete Behälter und halten Sie sich streng an die Herstellervorgaben, um gesundheitsschädliche Emissionen gering zu halten.</li><li>Geben Sie Gehölzschnitt in die öffentliche Grünschnittabfuhr und legen Sie nach Möglichkeit Totholzhecken in ihrem Garten an.</li></ul></p><p>Gewusst wie</p><p>Pflanzenkohle entsteht durch die unvollständige Verbrennung ("Verkohlung" bzw. "Pyrolyse") von Pflanzenmaterial wie z.B. Gehölzschnitt. Durch ihre poröse Struktur und ihre große innere Oberfläche kann sie Wasser und Nährstoffe speichern und Schadstoffe binden, d.h. die Wasser- und Nährstoffspeicherkapazität des Bodens wird durch Einbringung von Pflanzenkohle erhöht. Im Gegensatz zu Kompost wird der Kohlenstoff von Pflanzenkohle beim Einbringen in den Boden kaum zu CO2 umgewandelt. Dadurch kann der Einsatz von Pflanzenkohle unter bestimmten Bedingungen zur CO2-Bindung beitragen und die Humusbildung unterstützen. Allerdings enthält Pflanzenkohle selbst kaum pflanzenverfügbare Nährstoffe. Sie muss in einem weiteren Schritt mit Nährstoffen beladen werden.</p><p>Bei der <strong>Herstellung von Pflanzenkohle</strong> können Luftschadstoffe wie Feinstaub und Kohlenmonoxid, aber auch klimaschädliches Methan entstehen. Dies kann durch einen sachgemäßen Umgang weitestgehend reduziert werden. Daher ist es wichtig, beim Erwerb von Pflanzenkohle auf zertifizierte Produkte zu achten oder sich bei der eigenen Herstellung streng an die Herstellervorgaben zu halten. Denn bei unsachgemäßer Herstellung können neben erhöhten Emissionen auch Grenzwerte für Schadstoffe in der Pflanzenkohle überschritten werden, die sich dann permanent im Boden befinden.</p><p><p><strong>Siegel beachten:</strong> Kaufen Sie für die Anwendung im Garten nur Pflanzenkohle, die mit dem EBC-Siegel zertifiziert ist. Dieser Standard garantiert, dass die Pflanzenkohle bei der Herstellung und bezüglich Schadstoffgehalt allgemeinen Umweltanforderungen entspricht. Die Herstellung in modernen Pyrolyseanlagen hat gegenüber handwerklichen Herstellungsmethoden den Vorteil, dass der Pyrolyseprozess technisch kontrolliert und gesteuert werden kann. Zudem können auch die "⁠Nebenprodukte⁠" (Pyrolyseöle, Pyrolysegase und Abwärme) genutzt werden. Dadurch haben moderne Pyrolyseanlagen einen höheren Wirkungsgrad und die Schadstoffgehalte in der Abluft und in der Pflanzenkohle liegen unter den Grenzwerten.</p></p><p><strong>Siegel beachten:</strong> Kaufen Sie für die Anwendung im Garten nur Pflanzenkohle, die mit dem EBC-Siegel zertifiziert ist. Dieser Standard garantiert, dass die Pflanzenkohle bei der Herstellung und bezüglich Schadstoffgehalt allgemeinen Umweltanforderungen entspricht. Die Herstellung in modernen Pyrolyseanlagen hat gegenüber handwerklichen Herstellungsmethoden den Vorteil, dass der Pyrolyseprozess technisch kontrolliert und gesteuert werden kann. Zudem können auch die "⁠Nebenprodukte⁠" (Pyrolyseöle, Pyrolysegase und Abwärme) genutzt werden. Dadurch haben moderne Pyrolyseanlagen einen höheren Wirkungsgrad und die Schadstoffgehalte in der Abluft und in der Pflanzenkohle liegen unter den Grenzwerten.</p><p><strong>Dauerhafte CO2-Bindung durch Zusatzzertifikate:</strong> Pflanzenkohle kann – z.B. kleinteilig in den Boden ausgebracht – dauerhaft CO2 speichern. Im Rahmen der freiwilligen CO2-Kompensation können entsprechende Projekte unterstützt werden. Hierfür gibt es Plattformen, die nicht nur die Qualität der Pflanzenkohle (EBC-Siegel), sondern auch die nicht-rückholbare Ausbringung zertifizieren. Das ist für den Klimaschutznutzen wichtig, da Pflanzenkohle prinzipiell auch verbrannt werden kann, so dass der Kohlenstoff wieder vollständig als CO2 entweichen würde.