Fragen und Antworten

FAQ

Allgemeines

Was ist Pflanzenkohle, Terra Preta und Pflanzenkohle-Kompost?
Was genau ist der Unterschied von Pflanzenkohle, Terra Preta und Pflanzenkohle-Kompost?

Pflanzenkohle ist eine Art Holzkohle. Der Name macht jedoch deutlich, dass es sich hier um pyrolysiertes Naturholz bzw. Stammholz handelt oder um pyrolysierten holzhaltigen Grünschnitt. Wir lehnen die Verwendung von verarbeitetem Holz für Terra Preta im Grundsatz ab. Verarbeitetes Holz z.B. aus Möbeln oder im Freiland verwendeten Holzzäunen, Verkleidungen etc. können durch Imprägnierungen, Behandlungen sonstiger Art oder Lackierungen mit Schwermetallen und diversen Giften wie Insektiziden oder Fungiziden verunreinigt sein. Bei diesen Hölzern können in der Pyrolyse insbesondere besonders bedenkliche und langlebige PAK’s (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) entstehen, die u.a. krebserregend und Bodenorganismen schädigend sein und dann wiederum von zum Verzehr bestimmten Pflanzen aufgenommen werden können.

Pflanzenkohle ist sehr porös, je nach Ausgangsmaterial, denn durch die Pyrolyse bleibt nur das Kohlenstoffgerüst und die Asche (mineralische Bestandteile des Ausgangsmaterials) übrig. Sie hat je nach Ausgangsmaterial und Pyrolysetemperatur eine sehr hohe spezifische Oberfläche, die teilweise über 300 bis 450m² pro Gramm liegen (1). Die größte Oberfläche wird abhängig vom eingesetzten Material bei Pyrolysetemperaturen von 650 und 850° C erreicht.

In den von uns verwendeten Pyrolyse-Öfen waren die analysierten PAK’s unterhalb der Nachweisgrenze (2).

Wird im Kompost aufgeladene, unbelastete Pflanzenkohle in den Boden eingearbeitet, fördert sie nützliche Bodenmikroorganismen und fördert den Humusaufbau. Das geschieht auf zweierlei Weise: Zum einen verbleibt der überwiegende Teil der Pflanzenkohle über Hunderte von Jahren als stabiler Kohlenstoff im Boden (3). Bei einer mittleren Bodentemperatur von 10° C in temperaten Breiten wären danach in 100 Jahren noch 95 Prozent der Pflanzenkohle erhalten. Zudem sinkt der Abbau von Pflanzenkohle im Boden mit zunehmender Verweildauer im Boden (4).

Zum anderen hat die große Oberfläche – je nach spezieller Charakterisierung der Pflanzenkohle und die Fähigkeit Nährstoffe zu speichern und wieder abzugeben (Kationenaustauschkapazität) – eine wichtige Funktion bei der Humusbildung. Sie kann sich mit anderen Partikeln (Tonpartikeln, bereits vorhandenen Ton-Humus Komplexen sowie organischen Bestandteilen in der Erde) verbinden und innerhalb weniger Monate zu einer sehr fruchtbaren und stabilen Erde entwickeln. Je wärmer es ist, desto schneller vollzieht sich diese Umwandlung.
Für die Herstellung von Terra Preta schlagen wir vor, 10 Vol.% Pflanzenkohle mit tierischem Dung anzureichern und so mit Nährstoffen aufzuladen. Nicht aufgeladene Pflanzenkohle im Boden ist nicht förderlich, denn aufgrund der Fähigkeit der Kohlepartikel, Nährstoffe an sich zu binden (Adsorptionsfähigkeit), würden diese zunächst dem Boden und damit dem Pflanzenwachstum entzogen. Eine Aufladung von Pflanzenkohle mit Nährstoffen ist deshalb dringend notwendig, bevor sie in den Boden gebracht oder als wertvoller Zuschlagstoff für Erden/Substrate genutzt wird.

