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Biokohle im Boden reduziert Treibhausgasemissionen

02.10.2013
Umweltmikrobiologen der Universität Tübingen untersuchen, wie mikrobielle Lebensgemeinschaften die Erzeugung klimaschädlicher Gase verringern können.

Durch das Einbringen von Biokohle in landwirtschaftlich genutzte Böden lässt sich die Zusammensetzung und Aktivität der Bodenmikroorganismen so verändern, dass Emissionen des Treibhausgases Distickstoffmonoxid, auch Lachgas genannt, verringert werden.

Dies haben die Wissenschaftler Johannes Harter und Hans-Martin Krause unter der Leitung der Umwelt- und Geomikrobiologen Dr. Sebastian Behrens und Professor Andreas Kappler vom Zentrum für Angewandte Geowissenschaften der Universität Tübingen in Kooperation mit der Universität Hohenheim in einer Studie nachgewiesen. Diese Ergebnisse haben nicht nur eine große Bedeutung für den nachhaltigen, effektiveren Einsatz von Stickstoffdüngern in der Landwirtschaft, sie stellen auch eine Möglichkeit dar, weltweit die Emission von Treibhausgasen zu reduzieren.

Biokohle ist ein Produkt der chemischen Zersetzung organischen Materials unter Luftabschluss bei hohen Temperaturen, dieser Prozess wird auch Pyrolyse genannt. Biokohle unterscheidet sich von Holzkohle hauptsächlich durch ihre Verwendung: Während Holzkohle in der Regel verfeuert wird, findet Biokohle ihre Anwendung als Bodenhilfsstoff in der Landwirtschaft. Lachgas wird im Stickstoffstoffwechsel von Mikroorganismen im Boden produziert, die Emissionen von Distickstoffmonoxid steigen mit dem erhöhten Einsatz von Düngemitteln.

Biokohle verringert durch ihre Bindungseigenschaften die Auswaschung von Nährstoffen aus nährstoffarmen Böden. Außerdem beeinflusst sie die Zahl und Zusammensetzung der Lebewesen im Boden, die komplizierte Gemeinschaften mit Beteiligung von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen bilden, in günstiger Weise.

„Durch die Erhöhung der Wasserspeicherkapazität und der Bindung der Nährstoffe wird die Fruchtbarkeit des Bodens erhöht, die Emission von Treibhausgasen reduziert und mehr Kohlenstoff im Boden gespeichert“, sagt Sebastian Behrens.

Die bodenverbessernden und pflanzenwachstumsfördernden Eigenschaften der Biokohle waren bereits frühen Indianervölkern in den tropischen Klimazonen Amazoniens und Afrikas bekannt. Die Ureinwohner dieser Regionen nutzten bereits vor mehreren tausend Jahren die Eigenschaften der „Terra preta do indio“, der „Schwarzen Erde“, wie die Biokohle dort genannt wurde. Mit ihrer aktuellen Studie unterstreichen die Wissenschaftler die Bedeutung der Biokohleforschung für die heutige Nutzung: Sie hat nicht nur das Potenzial, neue und profitable Märkte für Landwirtschaft und Industrie zu erschließen, sie liefert auch wichtige Erkenntnisse für den Boden- und Klimaschutz.

Bedeutsam sind die aktuellen Forschungsergebnisse der Tübinger Wissenschaftler auch im Zusammenhang mit dem neuen Klimabericht (5th Assessment Report), der vom Weltklimarat (IPCC, Intergovernmental Panel on Climate Change) am 30. September 2013 veröffentlicht wurde. Danach sind die Konzentrationen der Treibhausgase Kohlendioxid, Methan und Distickstoffoxid in der Atmosphäre seit 1750 durch Aktivitäten des Menschen um 40 Prozent, 150 Prozent beziehungsweise 20 Prozent gestiegen. Die Hauptquelle für Distickstoffmonoxid (Lachgas) ist mit 84 Prozent die Landwirtschaft. Strategien zur Verringerung der landwirtschaftlichen Distickstoffmonoxid-Emissionen bei gleichzeitig nachhaltiger Nutzung von Stickstoffdünger ohne Ertragsverluste sind daher wirtschaftlich und ökologisch von großem Interesse.

Publikation:
Harter J, Krause H-M, Schuettler S, Ruser R, Fromme M, Scholten T, Kappler A, Behrens S (2013). Linking N2O emissions from biochar-amended soil to the structure and function of the N-cycling mi-crobial community. ISME Journal (International Society for Microbial Ecology; Nature Publishing Group), in press. Online-Vorabveröffentlichung: www.nature.com/ismej/journal/vaop/ncurrent/abs/ismej2013160a.html
Kontakt:
Dr. Sebastian Behrens
Universität Tübingen
Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
Zentrum für Angewandte Geowissenschaften/ Arbeitsgruppe Geomikrobiologie
Sigwartstrasse 10 ∙ 72076 Tübingen
Tel. +49 (7071) 29-75496
sebastian.behrens[at]ifg.uni-tuebingen.de

Dr. Karl Guido Rijkhoek | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-tuebingen.de

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