</p><p>Bei eigener Herstellung <strong>an Herstellerempfehlungen halten</strong>: Wenn Sie Pflanzenkohle selbst herstellen möchten, sollten Sie sich vorab intensiv mit dem Herstellungsprozess und der richtigen Praxis vertraut machen. Das Ithaka Institut in der Schweiz bietet z. B. entsprechende Hintergrundinformationen und eine <a href="https://www.ithaka-institut.org/de/ct/109-Bedienungsanleitung%20">Bedienungsanleitung</a>&nbsp;an. Am besten lassen Sie sich den Herstellungsprozess von erfahrenen Personen zeigen. So schaffen Sie die Voraussetzungen, dass Sie nicht nur eine möglichst große Ausbeute, sondern auch eine Pflanzenkohle mit guter Qualität und geringer Schadstoffbelastung erhalten. Denn auch wenn das Grundprinzip einfach ist und seit Jahrtausenden praktiziert wird, kann man aus Umweltsicht einiges falsch machen. Statt eines korrekt ablaufenden Verkohlungsprozesses kann ein qualmendes Lagerfeuer mit unnötiger Schadstoffbelastung das Resultat sein.</p><p><strong>Folgende Punkte sind für eine gute Verkohlung besonders entscheidend:</strong></p><p>Aufgrund der hohen Anschaffungskosten eignet sich die handwerkliche Herstellung von Pflanzenkohle am ehesten für Gartengemeinschaften wie z. B. Kleingartenvereine. Verschiedene Vereine oder Verbände bieten Seminare oder Informationen hierzu an.</p><p><strong>Abstand halten:</strong> Bedenken Sie bezüglich der Rauchentwicklung, dass Sie genügend Abstand zu Lüftungsöffnungen (Fenster und Türen), zu Gartennachbarn sowie zu brennbaren Objekten (Bäume, Büsche, Häuser, Schuppen) einhalten. Wie bei jedem offenen Feuer sollte mindestens eine Person das Feuer immer im Blick haben, um eingreifen zu können, falls etwas passiert.</p><p><strong>Entsorgen Sie Grünschnitt fachgerecht:</strong> Kleinere Mengen an Grünschnitt können Sie fachgerecht z.B. über die Biotonne entsorgen oder selber kompostieren. Durch die Untermischung von holzigem Material wird die Durchlüftung und damit der Rotteprozess des Komposts verbessert. Für größere Mengen Grünschnitt bieten Kommunen gesonderte Entsorgungsmöglichkeiten an. Wenn Sie genügend Platz in Ihrem Garten haben, können Sie eine ⁠Totholz⁠(h)ecke anlegen. Sie schaffen damit einen wichtigen Lebens- und Rückzugsraum u.a. für Kleingetier wie Kröten und Eidechsen sowie für viele Insekten.</p><p><strong>Was Sie noch tun können:&nbsp;</strong></p><p>Hintergrund</p><p><strong>Umweltsituation:</strong>&nbsp;Pflanzenkohle stellt eine Option zur Entnahme von CO2 aus der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ ("Removal") und zur langfristigen Speicherung von Kohlenstoff dar, wenn sichergestellt werden kann, dass sie nicht verbrannt wird. Die Pflanzenkohle wird durch Pyrolyse, also Verkohlung von ⁠Biomasse (z.B. Holz) ⁠hergestellt.</p><p>Dabei entstehen – neben der Pflanzenkohle – auch unerwünschte Abgase und Schadstoffe wie Kohlenmonoxid, Feinstaub und Kohlenwasserstoffe. Dem Nutzen für das ⁠Klima⁠ stehen demnach Risiken wie die Belastung der Böden, der Luft und des Grundwassers mit Schadstoffen gegenüber. Vor allem durch Fehlbedienung kann es zu einer ungewollten Qualm-Entwicklung und zu unnötiger Schadstoffbelastung der Pflanzenkohle mit Polyzyklisch Aromatischen Kohlenwasserstoffen (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PAK#alphabar">PAK</a>⁠) kommen. Daher ist es aus Umweltsicht besonders wichtig, hohe Anforderungen bezüglich des Ausgangsmaterials, der Herstellung als auch in Bezug auf die Ausbringung z. B. in Böden zu legen. Im European Biochar Certificate (EBC) werden Anforderungen an das Ausgangsmaterial als auch Grenzwerte für einzelne Schadstoffe in der Pflanzenkohle sowie der Kontrollumfang an die herstellenden Anlagen festgelegt.</p><p><strong>Gesetzeslage:&nbsp;</strong>Pflanzenkohle ist in der EU als Bodenhilfsstoff zugelassen. Die detaillierten Voraussetzungen und Anforderungen sind in der EU-Düngemittelverordnung (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/HTML/?uri=CELEX:02019R1009-20230316#tocId413%20">EU-Verordnung 2019/1009</a>) geregelt.</p>