Es ist wissenschaftlich nachgewiesen, dass Pflanzenkohle im Boden die Mikroorganismen fördert und erhöht und die Pflanzenverfügbarkeit – z.B. von P erhöht. Die Hyphen von Bodenpilzen (Mykorrhiza) holen Nährstoffe, insbesondere Phosphat(P) aus den feinen Poren der Pflanzenkohle und tauschen sie mit den Wurzeln der Pflanzen, gegen sogen. Wurzel-Exsudate der Pflanzen, d.h. Zucker, Hormone, Aminosäuren, die sie selbst nicht herstellen können. Diese Symbiose ist sowohl für die Pflanzen als auch die Pilze nützlich, denn letztere betreiben keine Photosynthese und Pflanzen werden so besser und schneller mit notwendigen Nährstoffen versorgt. Zudem werden Reserven von P im Boden durch die Pilze aktiviert, sodass eine mineralische Zusatzdüngung durch P nicht erforderlich ist.

Diese Art der Düngung der Pflanzen durch aufgeladene Pflanzenkohle ist äußerst effizient – ca. 90% der Nährstoffe (5) kommen so bei den Pflanzen an, denn sie bleiben so lange an die Pflanzenkohle stabil gebunden, bis die Bodenmikroorganismen diese an die Pflanzenwurzeln bringen. Reine mineralische Düngung kann bei nicht fachgerechter Praxis zu hohen Verlusten führen; traditionell wurden 10 bis 40 % des Stickstoffs ausgewaschen oder in Form von Lachgas an die Luft abgegeben. Dem wird aktuell durch eine verbesserte Praxis und gesetzliche Vorgaben versucht entgegenzuwirken. Auch der Überschuss von organischem Dünger wie Gülle wird nicht mehr von Pflanzen aufgenommen und wird bei Regen aus dem Boden ausgewaschen und gelangt in das Grundwasser sowie in die Vorfluter (Gräben, Bäche, Flüsse) und letztendlich in die Meere. „Werden lediglich die Ackerflächen isoliert betrachtet, errechnet sich für diese eine mittlere potenzielle Nitratkonzentration im Sickerwasser von 112 mg NO3/l. In 18 Landkreisen ist infolge der hohen Stickstoffüberschüsse mit mittleren Nitratkonzentrationen im Sickerwasser von über 50 mg NO3/l zu rechnen (6). Hier sei auf die EU-Klage gegen Deutschland verwiesen (Rote Gebiete mit Nitratwerten über 50mg/l Grundwasser an den entsprechenden Messpunkten). In Böden mit Pflanzenkohle hingegen wird deutlich weniger Nitrat ausgewaschen, was durch Metastudien belegt ist (7).

Terra Preta do Indio (portugiesisch für schwarze Erde) ist nun streng genommen eine „Produktbezeichnung“ der indigenen Völker aus dem Amazonasgebiet, die deutlich vor über 1000 Jahren durch menschliche Einwirkung entstanden sind. Ähnliche anthropogene schwarze Erden auf Pflanzenkohlebasis sind auch in anderen Erdteilen bekannt, wie beispielsweise in Afrika (Ghana, Sierra Leone, Liberia, Guinea), Südostasien (Indonesien) und auch in Europa (Deutschland und Schweden). Das Wirkprinzip und die Rezeptur sind sehr ähnlich, denn in allen Fällen haben Menschen Pflanzenkohle mit tierischem Dung, kompostierbaren organischen Resten, Fäzes sowie Knochen, Muscheln – also den jeweils vorhandenen Ausgangsmaterialien – gemischt und damit eine besonders fruchtbare Schwarzerde geschaffen. Deshalb sprechen wir vereinfacht ausgedrückt von Terra Preta, obwohl es eigentlich genau „Pflanzenkohlesubstrat nach dem Terra Preta – Prinzip“ heißen müsste.

