Quelltext der Seite Klimafarming

'''Klimafarming''' ({{enS|climate farming}}) nennt sich ein stark auf den Einsatz von [[Pflanzenkohle]] fokussierendes Konzept des [[Carbon Farming]], das durch den Einsatz moderner [[landwirtschaft]]licher Methoden für die Reduktion [[klimaschädlich]]er Gase in der [[Erdatmosphäre]] sorgen will. Beim Klimafarming werden Sekundärkulturen und ökologische Ausgleichsflächen angelegt, um die auf diesen Flächen anfallende [[Biomasse]] zur Herstellung von Energie und [[Biokohle]] sowie zur Vermehrung des [[Humus]]gehaltes im Boden einzusetzen. Die damit verbundene [[Kohlenstoffbindung im Boden]] wird in verschiedenen Forschungsvorhaben wissenschaftlich untersucht.

== Forschungsstand ==
[[Datei:Kurzumtriebskultur Pappel.jpg|mini|Anbau von Hybrid-[[Pappeln]] als [[Energieholz]] in einer Kurzumtriebsplantage]]
Als relevante klimaschädliche Gase in der Landwirtschaft gelten [[Kohlenstoffdioxid]] (CO<sub>2</sub>), [[Methan]] (CH<sub>4</sub>) und [[Distickstoffmonoxid|Distickstoffoxid]] (N<sub>2</sub>O). Methan entsteht vor allem beim [[Reisanbau]] und in der [[Viehzucht]], aber auch bei der [[Verrottung]] von Biomasse zum Beispiel im [[Mist]]. Distickstoffoxid (auch ''Lachgas'' genannt) wird durch [[Stickstoffdünger]] freigesetzt. Sehr viel Kohlenstoffdioxid entsteht bei der Wald- und [[Brandrodung]].

Wie viel Kohlenstoffdioxid bei der Bewirtschaftung zum Beispiel beim [[Ackerbau]] im [[Boden (Bodenkunde)|Boden]] verbleibt, hängt von der Bilanz der Kohlenstoffeinträge in den Boden (z.&nbsp;B. durch Ernterückstände wie Stoppeln oder [[Wurzel (Pflanze)|Wurzeln]], oder [[Hofdünger]] wie Mist) und der Kohlenstoffverluste aus dem Boden (meist durch [[Bodenatmung|Atmung]], verstärkt durch Bodenstörungen) ab.<ref name=":0">{{Literatur |Autor=[[Sabine Fuss]], William F Lamb, Max W Callaghan, Jérôme Hilaire, [[Felix Creutzig]] |Titel=Negative emissions—Part 2: Costs, potentials and side effects |Sammelwerk=Environmental Research Letters |Band=13 |Nummer=6 |Datum=2018-05-21 |Seiten=063002 |DOI=10.1088/1748-9326/aabf9f}}</ref> Im Boden findet ein ständiger Abbau und Aufbau von Humus statt. In einem stabilen [[Ökosystem]] (zum Beispiel [[Wald]], altes [[Grünland]]) halten sich beide Vorgänge die Waage, d.&nbsp;h. der Humusgehalt verändert sich kaum. Am Lehrstuhl für Forstliche Wirtschaftslehre, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, [[Technische Universität München]], wurde 2016 im Rahmen einer [[Dissertation]] die Kohlenstoffbindung in [[Kamerun]] bei der [[Waldbewirtschaftung]] untersucht.<ref>http://mediatum.ub.tum.de/1286976</ref> Weitere Untersuchungen zur Kohlenstoffspeicherung erfolgen seit vielen Jahren auch am Lehrstuhl für Bodenkunde, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Technische Universität München.<ref>https://www.boku.wzw.tum.de/index.php?id=dissertations</ref>

Beim Anbau von [[Energiepflanze]]n geht es darum, möglichst viel Biomasse zu gewinnen, die dann energetisch verwertet werden soll. Dabei ist die Verminderung des Kohlenstoffdioxid-Ausstoßes zur Verminderung des [[Treibhauseffekt]]es ein wichtiger Faktor. Die Klimawirksamkeit des Anbaus und der Nutzung von Energiepflanzen wird kontrovers diskutiert. Neben der CO<sub>2</sub>-Ersparnis durch Nutzung nachwachsender Rohstoffe müssen die [[Klimabilanz]]en des Ackerbaus auch die klimarelevanten Emissionen von [[Treibhausgas#Distickstoffmonoxid (Lachgas)|Lachgas]] N<sub>2</sub>O berücksichtigen, das vor allem bei stickstoffgedüngten Ackerkulturen entsteht.