Ermittlung von Kriterien für hochwertige anderweitige Verwertungsmöglichkeiten von Bioabfällen

Aufgrund der Pflicht zur getrennten Sammlung von Bioabfällen aus Privathaushalten (§ 11 Abs. 1 KrWG) ist mit einem deutlichen Anstieg der Mengen dieser Bioabfälle zu rechnen (Biotonne und Gartenabfälle ca. 3 - 4 Mio. t/a). Mit dem 2016 vergebenen FuE-Vorhaben 'Hochwertige Verwertung von Bioabfällen im Anlagenbestand' (FKZ 3715343140) wird die hochwertige bodenbezogene stoffliche Verwertung der Bioabfälle nach Vergärung und/oder Kompostierung unter Berücksichtigung des Anlagenbestands untersucht. Mittlerweile sind Entwicklungen und Tendenzen ersichtlich, wonach Bioabfälle auch anderen stofflichen und energetischen Verwertungen zugeführt werden können (z. B. Biodiesel/Biokraftstoff, Biokohle - Terra Preta, HTC usw.). Daher sollen mit einem weiteren FuE-Vorhaben Kriterien ermittelt werden, die anderweitige stoffliche und energetische hochwertige Verwertungen von Bioabfällen beschreiben. Dabei sollen neben den bereits heute erprobte Verfahren/Techniken auch solche Verwertungsmöglichkeiten betrachtet werden, bei denen die Einsetzbarkeit erst in absehbarer Zeit zu erwarten ist. Hieraus sollen Anforderungen abgeleitet werden, die an eine hochwertige Verwertung von Bioabfällen zu stellen sind, und unter Berücksichtigung der §§ 6 - 8 KrWG und möglicher Mehrfachnutzungen (energetisch-stofflich, stofflich-energetisch, energetisch-energetisch) eine Rangfolge der umweltverträglichen Verwertungen auf Grundlage ökobilanzieller Bewertungen erstellt werden. Dem soll zu Vergleichszwecken eine nach dem Stand der Technik besonders hochwertige Verwertung von nicht getrennt gesammelten Bioabfällen aus Privathaushalten (Verwertung zusammen mit Restabfall) gegenüber gestellt werden, zudem sind die Verfahren den klassischen Bioabfallverwertungsverfahren (Kompostierung, Vergärung) sowie der Eigenkompostierung gegenüberzustellen. Zu den vorgeschlagenen Anforderungen sowie den Maßnahmen zur Umsetzung ist eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchzuführen.