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1) Siehe: „Biokohle“, Hrsg.: P. Qucker, K Weger, Springer Verlag 2016; Kapitel 4.4.1 Oberfläche
2) WisBer, Dr. Sebastian Meyer, Analyse Ergebnisse der Chantico Biokohle, Sept. 2015
3) Siehe: „Biokohle“, Hrsg.: P. Qucker, K Weger, Springer Verlag 2016; Kapitel 5.3.1. Stabilität von Pflanzenkohle in Böden
4) Wang (2016): GCB Bioenergy 8:512–523, zitiert nach Bruno Glaser: https://www.geo.fu-berlin.de/geog/fachrichtungen/physgeog/geooekologie/medien/download/Vortraege_Workshop_CarboTIP_2018/7_Stand_Pflanzenkohleforschung_GLASER.pdf
5) Wurzelapplikation von Pflanzenkohle – hohe Ertragssteigerung mit wenig Pflanzenkohle von Hans-Peter Schmidt; http://www.ithaka-journal.net/wurzelapplikation
6) Landwirtschaftskammer Niedersachsen: NÄHRSTOFFBERICHT FÜR NIEDERSACHSEN – 2018 -2019: Seite 53
7) Cai (2017) Soil Science and Plant Nutrition, 63:405 – 414 in: https://www.geo.fu-berlin.de/geog/fachrichtungen/physgeog/geooekologie/medien/download/Vortraege_Workshop_CarboTIP_2018/7_Stand_Pflanzenkohleforschung_GLASER.pdf

Was/Wer steht hinter dem Förderverein Terra Preta e.V.?
Was sind die Ziele und Projekte?

Im Verein sind im Wesentlichen Mitglieder der Friday for Future und Scientists for Future – Bewegung, darunter auch Gärtner*innen und Bauer*innen. Dahinter steht die Erkenntnis, dass ein wesentlicher Anteil der Treibhausgase Deutschlands aus der Massentierhaltung sowie von den konventionell gedüngten und bewirtschafteten Äckern stammen. Dabei überwiegen vor allem die weit aus wirksameren Treibhausgase Methan und Lachgas (8). Das Umweltbundesamt (UBA) schätzt für 2020, dass „rund 63 % der gesamten Methan (CH4)-Emissionen und 81 % der Lachgas (N2O)-Emissionen in Deutschland aus der Landwirtschaft stammen. (…) Nur einen kleinen Anteil (4,4 %) machen die Kohlendioxid-Emissionen aus der Kalkung, der Anwendung als Mineraldünger in Form von Harnstoff sowie CO2 aus anderen kohlenstoffhaltigen Düngern aus“ (9). Die Emissionen aus der Landwirtschaft (ohne Berücksichtigung der Tierhaltung) betragen demnach im Jahr 2020 19,5 % der Klimagase Deutschlands (10).
Interessanter Weise erklärt die IPCC-Arbeitsgruppe (11) zu Landsystemen zugleich, dass insbesondere Ackerbau und Tierhaltung dazu beitragen könnten, weitestgehend die rund 12 Gigatonnen Treibhausemissionen aus diesem Bereich auszugleichen. Dieser Ansatz ist positiv, weil hier die Verursacher gefordert sind, die eigenen Emissionen zu neutralisieren.
Wir gehen noch einen Schritt weiter: Eine humusbasierte Bodenbewirtschaftung, die Pflanzenkohle intelligent nutzt, kann darüber hinaus weitere etwa 5 bis 10% der Treibhausgase aus der Luft sequestrieren, also im Boden mehr Kohlenstoff speichern als emittieren und damit zu einer Kohlenstoffsenke werden. Es ist derzeit die einzige relevante Maßnahme durch Änderung der Bewirtschaftung von Agrarflächen nicht nur Treibhausgasemissionen sowie Nitratauswaschungen zu reduzieren, sondern sogar Negativemissionen zu erreichen. Böden bergen somit Potentiale, dem Klimawandel entgegenzuwirken. Ein Nebeneffekt ist, dass weniger energieintensiver mineralischer oder organischer Dünger auf den Flächen ausgebracht werden muss, da Pflanzenkohle Nährstoffe am Auswaschen und Ausgasen hindert.

