Biokohle aus Sicht des Bodenschutzes in Niedersachsen

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1 Biokohle aus Sicht des Bodenschutzes in Niedersachsen Andreas Möller Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie, Hannover

2 Hintergrund Landwirtschaft in Niedersachsen verursacht ¼ der THG-Emissionen Überhöhte Nitratgehalte bei mehr als ¼ der Grundwassermessstellen Biokohle: Klimaschutz durch Speicherung von Kohlenstoff im Boden Vorrausetzung: Weitere pflanzenbauliche Vorteile Keine negativen Wirkungen auf Bodenfunktionen Ist Zustand! Hoch intensive Landwirtschaft mit maximalen Erträgen Weitgehende Nutzung aller organischer Reststoffe Hoher Standard beim Bodenschutz

3 Terra Preta Vorbild für unsere Böden? Luvisol Europa Cambisol Brasilien Terra Preta Terra Mulata Umbrisol Ferralsol optimal sehr gut sehr gut optimal gut gut optimal ph-wert sauer + - gut + - gut P-Versorgung Basensättigung + - Mangel gering

4 Getreideerträge Terra Preta Brasilien

5 Variabilität der Ausgangssubstrate Land- und Forstwirtschaftliche Reststoffe Organische Abfallstoffe (Nachwachsende Rohstoffe) Wirtschaftsdünger Gärreste Grün- und Grasschnitt Biotonne Nachwachsende Rohstoffe

6 Variabilität der Herstellungverfahren Pyrolyse ( C (1100 C )) Verschiedene Reaktionszeiten Trockene Biomasse Hydrothermale Karbonisierung ( C) Druck/Katalysator Feuchte Biomasse Torrefizierung Pyrolyse bei niedrigen Temperaturen

7 Variabilität der Terra Preta Substrate Biokohle organische Abfälle Effektive Mikroorganismen Bodenfauna Mischung Kompostierung Fermentierung Terra Preta Substrat Mineralische Zuschlagsstoffe

8 System Biokohle Boden - Biomasse Jeffrey et al. 2011

9 Variabilität der Wirkung 1,5 % Vergasungskohle 1,5 % Holzkohle Rajkovich et al. 2012

10 Ertrag relativ zur Kontrolle [%] Langzeitwirkung? Deenik et al. 2011, 2,5%, Maiskolben, Mais Deenik et al. 2011, 2,5%, Maiskolben, Mais Deenik et al. 2011, 2,5%, Mesquiteholz, Mais Deenik et al. 2011, 2,5%, Eichenholz, Mais Deenik et al. 2011, 2,5%, Weißkopfmimosenholz, Mais Gaskin et al. 2010, 0,5%, Erdnussschalen, Weizen Gaskin et al. 2010, 1%, Erdnussschalen, Weizen Gaskin et al. 2010, 0,5%, Fichtenholz, Weizen Gaskin et al. 2010, 1%, Fichtenholz, Weizen Borchhard et al. 2014, 1,5%, Buchenholz, Mais Borchhard et al. 2014, 10%, Buchenholz, Mais Mokry et al. 2013, 1%, Grünschnitt, Mais/Weizen Mokry et al. 2013, 1%, Grünschnitt, Mais Borchard et al Jahr 2. Jahr 3.Jahr

11 Profil eines 330 Jahre alten Holzkohlemeilers im Harz Meiler Tiefe e [cm] ph 3,5 Unterboden

12 Oberflächenversieglung in Abhängigkeit vom Alter dreier Holzkohlemeiler im Harz Mittlere Oberfläche Mineralboden = 16 [m 2 g -1 ]

13 Schadstoffe Verfahren BTEX PCDD/PCDF (FAO-TEQ) ng kg -1 Holzkohle 20 3,97 Vergasungskohle <1 14,4 Flash-Pyrolyse-Kohle 1 2,89 Borchard 2010 Starke Schadstoffsorption Anpassung der Schadstoffanalytik notwendig Transport erniedrigt Reduzierte Bioverfügbarkeit Reduzierte Effizienz von Pflanzenschutzmitteln Gehemmter Abbau Mumme 2012

14 Rechtliche Grundlagen: Düngemittelverordnung Deutschland (Grocholl 2013): Düngemittelverordnung vom regelt Nutzung von Kohlen Holzkohle aus unbehandeltem Holz, sowie Braunkohle, Leonardit und Xylith Ausgangsstoff für Kultursubstrate Trägersubstanz von Nährstoffen über zugelassene Düngemittel Xylith und Leonardit auch als Bodenhilfsstoff Beispiel für eine temporäre Zulassung bis 2018 von Pflanzenkohle nach 9a des österreichischen Düngemittelgesetzes (Firma Sonnenerde)

15 Bodenschutzgesetz Zweck dieses Gesetzes ist es, nachhaltig die Funktionen des Bodens zu sichern oder wiederherzustellen. Hierzu sind schädliche Bodenveränderungen abzuwehren. Der Boden erfüllt im Sinne dieses Gesetzes 1. natürliche Funktionen als a) Lebensgrundlage und Lebensraum für Menschen, Tiere, Pflanzen und Bodenorganismen, b) Bestandteil des Naturhaushalts, insbesondere mit seinen Wasser- und Nährstoffkreisläufen, c) Abbau-, Ausgleichs- und Aufbaumedium für stoffliche Einwirkungen auf Grund der Filter-, Puffer- und Stoffumwandlungseigenschaften, insbesondere auch zum Schutz des Grundwassers, 2. Funktionen als Archiv der Natur- und Kulturgeschichte sowie 3. Nutzungsfunktionen als a) Rohstofflagerstätte, b) Fläche für Siedlung und Erholung, c) Standort für die land- und forstwirtschaftliche Nutzung, d) Standort für sonstige wirtschaftliche und öffentliche Nutzungen, Verkehr, Ver- und Entsorgung. Beim Aufbringen von Material auf landwirtschaftlich einschließlich gartenbaulich genutzte Böden ist deren Ertragsfähigkeit nachhaltig zu sichern oder wiederherzustellen und darf nicht dauerhaft verringert werden.

16 Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung

17 Zusammenfassung Auf europäischen Böden kann kaum mit Ertragssteigerungen gerechnet werden Chancen bestehen im Nährstoffmanagement Wirkung von Biokohle ist abhängig vom Ausgangsmaterial, Produktion, Bodensubstrat, Ackerfrucht, Klima und Zeit und kann auf Grund der hohen Variabilität nicht vorhergesagt werden Langzeitwirkung in Böden ist nicht bekannt Schadstoffe und rechtlichen Rahmenbedingungen müssen beachtet werden (z. B. Düngemittelverordnung, Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung, Futtermittelverordnung) Negative Wirkungen auf Bodenfunktionen und Erträge können nicht ausgeschlossen werden

18 Potential besteht für ausgewählte Produkte Einschränkung auf nachweislich für die Umwelt unbedenklich Biokohle-Produkte konstanter Qualität (z.b. E 153) Nachweis nachhaltiger pflanzenbaulicher Vorteile in standardisierten Feldversuchen Feldversuche müssen sich an der aktuellen landwirtschaftlichen Praxis orientieren Ableitung von anwendungsbezogenen Handlungsempfehlungen mit pfadbezogenen Schadstoffgrenzwerten Darlegung des ökologischen und ökonomischen Mehrwerts der Produkte gegenüber bestehen Verwertungsverfahren organischer Reststoff Umfassende und transparente Bilanzierung aller Vorteile und Risiken

19 Umfassende Bilanzierung aller Vorteile und Risiken an ausgewählten Biokohle-Produkten

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie, Hannover