== Tiefpflügen ==
{{Hauptartikel|Kohlenstoffbindung im Boden #Tiefpflügen}}
Zum [[Tiefpflügen]] gibt es Studien aus [[Deutschland]]<ref>{{Literatur |Autor=Viridiana Alcántara, Axel Don, Reinhard Well, Rolf Nieder |Titel=Deep ploughing increases agricultural soil organic matter stocks |Sammelwerk=Global Change Biology |Band=22 |Nummer=8 |Datum=2016 |ISSN=1365-2486 |Seiten=2939–2956 |DOI=10.1111/gcb.13289}}</ref> und [[Neuseeland]],<ref>{{Literatur |Autor=Marcus Schiedung, Craig S. Tregurtha, Michael H. Beare, Steve M. Thomas, Axel Don |Titel=Deep soil flipping increases carbon stocks of New Zealand grasslands |Sammelwerk=Global Change Biology |Band=25 |Nummer=7 |Datum=2019 |ISSN=1365-2486 |Seiten=2296–2309 |DOI=10.1111/gcb.14588}}</ref> die zeigen, dass die Verlagerung von nicht leicht abbaubarem Kohlenstoff in größere Tiefen des Bodens, wo er aufgrund längerer Verweilzeiten gespeichert wird, einen Beitrag liefern kann. Die Anwendung auf 5000 ha Boden bietet im Rahmen der [[Kohlenstoffbindung im Boden|CO<sub>2</sub>-Sequestrierung]] ein jährliches Potential von 15,4 Mio. t CO<sub>2</sub> über 20 Jahre; dies entspricht einem jährlichen Potential von 770 kt CO<sub>2</sub> pro Jahr.

Bei manchen Böden besteht jedoch die Gefahr, dass eine bestehende Humusschicht zerstört wird, was sich nachteilig auf die [[Bodenfruchtbarkeit]] auswirkt.<ref>[[Annie Francé-Harrar]]: ''Die letzte Chance – für eine Zukunft ohne Not'', Neuauflage 2007, Seite 564</ref>

== Verwendung von Biokohle ==
[[Biokohle]] kann durch [[Pyrolyse]] organischer Grundmaterialien wie [[Holz]], [[Stroh]], [[Trester (Pressrückstände)|Weintrester]], [[Grünschnitt]], aber auch Mist, [[Klärschlamm]] oder [[Küchenabfall|Küchenabfällen]] gewonnen werden. Zunächst erfolgt die Trocknung der Biomasse, die dann unter Sauerstoffausschluss auf Temperaturen von 400 bis 800 Grad erhitzt wird, wobei die langkettigen Kohlenstoffverbindungen der organischen Zellen zerbrochen werden. Dabei entstehen [[Synthesegas]]e und bis zu 40 % Biokohle, deren Konsistenz der von normaler Grillkohle entspricht. Mittels gesteuerter Schwelkammern und dem [[Flox-Verfahren]] können die energiereichen Synthesegase schadstoffarm verbrannt werden. Die dabei entstehende Abwärme lässt sich zu Heizzwecken nutzen oder über [[Kraft-Wärme-Kopplung]] in Elektrizität umwandeln.

In dem im Oktober 2018 veröffentlichten [[Sonderbericht 1,5 °C globale Erwärmung]] wurde Pflanzenkohle erstmals vom IPCC als eine vielversprechende [[Negative Emissionstechnologien|Negative Emissionstechnologie]] (NET) erwähnt. Untersuchungen zur Klimawirkung der Erzeugung und Verwendung von Pflanzenkohle stehen im Vergleich zu anderen NET jedoch im Hintergrund.<ref>{{Internetquelle |autor=Hans-Peter Schmidt |url=https://www.biochar-journal.org/en/ct/94 |titel=Biochar and PyCCS included as negative emission technology by the IPCC |werk=the Biochar Journal (tBJ), Arbaz, Schweiz |datum=2018-10-19 |sprache=en |abruf=2019-06-16}} {{ISSN|2297-1114}}.</ref> Bei der letzten [[Weltklimakonferenz]] in Katowice, Dezember 2018, gab es keinen Entscheid, derartige Sequestrierungen in einen globalen [[Emissionsrechtehandel|Kohlenstoffhandel]] einzubinden.<ref>{{Internetquelle |url=https://fachverbandpflanzenkohle.org/interview-rueckblick-un-klimakonferenz-in-kattowitz/ |titel=Interview mit Nikolas Hagemann |hrsg=Fachverband Pflanzenkohle (FVPK) |datum=2019-01-23 |abruf=2019-06-16}}</ref>

