Wissenschaftliche Untersuchungen zur Genese fruchtbarer, Schwarzerde-artiger Böden im Amazonasgebiet (Terra Preta) lassen auf eine anthropogene Entstehung schließen. Die stoffliche Zusammensetzung der Terra Preta wird auf die aerobe und anaerobe biochemische Umsetzung organischer Siedlungsabfälle zurückgeführt. Der hohe Anteil stabiler Kohlenstoffverbindungen kann der Zugabe von Holzkohlen zugeschrieben werden. Sie werden als wesentliche Ursache für den günstigen Humus-, Nährstoff- und Wasserhaushalt dieser Böden angeführt. Hieraus resultieren Bestrebungen in Deutschland und vielen anderen Ländern, Technologien zur Herstellung und Anwendung organischer Bodenhilfsstoffe (bzw. Bodenverbesserungsmittel) zu entwickeln und in die Praxis einzuführen. So sollen in ähnlicher Weise Böden mit stabilen organischen Verbindungen angereichert und in ihren Bodenfunktionen, insbesondere ihrer Fruchtbarkeit verbessert werden. Anhand zahlreicher Veröffentlichung sollten die Chancen (Stand der technischen Herstellung, Verwendungswege, Wirkung auf Boden und Pflanzen) und Risiken (Gehalte von Schadstoffen, negative Effekte auf Boden und Pflanze, ökonomische Risiken, Gesamtökobilanz) und die rechtlichen Regelungen dargelegt werden. Veröffentlicht in Texte | 04/2016.
Aufbauend auf den Erkenntnissen der Erforschung der Terra Preta do Indio im Amazonasgebiet sollten innovative Verfahren zur Anreicherung und langfristigen Speicherung von Kohlenstoff in Böden, für eine nachhaltige Landwirtschaft und einen nachhaltigen Gartenbau, gefördert werden. Pyrogener Kohlenstoff wurde als eine wichtige Komponente der Terra Preta do Indio beschrieben. Die positiven Eigenschaften dieser anthropogenen Schwarzerde führten zu einem wachsenden Interesse an der Verwendung von Holzkohle (Pflanzenkohle) zur Verbesserung von Böden und Komposten sowie verschiedenen, damit zusammenhängenden, Prozessen. Pflanzenkohle zeichnet sich, durch eine vielfältige Nutzung in einem integrierten, dezentralen und nachhaltigen Ansatz aus. In der vorliegenden Handlungsanleitung wird ausgehend von einer kurzen Einführung über den Stand der Forschung hinsichtlich der Terra Preta-Technologie aufgezeigt, wie aus pflanzlichen Reststoffen hochwertige Pflanzenkohlesubstrate hergestellt werden können. Dabei werden die Herstellung von Pflanzenkohle, die Kompostierung und die Milchsäure-Fermentation sowie die Anwendung von Pflanzenkohle und Pflanzenkohlesubstraten bei Topfpflanzen und im Freiland näher betrachtet. Des Weiteren wird auch die Verwertung von Fäkalien und Urin aus nachhaltigen Sanitärsysteme beschrieben. Die Handlungsanleitung schließt mit einem Kapitel zu den rechtlichen Belangen und der Güte- und Qualitätssicherung bei der Herstellung und Anwendung von Pflanzenkohlesubstraten. Die Erfahrungen aus dem TerraBoga-Projekt wurden in dieser Handlungsanleitung zusammengefasst und verallgemeinert. Ziel ist es, das Thema sowohl betrieblichen Einrichtungen wie z.B. Botanischen Gärten oder größeren Gärtnereien als auch interessierten Personen wie Kleingärtnern näher zu bringen. Quelle: Verlagsinformation
Das Projekt "Teilvorhaben B: Ertragsschwache Flächen in der Lausitz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut für Bergbaufolgelandschaften (FIB) e.V. durchgeführt. 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.
Das Projekt "Risikoabschätzung des Einsatzes von Biokohle in temperaten Böden - Ein Weg zur dauerhaften C-Sequestrierung?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Pflanzenökologie (Botanik II) durchgeführt. 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)
Das Projekt "Terra-Preta-Düngeversuch" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landesbetrieb Wald und Holz Nordrhein-Westfalen durchgeführt. Nachhaltige Landnutzung durch reg. Energie- und Stoffstrommanagement bei Nutzung der Terra-preta-Technologie auf ertragsschwachen Standorten.
