Pflanzenkohle machen in der Permakultur. Anton Küchler, planofuturo.ch. Pflanzenkohle. eine uralte Kulturtechnik

Transkript

1 Pflanzenkohle eine uralte Kulturtechnik Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

2 Pflanzenkohle im Amazonas: terra preta vor Jahren von Mensch gemacht! Fotos: Bruno Glaser Anthrosol = terra preta und Ferralsol in Amazonien, Fundorte unweit voneinander entfernt Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

3 Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

4 Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

5 Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

6 Seit Beginn der Eisenzeit vor Jahren ist Holzkohle als effizienter Bodenverbesserer fast überall in der Welt bekannt (Japan, China, Indonesien, Europa, Afrika, Südamerika ) Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

7 Verschiedene Kohlenmeiler (kilns)

8 fossil Kohle nachwachsend Rohstoff Verfahren Steinkohle Braunkohle Pflanzenkohle Holzkohle Holz offene Pyrolyse (1) Reststoffe wässrig HTC-Kohle HTC (2) Pyrokohle Reststoffe kontrollierte Pyrolyse (3) Nachhaltig produziert und im Boden angewendet EBC (2012) 'European Biochar Certificate Guidelines for a Sustainable Production of Biochar.' European Biochar Foundation (EBC), Switzerland. biochar.org/en/download. Version 4.8 of 13th December 2013 Biokohle Reststoffe: Positive list of biomasses geschlossene Pyrolyse (4) (1) offene Pyrolyse: Kohlenmeiler hohe Abgasbelastung und schlechte Energieeffizienz (2) HTC = hydrothermale Karbonisierung, 20bar, 200 C, wässrige Kohle mit vielen organischen Verbindungen (3) kontrollierte Pyrolyse: Abgase werden verbrannt, z.b. TLUD-Prinzip (4) geschlossene Pyrolyse: kontrollierte Pyrolyse mit Wärmerückgewinnung und Temperaturüberwachung Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

9 Pyrolyse-Prozess Thermische Zersetzung von hochmolekularen organischen Verbindungen zu brennbarem Gas (CO, CH 4, H 2, Teer) und Pflanzenkohle bei C ohne Sauerstoff Different temperature - different biochar Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

10

11 Positive Effekte Kohle: physikalisch Wasserspeicherung: Die Wasserrückhaltekapazität der Böden (WHC) steigt mit zunehmendem Kohleanteil; Nährstoffspeicherung: Die Kationenaustauschkapazität (KAK) wird durch Zugabe von Kohle massiv verbessert (bis Faktor 20); Nährstoffauswaschung: Durch die Zugabe von Kohle kann die Auswaschung (leaching) von Ammonium und Magnesium deutlich verringert werden; Boden-pH: Bei einem ph unter 5.5 sinkt die Verfügbarkeit von Nährstoffen und Schwermetalle werden mobilisiert. Kohle im Boden wirkt als Puffer und erhöht den Boden-pH. Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

12 Chernozem Schwarzerde in der Ukraine: Kornkammer Europas Pyrolytische Entstehung durch Steppenbrände Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

13 Holzkohlestaub als Düngemittel: empfohlen im Gartenbauratgeber aus dem Jahre 1889 Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

14 Nach der Herstellung bei 650 C ist die Pyrokohle unbelebt und muss vor der Einbringung in den Boden mittels organischem Kohlenstoff (z.b. Kompost) biologisch aktiviert werden!

15 Lebensraum für Wurzeln und Mikroorganismen Wurzelhäärchen einer Senfpflanze in Buchenholzkohle. Photo: Andreas Thomsen, 2009 Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

16 2.5 Milliarden Lebewesen in einer Hand voll Erde Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

17 Nährstoff-Optimum mit Kohle Brady and Weil, 2008 Minimumgesetz (Sprengel/Liebig, 1828) Optimumgesetz (Liebscher, 1895) Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

18 Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

19 Topfversuche mit Phacelia Maturarbeit Gymnasium Oberwil, 2011 Botanischer Garten Basel Töpfe hinten: viel Pflanzenkohle Töpfe vorne: keine Pflanzenkohle Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

20 Weitere positive Effekte Kohle Bodenfauna & Mykorrhizen: Zuwachs von Mikroorganismen und der Symbiosen mit Wurzelpilzen, welche um die Mikroporen der Kohle ansiedeln Erhöhung der Nährstoffverfügbarkeit; Entgiftung: Adsorption toxischer Stoffe wie Schwermetalle, Nitrite und Pestizide durch die Kohle; Bodendurchlüftung: Höhere Bodendurchlüftung und somit deutliche Reduktion der Methan- und Lachgasemissionen (Klimagase) insbesondere in verdichtungsgefährdeten Böden; Globales CO 2 -Einlagerungspotenzial: mindestens 500 Millionen Tonnen Kohle pro Jahr (ca. 6% des heutigen anthropogenen CO 2 -Ausstosses). Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

21 Pflanzenkohle-CO 2 -Kreislauf Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

22 Globale CO 2 -Sequestrierung Kohle Quelle: Carbon Offset = Global-Warming- Kohlenstoffäquivalent *Gt C = eine Milliarde Tonne Kohlenstoff Gt C = gigatones Carbon = eine Milliarde Tonne Kohlenstoff, anthropogener Ausstoss: 8.6 Gt C pro Jahr