=== Klimabilanz der Biokohle ===
{{Hauptartikel|Pflanzenkohle #Kohlenstoffsenke}}
Biologische Reststoffe wie Grünschnitt, Trester oder Mist werden üblicherweise entweder durch Kompostierung oder durch Verrottung genutzt. Arbeitet man die Biokohle in den Erdboden ein, entzieht man der Atmosphäre dauerhaft Kohlenstoff, der somit nicht mehr zur [[Globale Erwärmung|globalen Erwärmung]] beitragen kann.
Da zudem die Energie des Synthesegases zur Elektrizitätsgewinnung eingesetzt werden kann und somit fossile Brennstoffe ersetzt, ist die Klimabilanz bei der Pyrolyse von biologischen Reststoffen im Vergleich zu deren bloßer [[Verrottung]] nahezu 95 % klimapositiv.

In Anbetracht der Knappheit der sinnvoll einzusetzenden Biomasse für die Verkohlung<ref>{{Internetquelle |autor=Teichmann |url=https://www.diw.de/documents/publikationen/73/diw_01.c.434583.de/14-1-1.pdf |titel=Klimaschutz durch Biokohle in der deutschen Landwirtschaft: Potentiale und Kosten |werk= |hrsg= |datum= |abruf=2020-02-19}}</ref> besteht bei einer breiten Anwendung – und womöglich Förderung – der Pyrolyse das Risiko, dass wertvolle Holzbestände oder gar kontaminierte verschwelbare Abfälle dabei eingesetzt werden.<ref>{{Internetquelle |autor=BUND |url=https://www.bund.net/service/publikationen/detail/publication/terra-preta-pyrolysekohle-bund-einschaetzung-ihrer-umweltrelevanz//terra-preta-pyrolysekohle-bund-einschaetzung-ihrer-umweltrelevanz/ |titel=Terra Preta / Pyrolysekohle: BUND-Einschätzung ihrer Umweltrelevanz |werk= |hrsg= |datum= |abruf=2020-02-19}}</ref>

=== Bodenverbesserung durch Biokohle-Eintrag ===
{{Hauptartikel|Pflanzenkohle #Pflanzenkohle als Bodenverbesserer}}
Der Bodeneintrag von Biokohle ist nicht nur unter klimapolitischen Erwägungen interessant, sondern auch agronomisch. In entsprechenden wissenschaftlichen Untersuchungen<ref>[http://www.css.cornell.edu/faculty/lehmann/research/biochar/biocharrefs.html Bio Char Articles]</ref> konnten folgende Vorteile für die Bodenkultur nachgewiesen werden:

* Verbesserung des Wasserspeichervermögens, wodurch Einsparungen bei künstlicher Bewässerung und Neubepflanzungen von Trockengebieten möglich werden
* Zunahme der Wurzelmykhorrizen für eine verbesserte Mineralstoffaufnahme
* Höhere Bodendurchlüftung und somit Reduktion der Methan- und Lachgas-Emissionen
* Verbesserung der Kationen-Austausch-Kapazität für den Stoffhaushalt der Pflanzen

Je nach angebauter Kultur werden zwischen 10 und 120&nbsp;t Biokohle pro Hektar in den Boden eingetragen, womit das Äquivalent von 36 bis 440&nbsp;t CO<sub>2</sub> pro Hektar gebunden werden. Würde zudem ein Teil der aus Biomasse hergestellten Biokohle zur Gewinnung von Elektrizität verwendet und die landwirtschaftlichen Maschinen weitestgehend auf Strom- und Akku-Betrieb umgestellt, wäre die Landwirtschaft nicht mehr wie bisher für 14 % der klimaschädigenden Emissionen<ref>[http://www.wwf.de/presse/details/news/von_wegen_gruen/ WWF - Klimagase Landwirtschaft]</ref> verantwortlich, sondern würde klimapositiv wirtschaften.