Ein besonders wertvoller „Nebeneffekt“ ist, dass sich mit Pflanzenkohlekompost die Bodenfruchtbarkeit erhöhen lässt und damit das Bodenleben. Da Pflanzenkohle einen sehr hohen pH-Wert hat bis pH 10 (12), kann sie zudem stabilisierend auf den pH-Wert im Boden wirken und damit die Wachstumsbedingungen für die meisten Nutzpflanzen verbessern. Sowohl konventionell als auch im biologischen Anbau geschieht dies durch Kalkgaben, auf die jedoch auch bei Verwendung von Pflanzenkohle nicht verzichtet werden darf, wenn die Basensättigung im Boden nicht gegeben ist (13).

Ertragssteigerungen sind durch die Anwendung von Pflanzenkohle insbesondere auf sandigen Böden möglich, damit auch kleinere Höfe wieder wirtschaftlich arbeiten und sich von der Abhängigkeit der Industriebetriebe, die ihnen teuren und energieintensiven Kunstdünger, Herbizide, Insektizide o.ä. liefern, lösen können.

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8) Landwirtschaftskammer Niedersachen: Treibhausgasbericht der Landwirtschaft in Niedersachsen – Ausgabe 2021 und IPCC-Sonderbericht über Klimawandel und Landsysteme, 2019
9) https://www.umweltbundesamt.de/daten/land-forstwirtschaft/beitrag-der-landwirtschaft-zu-den-treibhausgas#klimagase-aus-landwirtschaftlich-genutzten-boden
10) Bundesamt für Naturschutz, Bodenreport Vielfältiges Bodenleben – Grundlage für Naturschutz und nachhaltige Landwirtschaft, Seite 16ff; Methan und Lachgas wurden auf CO2eq hochgerechnet
11) https://www.scinexx.de/news/geowissen/ipcc-bericht-klimaschutz-und-landnutzung/
12) Siehe: „Biokohle“, Hrsg.: P. Qucker, K Weger, Springer Verlag 2016; Kapitel 4.4.3 pH-Wert
13) Die Tonminerale in den Ton-Humus-Komplexen im Boden sind negativ geladen und binden die positiv geladenen Basen Calcium, Magnesium, Kalium, Natrium und Ammonium an sich. Pflanzenverfügbar werden diese wichtigen Nährstoffe dadurch, dass sie sich mit anderen positiv geladenen Teilchen wie z.B. Wasserstoffionen in der Bodenlösung austauschen. Calcium ist dabei das mengenmäßig wichtigste Element (60-70%) gefolgt von Magnesium (10-20 %). Bei einem Mangel von Basen oder einem nicht ausgeglichenen Verhältnis kann es zu Bodenversauerung oder der Aufnahme von Schwermetallen durch Pflanzen kommen. Mehr zum Thema: Neal Kinsey: Hands on

Seit wann gibt es den Verein und wo ist er beheimatet?

Der Förderverein wurde 2021 in Hameln, Landkreis Hameln-Pyrmont im Weserbergland und Niedersachsen gegründet. Er wurde in das Vereinsregister unter der Nummer VR 203512 am Amtsgericht Hannover am 04.08.2021 eingetragen.

Was ist der Vereinszweck?

Der Verein verfolgt ausschließlich und unmittelbar steuerbegünstigte Zwecke im Sinne der Abgabenordnung. Zweck des Vereins ist die Förderung von Projekten im Bereich Bildung, Wissenschaft, Forschung, Umweltschutz und Klimaschutz im Zusammenhang mit regenerativer Landwirtschaft, Pflanzenkohlesubstraten und Terra Preta-Kulturtechniken.
Der Verein wird dabei sowohl selbst tätig werden und zusätzlich als Mittelbeschaffungskörperschaft für andere gemeinnützige Vereine fungieren.
Der Verein wird dabei insbesondere die Projekte unterstützen oder betreiben,
die der Reduktion von Treibhausgasemissionen dienen, durch Humusaufbau mittels Terra Preta und so dem Gemeinwohl der Menschheit in hohem Maße nutzen.
Der Satzungszweck wird auch durch Veröffentlichungen und mit der Durchführung öffentlicher Informationsveranstaltungen verwirklicht. (Auszug aus der Satzung vom 23.06.2021)

Wirkung

Was passiert nach dem Ausbringen von Terra Preta im Boden?