23 Globale CO 2 -Sequestrierung Kohle Annahmen für Szenario "Moderate" Globale Netto-Primärproduktion der Landpflanzen: 60 Gt C* po Jahr. 5% davon = 3 Gt C verfügbar (Restbiomasse Land- und Forstwirtschaft). 50% davon = 1.5 Gt C für die Biokohleproduktion verfügbar. 40% davon = 0.6 Gt C zu Biokohle pyrolysiert 87% davon = 500 Mio. Tonnen Kohle pro Jahr längerfristig (mindestens 500 Jahre) in den Böden eingelagert 6% von Millionen Tonnen pro Jahr Kohlenstoff (antropogener Ausstoss) *Gt C = eine Milliarde Tonne Kohlenstoff

24 Terra Preta Das Geheimnis der schwarzen Erde Youtube-Film mit Bruno Glaser, 2012 veröffentlicht am Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

25 Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

26 Pflanzenkohle Viele Benefits für Atmosphäre und Boden

27 Biomasse für Pflanzenkohle Abfall: Ernterückstände viel an einem Ort Klimagase, Grundwasserbelastung Aschereich: Gräser, Blätter, Rinden, Schalen hohe Mineralienrückführung Brandhemmend: energetisch nur über Pyrolyse nutzbar Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

28 Ökozentrum Martin Schmid Abgasmotor «Drei-Takter» 30 Millionen Tonnen schwer kompostierbare Biomasse- Reststoffe suchen eine sinnvolle Verwertung Mangokerne, Cashew-Schalen, Kokos-Schalen Landschaftspflegeschnitt (Grünschnitt, Feldgehölz) Müllerei-Stäube Papierschlamm Klärschlamm Siebüberlauf aus Trockenfermentation und Kompostierung mit Störstoffen (Plastikfolie) Schwemmholz (sandhaltig) Wurzelstöcke (sandhaltig) Obstkerne und Trester Getreide- und Schilfstroh Reisspelzen (120 Mio t/a) Kaffeepulpe (20 Mio t/a) Vetiverwurzeln Mikroplastik im Meer (mit Bewuchs) Hospitalabfälle Strassen-Asphalt-Bruch Fotos: Siebüberkorn >40mm Kompostierung; Axpo Kompogas Anlage Winterthur; Foto Bürke und Poiger, Diplomanden ZHAW - Typische Substrate - Betrifft Pilotprojekt - Keine Biomasse aber am Besten auch pyrolysiert

29 Haiti stove: main targets Stop the deforestation (climate and resources) Promotion of independent business (economics) Protection against smoke when cooking (health) Terra Preta, Biochar to improve soil (nutrition)

30 Haiti stove: briquetting

31 Pulpa Pyrolysis: experiences (1/2) input pyreg pyrolysis unit, PYREG Lausanne, april 2010 output Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

32 Pulpa Pyrolysis: experiences (2/2) PyroCook Kaskad-E january 2014 Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

33 Kaffakocher: Injera-Kochen mit Kaffeeschalenabfall in Äthiopien

34 Viele Einsatzmöglichkeiten Bodenhilfsstoff für die Landwirtschaft Terra-Preta-ähnliche Erden mit Zusatz von Pflanzenkohle (Torfersatz) Komposthilfsstoff Güllezusatz, Trägermittel für organische und mineralische Dünger Stall-Einstreu auf der Basis mikrobiell aktivierter Pflanzenkohle Futterzusatz, Zusatzstoff für die Futtermittelsilage Nahrungsergänzungsmittel, Farbstoff (E153) Zusatzstoff für Biogasanlagen Filtermittel für Abwasserreinigung, Boden- und Seewassersanierung Wasserzusatz für Fischzucht und Aquarien Saatgutpellets Isolationsmaterial für Hausbau Pellets für Metallurgie (Energiequelle und Reduktionsmittel) Wikipedia, 2017

35 Kohle als Filter in Kläranlagen Hohe Porosität und grosse Oberfläche Adsorptionskapazität für organische und anorganische Schadstoffe Negativ geladene Oberfläche mit Anionen wie Hydroxyl- und Carboxylgruppen hohe Kationenaustauschkapazität (Lee et al., 2010; Meyer, Glaser und Quicker, 2011) Graphitstruktur Kohle kann mit benachbarten Atomen oder Molekülen lineare oder zyklische Bindungen eingehen erhöhte Stabilität und Adsorptionsfähigkeit

36 Fäkalien verkohlen? PRO Hygienisierung (jedoch: Klärschlammverbrennung heute bei C, Pyrolyse bei max. 700 C) Nährstoffrückgewinnung Industrie- vs. Entwicklungsländer CONTRA Direktkompostierung nicht mehr möglich (Nährstoffverluste?) Logistik NOx-Emissionen? Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017

37 Pflanzenkohle als Verputz Isoliert (Porosität), bereits im 19. Jh. zur Isolation von Kühlräumen in der Hochseeschifffahrt eingesetzt Reguliert Luftfeuchtigkeit Absorbiert Geruchs- und Giftstoffe Resistent gegen Elektrosmog Kein Bindemittel aber sehr leichter Sandersatz (bis 80% zusetzbar) H.P Schmidt, baublatt Januar 2017

38 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Mehr Informationen: Pflanzenkohle > -Kurs auf dem Balmeggberg in Trub 18. bis 20. August 2017