Das deutsche [[Umweltbundesamt (Deutschland)|Umweltbundesamt]] (UBA) und die [[Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe]] (BGR) warnen angesichts der Vielzahl der Ausgangsstoffe, Herstellungsverfahren und Anwendungsbereiche vor potenziellen Risiken bezüglich der Wirkungen auf Böden und Kulturpflanzen.<ref name="bgr-biokohle">{{Internetquelle |url=https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Boden/Projekte/Stoffgehalte_Stoffmobilitaet/GeoSFF_Aethiopien/biokohle_inhalt.html |titel=Biokohle: Vielfältige Eigenschaften machen verallgemeinerte Aussagen zur Wirkung auf Bodenfunktionen kaum möglich |hrsg=[[Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe|BGR]] |abruf=2026-01-12 }}</ref><ref name="uba-2016">{{Internetquelle |url=https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/texte_04_2016_chancen_und_risiken_des_einsatzes_von_biokohle.pdf |titel=Chancen und Risiken des Einsatzes von Biokohle und anderer „veränderter“ Biomasse als Bodenhilfsstoffe |hrsg=Umweltbundesamt |datum=2016 |format=PDF |abruf=2019-06-16}} Kurzbeschreibung.</ref> Das deutsche UBA empfahl im Jahr 2016 weitere systematische Untersuchungen sowie die Etablierung eines [[Zertifizierung]]s&shy;systems.<ref name="uba-2016" />

== Nicht-landwirtschaftliche Anwendungsfelder ==
Die Pyrolyse kann zudem höchst effizient in der Reststoffverwertung eingesetzt werden. So lassen sich sowohl Klärschlämme zu Biokohle und Energie pyrolysieren als auch Reststoffe von [[Biogasanlage]]n, Pressreste aus der Sonnenblumenöl-, Rapsöl- oder Olivenölherstellung, sowie Gärreste aus der [[Bioethanol]]herstellung. Auch in Ergänzung von Müllverbrennungsanlagen ist der Pyrolyseeinsatz möglich. Auch wenn die Biokohlen aus Klärschlammen oder aus der Abfallentsorgung nicht für die Verbesserung landwirtschaftlicher Böden eingesetzt werden können, so ließe sich die Biokohle gleichwohl in alten Bergwerken dauerhaft lagern, wo sie [[Karbonsenke]]n bilden.

== Siehe auch ==
* [[Kohlenstoffbindung im Boden]]
* [[Kohlenstoffzyklus]]
* [[Carbon Farming]]
* [[Regenerative Landwirtschaft]]

== Literatur ==
* Hans-Peter Schmidt: ''Terra Preta – Biokohle – Klimafarming.'' In: ''Ithaka – Journal für Terroirwein, Biodiversität und Klimafarming. [Erscheinungsort: Sankt Gallen].'' ({{ISSN|1663-0521}}) (2008), S. ?
* Hans-Peter Schmidt: [https://www.ithaka-journal.net/druckversionen/klimafarming-eine-chance.pdf ''Klimafarming – eine Chance für das Überleben des Planeten.''] In: ''Ithaka – Journal für Terroirwein, Biodiversität und Klimafarming. [Erscheinungsort: Sankt Gallen].'' ({{ISSN|1663-0521}}) (2009),  S. 328–333. (PDF)
* Christine Rösch, Matthias Achternbosch, Jens Schippl, Gerhard Sardemann: ''Climate Engineering Light: Natürliche Prozesse der CO<sub>2</sub>-Speicherung.'' In: ''Technikfolgenabschätzung – Theorie und Praxis.'' ({{ISSN|1619-7623}}) 19. Jg., H. 2 (Juli 2010), S. 43–52, darin: Abschnitt 2 „Climate Farming“ (S. 44–46). ([https://www.tatup.de/index.php/tatup/article/download/854/1574 Download-PDF])

== Einzelnachweise ==
<references />

== Weblinks ==
* [http://www.innovations-report.de/html/berichte/agrar_forstwissenschaften/biogas_biokohle_kohlenstoffsenke_144029.html Innovations-Report mit Adressen der Nachwuchswissenschaftlergruppe um APECS]
* [http://www.biofuelwatch.org.uk/docs/biocharbriefing.pdf Biochar for Climate Change Mitigation: Fact or Fiction?] Kritische Betrachtung, Februar 2009 (PDF-Datei; 393 kB)
* ''[https://www.theguardian.com/environment/2009/mar/24/george-monbiot-climate-change-biochar Woodchips with everything. It’s the Atkins plan of the low-carbon world],'' Kommentar von [[George Monbiot]] im ''[[The Guardian|Guardian]],'' 24. März 2009 (mit Erwiderungen u. a. von [[James Lovelock]] und [[James E. Hansen]])

[[Kategorie:Treibhausgasemission]]
[[Kategorie:Landnutzung]]
[[Kategorie:Agrochemie]]
[[Kategorie:Bodenökologie]]
[[Kategorie:Feldwirtschaft]]
[[Kategorie:Ökologische Landwirtschaft]]
[[Kategorie:Forschung (Landwirtschaft)]]
[[Kategorie:Agrarwissenschaft]]
[[Kategorie:Bodenfruchtbarkeit]]