Durch die deutlich höhere Effizienz der Düngung (siehe oben) sind die Erträge bereits in den ersten Jahren höher als im konventionellen Landbau. Die Bewirtschaftung der Äcker ist jedoch aufwendiger und erfordert deutlich mehr Know-How der Landwirt*innen. Mikroorganismen besiedeln die Pflanzenkohle und deren Exkremente steigern die Fruchtbarkeit der Erde. Dadurch wird stabiler Pflanzenkohle-Humus gebildet. Gerald Dunst von der Humusakademie in Kaindorf erklärt, dass „ab 5% Humus im Boden gibt es ausnahmslos stabile C/N-Verhältnisse von 9 bis 10 und damit keine unkontrollierbaren N-Verluste (14). D.h. das Bodenleben organisiert sich dann selbst und es braucht nur noch moderate organische Düngergaben, um diesen Zustand beizubehalten. Dieses Ziel ließe sich durch Pflanzenkohle deutlich schneller erreichen. Bei Starkregen ist der humusreiche Boden in der Lage, diesen schneller aufzunehmen und in Trockenperioden ist die erhöhte Wasserspeicherkapazität von Pflanzenkohle und Humus wichtig, um den Ertrag zu stabilisieren. Beides, sowohl Starkregenereignisse als auch sich häufende Trockenperioden werden im Zusammenhang mit dem Klimawandel vorausgesagt. Der humusreiche Boden muss durch ganzjährige Begrünung (Zwischenfrüchte, Gründünger, Untersaat, Mulch, Mischkulturen) dauerhaft geschützt werden. Die Bodenbearbeitung ist auf ein absolutes Minimum herunterzufahren und die Ausbringung von Kunstdünger, Herbiziden und anderen Pestiziden gilt es zu vermeiden.
Kontinuierlicher Humusaufbau als weltweiter Beitrag für die Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit und gegen Klimawandel, Bodenerosion und Hunger hat bereits 2017 eine Initiative aus Frankreich auf den Klimagipfel gebracht, die mittlerweile viele Unterstützer hat: Die Initiative 4per1000 wurde gebildet, die davon ausgeht, dass mit einem jährlichen Aufbau von nur 0,4% Humus die Pariser Klimaziele für Frankreich zu erreichen sind. Der Förderverein Terra Preta e.V. ist ein deutscher Partner der Initiative 4per1000.
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14) Agronomy – der etwas andere Blick auf Bodenfruchtbarkeit und Düngung, 2014 und Dietmar Näser: Regenerative Landwirtschaft – Bodenleben und Pflanzenstoffwechsel verstehen, ulmer.de 2020

Welche Effekte hat der Einsatz von Pflanzenkohle oder Terra Preta auf die Pflanzen?

Im Mittel wachsen Pflanzen besser und haben höhere Erträge. Die Metastudien haben im Mittel 20 Prozent Mehrertrag ergeben (15). Die Pflanzen werden resilienter gegenüber Schädlingen. In direkten Vergleichen von Äckern mit und ohne Terra Preta wurde festgestellt, dass auf den Terra Preta Äckern bestimmte Schädlinge (z.B. Kartoffelkäfer) kaum noch vorkommen, während sie in den Referenzfeldern reichlich vorhanden waren. Da die Pflanzen mit Terra Preta optimal ernährt werden, sind sie widerstandsfähiger.
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15) Bruno Glaser in: https://www.geo.fu-berlin.de/geog/fachrichtungen/physgeog/geooekologie/medien/download/Vortraege_Workshop_CarboTIP_2018/7_Stand_Pflanzenkohleforschung_GLASER.pdf

Kann man nach dem Einsatz von Pflanzenkohle oder Terra Preta mit Ertragssteigerungen rechnen?
Wenn ja, wie hoch? Gibt es hierzu Erfahrungen, Beispiele?