Verwertung von Gemüse- und Grünschnittabfällen zur Herstellung von Pflanzenkohlesubstraten für ein klimafreundliches Gärtnern - Modellprojekt in der Berufsbildung für nachhaltige Entwicklung

Einsatzmöglichkeit der Biokohle zur Ampferregulierung

Der Stumpfblättrige Ampfer (Rumex obtusifolius) ist ein mehrjähriges Unkraut im Wirtschaftsgrünland. Er bevorzugt frische bis feuchte Standorte und erträgt auch verdichtete, krumenwechselfeuchte Böden. Bei geeigneten Standortsverhältnissen ist der Stumpfblättrige Ampfer eine raschwüchsige und äußerst konkurrenzstarke Pflanze. Er zählt zu den nitrophilen Pflanzenarten mit hohem Kalium-Bedarf und wird daher durch ein Überangebot von Stickstoff und Kalium im Boden begünstigt. Der Stumpfblättrige Ampfer gilt als Zeigerpflanze für überdüngtes, intensiv genutztes Wirtschaftsgrünland. Er ist dank seiner großen Samenproduktion, Mehrjährigkeit und großen oberirdischen Biomasseproduktion in der Lage, sich in lückigen Pflanzenbeständen auf nährstoffreichen Böden rasch zu vermehren. Bei einer Massenvermehrung werden die 'wertvollen' Futtergräser verdrängt, weshalb Ertrag und Futterqualität sinken. Daher zählt der Stumpfblättrige Ampfer zu den unerwünschten Pflanzenarten im Grünland. Vor allem für Biobetriebe, die keine chemischen Pflanzenschutzmittel einsetzen dürfen, ist er bei massenhaftem Auftreten nach wie vor ein gefürchtetes Problemunkraut (Bohner 2001). Biokohle wird durch Pyrolyse pflanzlicher Biomasse gewonnen (Sohi et al. 2009, Roberts et al. 2010). Es handelt sich dabei um ein sehr heterogenes, C-reiches Material (Kloss et al. 2011). Die physikalischen und chemischen Eigenschaften variieren sehr stark in Abhängigkeit vom pflanzlichen Ausgangsmaterial und der Pyrolyse-Temperatur (Kammann et al. 2011). Biokohle wird zunehmend als Bodenverbesserer (Lehmann and Joseph 2009) sowie zur Vermehrung des Humusgehaltes im Boden (Goldberg 1985, Kuhlbusch and Crutzen 1995) eingesetzt. Biokohle reduziert die N2O-Emmissionen aus dem Boden (Rondon et al. 2007, Singh et al. 2010, Kammann et al. 2011, Kitzler et al. 2011, Taghizadek-Toosi et al. 2011), senkt die NO3-N-Konzentration im Boden und vermindert dadurch die Nitrat-Auswaschung (Taghizadek-Toosi et al. 2011). Biokohle fördert auf nährstoffarmen Böden oft das Pflanzenwachstum insbesondere in Kombination mit Stickstoff-Dünger. Beispielsweise verbesserte Biokohle in einem sandigen Boden das Wachstum der Reismelde, Chenopodium quinoa (Kammann et al. 2011). Als negativer Effekt der Biokohle wird allerdings die Stickstoff-Immobilisierung im Boden angeführt (Sullivan and Miller 2001). Rondon et al. (2007) stellten eine geringere Stickstoff-Aufnahme der Pflanzen nach der Einarbeitung von Biokohle in den Boden fest. Kloss et al. (2011) haben verschiedene Biokohlen sehr gründlich untersucht. Demnach hat Biokohle einen sehr hohen pH-Wert, daher gibt es nach der Einarbeitung in den Boden einen 'Kalkeffekt'. Biokohle weist ein sehr hohes C:N-Verhältnis auf. Die Kationenaustauschkapazität ist niedriger als jene von natürlichen Bodenbestandteilen wie Tonminerale oder Humussubstanzen. (Text gekürzt)

LaTerra - Nachhaltige Landnutzung durch regionales Energie- und Stoffstrommanagement bei der Nutzung der Terra Preta Technologie auf militärischen Konversionsflächen und ertragsschwachen Standorten, Teilvorhaben C: Waldmanagement im Hochsauerlandkreis