Das Projekt "Projektwoche 'Gruenes Land und schwarze Erde - EUREGIO-Projekt Landwirtschaft und Landschaft' im Rahmen des Europaeischen Naturschutzjahres 1995" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Arbeitsgemeinschaft für Ornithologie und Naturschutz, Biologische Station Zwillbrock durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biogas Gartow GmbH & Co KG durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, den größten energetisch genutzten Stoffstrom einer modellhaften Region im Kreislauf einer Biogasanlage zu optimieren, bisher wenig effizient genutzte regionale Reststoffe (Biogasgärreste, Grünschnitt) stofflich zu integrieren und zu veredeln sowie die Energieerzeugung klimafreundlicher zu gestalten. Zur energetischen Verwertung und Herstellung von Zuschlagstoffen der Co-Fermentation und Substratgewinnung wird das im Rahmen eines BMBF-Forschungsprojektes (FKZ: 01LY0809) entwickelte PYREG-Verfahren eingesetzt. Die hierbei entstehende thermische Energie soll im Unterschied zum bisherigen Stand der Technik durch eine integrierte Mikro-Gasturbine umgesetzt werden, die sich durch eine neuartige Betriebsweise im Unterdruck auszeichnet. Das neuartige Anlagenkonzept ermöglicht den Einsatz von kosteneffizienten Turbinenbauteilen aus Großserienproduktionen (Turbolader) sowie eine energieautarken elektrischen Betrieb der PYREG-Anlage. Der mineral- und kohlenstoffhaltige trockene Reststoff der PYREG-Karbonisierung (Pflanzenkohle) wird mit den in den Gärresten enthaltenen Nährstoffen (v.a. Ammonium, Nitrat und Phosphat) zu einem langfristig wirkenden nährstoffspeichernden Bodenverbesserer nach dem Prinzip der Terra Preta veredelt. Sequestrierung von in Pflanzenkohle gebundenem CO2 in landwirtschaftlich genutzte Böden ist zum derzeitigen Stand der Technik der einzige Weg, CO2 langfristig und in signifikanter Menge aus der Atmosphäre zu entziehen. Die für den Landbau problematischen, sandigen, nährstoffarmen und grundwasserfernen Böden des Wendlandes sind zur Evaluierung von nachhaltigen Effekten besonders geeignet. In Gefäß- und Feldversuchen im Wendland werden Materialeigenschaften und agronomische Wirkung des Pflanzenkohle-Substrates untersucht und iterativ optimiert. Parallel zur Evaluierung der Eigenschaften in Mikro- und Mesoskala (Kleinversuche) werden die Ergebnisse direkt in die Makroskala übernommen, um unter realen Anbaubedingungen auf einer möglichst großen Fläche ausgehend von diesem Forschungsprojekt langfristig und nachhaltig positive Effekte in der Region zu erzielen.
Das Projekt "Teilvorhaben C: Waldmanagement im Hochsauerlandkreis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. 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.
Das Projekt "Gemeinsames Vorhaben zur Technologieentwicklung der Herstellung von Biokohle aus feuchtem organischem Abfall" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Trier - Trier University of Applied Sciences, Umwelt-Campus Birkenfeld durchgeführt. Die hydrothermale Karbonisation (HTC) erlaubt die Umwandlung von feuchter Biomasse in ein kohlehaltiges Material. Dadurch kann sowohl fossile Kohle zur Energieerzeugung substituiert als auch -bei geeigneten Ausgangsstoffen- ein wertvoller Bodenzusatzstoff (Terra Preta) erzeugt werden. Das HTC-Labor am Umwelt-Campus Birkenfeld (FH Trier) beschäftigt sich seit etwa 4 Jahren mit dem Verfahren. Derzeit wird in Kooperation mit der Fa. TerraNova-Energy, gefördert durch das BMBF, die erste industrielle Anlage betrieben. Gemeinsam mit dem chinesischen Partner sollen Forschungsstrukturen (gemeinsame Laborkapazitäten) aufgebaut und wissenschaftliche Projekte entwickelt und durchgeführt werden. Dadurch soll einerseits die wissenschaftliche Basis des Verfahrens verbreitert und andererseits die technischen Umsetzung unter verschiedenen Bedingungen (Klima, Infrastruktur, soziale Gegebenheiten etc.) möglich werden. Im Rahmen des Projektes sollen der Austausch von Wissenschaftlern gefördert, die gemeinsame Durchführung von Master-Arbeiten und Promotionen durchgeführt sowie Kongresse und Workshops zu dem Thema - HTC - organisiert werden.
Das Projekt "Biokohle -Produktion, Entwicklung und Charakterisierung zur Anwendung als Bodenverbesserer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur Allgemeiner Pflanzenbau, Ökologischer Landbau durchgeführt. Pyrolyse erzeugt Kohle (Biokohle), Öle und Gase, welche zur nachfolgenden Energieerzeugung genutzt werden können. Allerdings hat die vollständige Abfuhr von Biomasse negative Auswirkungen auf den Humusgehalt und die Fruchtbarkeit von Böden. Die Rückführung von Biokohle in den Boden kann den Humusgehalt und die Bodenfruchtbarkeit nachhaltig erhöhen, was durch Studien an den präkolumbischen Indianerschwarzerden Amazoniens (Terra Preta) von Dr. Glaser der Universität Bayreuth (www.bayceer.uni-bayreuth.de/biochar) belegt wurde. Das Biorefining und Carbon Cycling Programm der UGA (www.biorefinery.uga.edu) kann Biochar aus verschiedenen Materialien unter verschiedenen Bedingungen herstellen. Die Kooperation zwischen der Universität Bayreuth und der Universität Georgia hat eine Optimierung der Materialeigenschaften von Biochar zur Anwendung als Bodenverbesserer zum Ziel.