Insbesondere degradierte, aber auch sandige Böden werden innerhalb von kurzer Zeit deutlich fruchtbarer; entsprechend steigert sich auch der Ertrag. Hans Peter Schmidt, Ithaka-Institut, geht von einer globalen Ertragssteigerung in der Landwirtschaft von im Durchschnitt 20% aus. Bei einer gärtnerischen Anwendung hat Schmidt in Nepal Ertragssteigerungen bei Kürbis von über 300% dokumentiert. Dipl.-Ing Ariane Krause hat in Tansania Ertragssteigerungen bei Mais von 400% beobachtet (16). Auch in unseren Breitengraden sind bei gärtnerischen Anwendungen hohe Ertragssteigerungen möglich.
Auch die berühmte Permakulturfarm Bec Hellouin in der Normandie hat durch Humusaufbau auf ehemals ertragsschwachen Böden Erträge von heute über 50t€ p.a. auf 0,1 ha Land erreicht. Dies ist jedoch nicht nur auf den Einsatz von Terra Preta, sondern auf eine ganzheitliche, an den Grundsätzen der Permakultur orientierte Bodenpflege zurückzuführen.
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16) Wurzelapplikation von Pflanzenkohle – hohe Ertragssteigerung mit wenig Pflanzenkohle
von Hans-Peter Schmidt; http://www.ithaka-journal.net/wurzelapplikation

Benötigt man nach dem Einsatz von Pflanzenkohle oder Terra Preta weniger Dünger/Pflanzenschutzmittel?

Inwiefern kann Terra Preta die Nährstoffrückführung als ein essentielles Problem im Biolandbau lösen?

Die Pflanzenkohle bietet Mikroorganismen Wohnraum, trägt so zum Humusaufbau bei.
Je mehr Humus vorhanden ist, umso größer ist die Fähigkeit des Bodens, Mulch und Grünmulch aufzunehmen und diesen zum Nutzen der Pflanzen zu verstoffwechseln.
Ab einem Humusanteil von ca. 5,5% beginnt die Selbsorganisation der Bodenlebewesen und damit die Fähigkeit, fehlende Stoffe durch die Arbeit der Mikroben auszugleichen.

Gibt es einen Klima-Effekt durch den Einsatz von Pflanzenkohle oder Terra Preta?

Die heute konventionell gedüngten und bearbeiteten Felder sind Quelle von Treibhausgasen. Durch eine Bewirtschaftung nach Terra Preta – Art können sie zu Treibhausgas-Senken werden. Insbesondere Lachgas kann bei stark gedüngten Felder bei entsprechenden Klimabedingungen in großer Menge entweichen. Böden mit Pflanzenkohle hingegen reduzieren den Ausstoß von Lachgas signifikant, was durch Metastudien dazu belegt ist (18). Daraus erwarten wir einen starken positiven Effekt zur Einhaltung des 1,5 oder zumindest 2 Grad-Ziels. Die französische Initiative „4per1000“ geht davon aus, dass ein durchschnittlicher Humusaufbau von 4 Promille pro Jahr in ganz Frankreich ausreichen würde, die Pariser Klimaziele zu erreichen (19).
In der Ökoregion Kaindorf gibt es einen privaten CO₂-Zertifikatehandel: Landwirte erhalten Geld für nachgewiesene Kohlenstoffsenken durch Humusaufbau.
H.-P. Schmidt, C. Kammann et al haben eine Studie über den Aufbau einer Kohlenstoffsenke mit Humusaufbau und Pflanzenkohle auf dem 15 ha großen Hof Wies in der Schweiz angefertigt. Danach reduziert dieser Hof jährlich so viel CO2, wie 65 Schweizerinnen und Schweizer erzeugen.
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18) Bruno Glaser in: https://www.geo.fu-berlin.de/geog/fachrichtungen/physgeog/geooekologie/medien/download/Vortraege_Workshop_CarboTIP_2018/7_Stand_Pflanzenkohleforschung_GLASER.pdf
19) https://www.4p1000.org/