Ziel des Teilprojektes ist es, auf den großflächigen Windwurfflächen im HSK aufgrund des Orkans Kyrill bzw. in Weihnachtsbaumkulturen durch den Einsatz von Terra Preta Substraten (TPS) einen Beitrag zur Stabilisierung der Böden und zur Verbesserung der Anzuchtleistung der neu zu pflanzenden Bäume zu leisten sowie die Grundwasserbelastung v.a. mit Nitrat aufgrund des erwarteten geringeren Nährstoffaustrages zu verringern. Dies soll durch die bei Terra Preta nachgewiesene verbesserte Wasser- und Nährstoffspeicherung erzielt werden. Das Projekt soll wesentlich dazu beitragen, regionale Stoffkreisläufe soweit wie möglich zu schließen und durch die Produktion von Energie in der Region mit regionalen Energiequellen einen Beitrag zur erhöhten Wertschöpfung zu leisten.

Teilvorhaben B: Ertragsschwache Flächen in der Lausitz^LaTerra - Nachhaltige Landnutzung durch regionales Energie- und Stoffstrommanagement bei der Nutzung der Terra Preta Technologie auf militärischen Konversionsflächen und ertragsschwachen Standorten^Teilvorhaben C: Waldmanagement im Hochsauerlandkreis, Teilvorhaben A: Militärische Konversionsflächen und Verbundkoordination

Das inter- und transdisziplinäre Verbundvorhaben setzt sich zur Aufgabe, Ressourceneffizienz, Klimaschutz und Flächeninwertsetzung in Modellregionen in der Bundesrepublik Deutschland umzusetzen und zu vereinen, die starken regionalen, wirtschaftlichen, demographischen und klimatischen Veränderungsprozessen unterworfenen sind. Das Verbundprojekt wird Lösungswege und Perspektiven u.a. in strukturschwachen Regionen für die Entschärfung der Flächenverknappung durch Ertragssteigerung bzw. durch ökonomische und ökologische Aufwertung und Wiederaufnahme von Brachflächen in landwirtschaftliche Produktionszyklen aufzeigen. Grundlage des Verbundvorhabens ist die Umsetzung der Null-Emissions-Strategie durch ein regionales Stoff- und Energiestrommanagement (ESSM) und die Anwendung der Terra-Preta-Technologie zur Herstellung anthropogener Schwarzerden als eine innovative Systemkomponente. Die anthropogen erzeugte Schwarzerde besitzt eine außerordentliche Produktivität und Funktionalität sowie eine ungleich längere nachhaltige Wirkung auf Böden gegenüber anderen Bodenverbesserungsmitteln. Die AG Organische Umweltgeochemie übernimmt die Projektkoordination und bearbeitet gleichzeitig das Regionalprojekt 1: Wiederherstellung der Bodenqualität auf militärischen Konversionsflächen unter besonderer Berücksichtigung der Nutzung von Bodenverbesserungs mitteln auf der Basis von Terra Preta und Verbundkoordination.

LaTerra - Nachhaltige Landnutzung durch regionales Energie- und Stoffstrommanagement bei der Nutzung der Terra Preta Technologie auf militärischen Konversionsflächen und ertragsschwachen Standorten^Teilvorhaben C: Waldmanagement im Hochsauerlandkreis, Teilvorhaben B: Ertragsschwache Flächen in der Lausitz

