Terra Preta altes Wissen neu entdeckt

Transkript

1 Terra Preta altes Wissen neu entdeckt 21. Kasseler Gartenbautage MSc. Daniela Busch Martin Luther Universität Halle / Wittenberg 1

2 Inhalt Einleitung Geschichte Eigenschaften der Terra Preta Moderne Herstellungsverfahren Ökologische Potenziale der Anwendung Zusammenfassung 2

3 Studium Biologie JLU Gießen Masterarbeit: Ökotoxikologische Risikoabschätzung von Pflanzenkohlen Promotionsvorhaben: Ökologische Auswertung des Einsatzes von Pflanzenkohlen bei: Prof. Bruno Glaser MLU Halle/ Wittenberg 3

4 Extrem hohe Verwitterungsrate Geringer Gehalt an organischem Kohlenstoff (SOM) und Nährstoffen niedriger ph Wert sehr dünne Humusschicht tief rotbrauner Oberboden 4

5 Geschichte der Entdeckung Fransisco de Orrelana (1542) El Dorado Entdeckung zahlreicher Siedlungen im Amazonasgebiet riesige Siedlungen, in denen Zehntausende Menschen lebten 5

6 Geschichte der Entdeckung 1872: Entdeckung eines Bodenprofils mit einem mächtigen schwarzen Horizont und Tonscherben im Erdreich 1876: ähnliche Entdeckungen in Guyana 1878: Erste Beschreibung und Definition der Terra Preta durch Brown und Lidstone (Zusammenhang zwischen menschl. Besiedlung und Nährstoffanreicherung noch unbekannt) 1885: (Hartt) erste Dokumentation von Inhaltsstoffen (Tonscherben, Reste von Steinwerkzeugen und Holzkohle) 1903: (Katzer) Nachweis über die hohe Fruchtbarkeit der Terra Preta (und deren Vergleich mit Tschernosem) 6

7 Terra Preta Forschung nach

8 8

9 Die Entdeckung der Terra Preta Glaser and Birk

10 Die Entdeckung der Terra Preta Glaser et al

11 Die Entdeckung der Terra Preta 11

12 Wolfgang Zech Christoph Steiner Bruno Glaser 12 Johannes Lehmann

13 13

14 Geschichte Justus von Liebig Chemische Briefe 1878 (49. Brief; S. 512) Bericht aus China [ ] Während der Sommermonate werden alle Arten von vegetabilischen Abfällen mit Rasen, Stroh, Gras, Torf, Unkraut mit Erde gemischt, in Haufen gesetzt und, wenn diese trocken sind, angezündet, so dass sie in mehreren Tagen langsam verbrennen und das Ganze in eine schwarze Erde verwandelt ist. [ ] 14

15 Ökologische Eigenschaften der Terra Preta Woher kommt die signifikante Speichereigenschaft dieser Bodenhorizonte? 15

16 Lehmann et al. 2011; 16

17 Die Entdeckung der Terra Preta Kohle-Partikel 17

18 18

19 19

20 20

21 Moderne Herstellungsverfahren Pyrolyse Trockene Pyrolyse Pflanzenkohle Hydrothermale Carbonisierung Nasse Konversion von Biomasse Hydrokohle 21

22 Herstellungsweisen moderner Pflanzenkohlen Ökoregion Kaindorf 22

23 Herstellungsweisen moderner Pflanzenkohlen Pyrolyse: C Sauerstoffausschluss Nutzung der Brenngase in externer Brennkammer trockene Pflanzenkohle ph 8-11 geringes spez. Gewicht HC/OC Verhältnis ähnlich der Holzkohle 23

24 Herstellungsweisen Hydrokohlen Stadtwerke Halle / S. 24

25 Herstellungsweisen Hydrokohlen Hydrothermale Carbonisierung: C in wässriger Phase (Luftausschluss) 2-12 Stunden 2,8 Mpa feuchte flüssige Kohle HC/OC Gehalt ähnlich der Braunkohle hohes spez. Gewicht durch hohen Wassergehalt saurer ph Wert (3,5-4,5) Energiegewinnung durch exotherme Reaktionen während der Konversion der Biomasse möglich 25

26 Kohlenstoff- Speicherung im Boden Humusaufbau Klimaschutz 26

27 Kohlenstoff- Speicherung im Boden Kohlenstoff Sequestrierung (hilft CO 2 aus der Atmosphäre dauerhaft zu entziehen) Pyrolyse O C O O C O Photosynthese O C O C O O O C O 27

28 28

29 N 2 O CO 2 CH 4 Temperature N - availabiliy Methan - Oxidation Aerobe Zone Anaerobe Zone Root respiration Soil organisms Nitrifikation Denitrifikation 29

30 N 2 O CH 4 CO 2 Anaerobes Milieu Rascher Abbau und Auswaschung 30

31 Stickstoffverlust vs. Eutrophierung 31

32 Publikationen: Dr. Claudia Kammann, Uni Gießen N 2 O CH 4 CO 2 32

33 Aktuelle Forschung & Ergebnisse: Glaser, 2014 Glaser,

34 Erfahrungen in der Anwendung: Die maximale Aufbringungsmenge beträgt in Deutschland 30 t/ ha in 3 Jahren Orientierung an der maximal zugelassenen Ausbringungsmenge von Komposten Pflanzenkohle als Humusaufbaumittel und C- Senke noch nicht zugelassen 34

35 Unter kontrollierten Bedingungen 35

36 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit und ich freue mich auf Ihre Fragen. 36

37 Biokohle? Hydrokohle? HTC Kohle? Pflanzenkohle? Eine Definition unter wissenschaftlichen Aspekten Schimmelpfennig and Glaser 2012

38 Untersuchungen zur Umweltverträglichkeit 1. Prüfung auf Freisetzung phytotoxischer Gase Keimung, Wachstum: Kresse-Test (BggK*, 7 Tage) 2. Prüfung der Auswirkungen auf die Flora Keimung: Salatkeimungstest (ISO-17126; Sand- Biokohlegemische, 5-7 Tage) Keimung: Gerstenkeimungstest (BggK*; EE0-Biokohlegemische; 10 Tage) Wachstum: Gerstenkeimungstest (wie oben) 3. Prüfung der Auswirkungen auf die Boden-Fauna Substratpräferenz: Regenwurmvermeidungstest (ISO ; LUFA-Standardboden 2.2; 48 h) 4. Prüfung auf Genotoxizität Tradescantia-Keinkern-Test (VDI 3957 Blatt 16), modifiziert: - mit wässrigen Biokohle-Auszügen - nach Wachstum in Biokohle-EE0-Mischungen

39 TOC t 0 and t 1 40,00 25,00 35,00 30,00 20,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 t0 0-10cm TOC [g*kg- 1] t1 0-10cm TOC [g*kg- 1] 15,00 10,00 5,00 t cm TOC [g*kg- 1] t cm TOC [g*kg- 1] 0,00 0,00