Wird bei der Herstellung von Pflanzenkohle oder Terra Preta CO2 freigesetzt?

Bei der Pyrolyse von Holz entsteht auch CO2, nur deutlich weniger als bei der Verrottung/Kompostierung (=Oxidation) oder bei der kompletten Verbrennung. Das, was als Pflanzenkohle nach dem Pyrolyseprozess übrig bleibt, stellt den Gewinn an Kohlenstoff dar und wird somit dem CO2-Gehalt der Luft entzogen. Die Gesamtbilanz der Pyrolyse an CO2-Emission ist demnach negativ.

Wie ist die CO2-Billanz von Pflanzenkohle oder Terra Preta?

Aus 3-4 kg reinem Holz entsteht 1 kg Pflanzenkohle. Ein kg Pflanzenkohle bindet etwa 3,6 kg CO₂für über 1.000 Jahre. Der Holzanteil, der nicht vollständig zu Pflanzenkohle umgewandelt wurde, beträgt etwa 20% und vergeht mit der Zeit.
Terra Preta Schwarzerde kann einerseits über den Weg des Mitkompostierens von Pflanzenkohle im üblichen Komposterfahren hergestellt werden. Der dabei entstehende Masseverlust von bis zu 50 % geht als Klimagase in die Luft. Besser ist der Weg der Fermentation mit Milchsäurebakterien, diese finden sich im Tierdung, können aber auch beim Start extra hinzugegeben werden. Dadurch wird der Prozess in Richtung Fermentation gelenkt und Schimmelbildung wird vermieden. Eine Art feiner weißlicher Schimmel zeigt allerdings an, dass der Prozess sich positiv in Richtung Fermentation entwickelt hat. Es gibt nur einen Masseverlust von ca. 2%, dadurch steht mehr Biomasse zur Aufbringung auf den Boden und damit für die Pflanzen zur Verfügung
Wenn das Substrat nach einiger Zeit nussig und pilzig riecht, ist die Fermentation abgeschlossen und kann im Garten verwendet werden.

Was sind PAK?

PAK sind polyzyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, die bei jedem Verbrennungsprozess entstehen, somit auch bei der Pyrolyse. Sie gelten als krebserregend und schädigend für Bodenorganismen. Mit moderner Pyrolysetechnik können die PAK-Gehalte bei der Produktion von Pflanzenkohle auf das zulässige und unbedenkliche Maß gesenkt werden.
In den von uns verwendeten Pyrolyse-Öfen liegen die analysierten PAK unterhalb der Nachweisgrenze.

Ist Pflanzenkohle aufgrund des Gehalts an PAK gefährlich?

PAK‘s werden von Pflanzenkohle sehr effizient gebunden. Daher wird sie in aktivierter Form, ebenso wie Aktivkohle, bspw. auch als Luftfilter zur Entfernung von PAK aus Abgasen sowie zur Immobilisierung von PAK in kontaminierten Böden verwendet. Für den Einsatz von Pflanzenkohle zur Herstellung von Pflanzenkohle-Kompost gibt das EBC (European Biochar Certificate) Orientierung bzgl. der erlaubten PAK-Gehalte.

Was steckt hinter dem EBC (European Biochar Certificate)?

Das EBC wurde vom Biochar Science Network – einem Zusammenschluss von Wissenschaftlern und Ingenieuren – als sicheres Kontrollsystem für die Herstellung und Analyse von Pflanzenkohle erarbeitet. Mit dem Zertifikat soll die nachhaltige Produktion von Pflanzenkohle sichergestellt und Produzenten die Möglichkeit gegeben werden, gegenüber Kunden die Qualität ihrer Pflanzenkohle nachweisbar zu garantieren.