Ziel des Teilprojektes ist die Aufklärung und Bewertung der Wirkung von TPS auf Bodenfunktionen und Pflanzenwachstum bei Einsatz in der landwirtschaftlichen Rekultivierung von Kippenflächen sowie der landwirtschaftlichen Nutzung ertragsschwacher Standorte in der Lausitz. Aus den Forschungsergebnissen sind Handlungsempfehlungen für den Einsatz von TPS in der Rekultivierungs- und landwirtschaftlichen Praxis abzuleiten. Diese werden in Form eines Praxis-Leitfadens veröffentlicht. Dabei ist auch die Übertragbarkeit auf andere Regionen darzustellen, um eine breite Anwendbarkeit zu ermöglichen. Ein weiteres Ziel sind Empfehlungen zur Gestaltung des Stoffstrommanagements und zur Konzeption einer Pilotanlage für die Modellregion Lausitz. Darüber hinaus sind die Darstellung des Projektes in der Öffentlichkeit und ein Akteursmanagement zur Initiierung der TPS-Produktion bzw. -Anwendung sowie zur Umsetzung des innovativen Landnutzungs- und Stoffstrommanagements in der Lausitz vorgesehen.

Risikoabschätzung des Einsatzes von Biokohle in temperaten Böden - Ein Weg zur dauerhaften C-Sequestrierung?

Die Grundidee des Einsatzes von Biokohle in Böden ist der Entzug von CO2 aus der Atmosphäre mittels Photosynthese und thermochemischer Umwandlung des Biomasse-Kohlenstoffs (C) in eine zersetzungsstabilere Form. Die Biokohlen-Erzeugung kann über Pyrolyse von eher trockener Biomasse oder über hydrothermale Karbonisierung von eher wasserhaltiger Biomasse erfolgen (Abb. 1). Die Nutzung von Biokohlen soll die C-Speicherung mit ökonomisch wie ökologisch positiven Effekten verbinden. Dies sind die Nutzung der entstehenden Bioenergie bei der Pyrolyse (z.B. Abwärme, Stromerzeugung), Nährstoffrecycling aus Stoffströmen, die Steigerung der Fruchtbarkeit von degradierten, verarmten Böden und die Verringerung der Emissionen klimarelevanter Treibhausgase (THG) aus der Landwirtschaft. Die Idee wurzelt in der Erforschung fruchtbarer anthropogener Schwarzerde-Böden des Amazonasgebiets (Terra preta). Diese 450 bis 2000 Jahre alten Böden enthalten einen signifikanten Anteil an Holzkohle und weisen höhere Humus- und Nährstoffgehalte und pH-Werte auf als umgebende Böden auf den typischen stark verwitterten Oxisol-Böden. Zum Zeitpunkt des Projektbeginns waren Nutzen oder Risiken von Biokohleanwendung in temperaten Böden (Böden gemäßigter Breiten) nahezu unbekannt. Die Ziele des Projektes waren es, potentielle Risiken wie gesteigerte Treibhausgas-Emissionen, Schadstofffrachten oder Pflanzenunverträglichkeit zu untersuchen und die Langzeit-Stabilitäten und den Verbleib von Biokohlen im Vergleich zu nicht karbonisiertem Ausgangsmaterial abzuschätzen. Die Arbeiten gliedern sich in kurz-, mittel- und langfristige Untersuchungen. Kurzfristige Untersuchungen betrafen die akute Wirkung von Biokohlen auf Pflanzenkeimung und -wachstum und das Verhalten von Bodentieren (Kap. 3). Hierfür wurden vier verschiedene Ökotoxizitäts- Testverfahren, modifiziert nach ISO-Normen oder Kompostgüte-Prüfvorschriften, etabliert und auf Wiederholbarkeit getestet. Die etablierten Vorschriften wurden auf 15 verschiedene Biochars bzw. HTC- und VTC-Kohlen angewandt. Biochar hatte, wenn es analytisch nachweislich ohne Schadstoffe war, keine nennenswerten negativen Effekte, vielmehr waren Testergebnisse oft auch positiv (Wachstumsförderung, Regenwurmverhalten). Die PAK-Belastung eines Holzvergaser-Biochars wurde durch die Tests zuverlässig identifiziert. HTC- und VTC-Kohlen hatten hingegen fast ausnahmslos negative Effekte auf Keimung, Pflanzenwachstum und Fluchtverhalten von Regenwürmern. Bei den standardmäßig untersuchten Schadstoffen gab es keine Befunde, was den Nutzen biologischer Testverfahren unterstreicht. (Text gekürzt)

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