Welche Werte geben die Richtlinien des EBC (European Biochar Certificate) vor?

Das EBC (European Biochar Certificate) unterteilt die Pflanzenkohlen in zwei Qualitätsstufen: Für die Qualitätsstufe »basic« müssen die zulässigen PAK-Gehalte unter 12 mg/kg TM liegen und für die Qualitätsstufe »premium« unter 4 mg/kg TM.

Verarbeitung

Wie wird Pflanzenkohle oder Terra Preta verwendet?

Terra Preta wird oberflächig auf die Felder oder den Gartenboden aufgetragen. Ein Unterpflügen ist nicht notwendig und auch nicht ratsam. Der Boden wird in den Folgejahren nur leicht aufgelockert z.B. gegrubbert.
Du kannst auch die Saat in Terra Preta Reihen setzen oder Setzlinge in Pflanznester (z.B. Weinbau) einpflanzen.
Terra Preta hat einen neutralen PH-Wert von 7,0. Manche Kleimlinge mögen aber lieber einen leicht sauren PH-Wert. Wir empfehlen daher, bei Saaten und Jungpflanzen Pflanznester und Saatreihen aus normalem Kompost ohne Pflanzenkohle anzulegen.

In welcher Jahreszeit sollte Terra Preta verwendet werden?

Terra Preta kann ganzjährig aufgetragen werden, da sich die Nährstoffe durch die Tätigkeit der Mikroorganismen aus der Pflanzenkohle und den Humus-Komplexen nur während der Wachstumsperiode lösen im Gegensatz zu mineralischem Dünger oder Gülle, die während der Vegetationspause durch Regen ausgewaschen werden.

Kann mit Pflanzenkohle auch ausschließlich gedüngt werden?

Pflanzenkohle kann auch allein auf das Feld eingebracht werden. Es gilt jedoch dafür zu sorgen, dass die Pflanzenkohle mit genügend Pflanzennährstoffen aufgeladen ist. Trägt man die Pflanzenkohle „roh und unbehandelt“ auf, entzieht sie dem Boden die Nährstoffe so lange, bis sie vollständig aufgeladen ist. Diese Nährstoffe fehlen dann den Pflanzen fehlen. Die Erträge werden dann geringer als üblich ausfallen = alles raus.

Als oberste Regel gilt: Pflanzenkohle niemals direkt auf den Boden geben. Die Millionen Poren der Pflanzenkohle müssen zuerst von Mikroorganismen besiedelt werden und sich mit Wasser und Nährstoffen sättigen. Dies geschieht auf dem Wege des Kompostierens oder des Fermentierens.
Gelangt die Pflanzenkohle unbehandelt in den Boden, saugt sie sich voll
mit Nährstoffen, die Pflanzen brauchen längere Zeit, bis sie diese „wiederfinden“. Mindererträge sind die Folge.

Kann man Pflanzenkohle oder Terra Preta auch in konventionellen landwirtschaftlichen Betrieben verwenden?

Ja, auch hier kann es schnell positive Effekte geben im Rahmen einer humusaufbauenden Gesamtstrategie und der Bevorzugung organischer Düngung. D.h. landwirtschaftliche Betriebe mit Erfahrung im Ausbringen von organischem Dünger haben es hier leichter. Auf das Ausbringen von Ackergiften sollte jedoch weitestgehend verzichtet werden.

In welchen Mengen sollte/muss man Pflanzenkohle oder Terra Preta verwenden?

Wir empfehlen eine Dosierung von 90 bis 100t Terra Preta pro Hektar, bzw. 10t Pflanzenkohle (Terra Preta besteht aus ca. 10% Pflanzenkohle) verteilt auf 2 bis 3 Jahre

Bleibt die Pflanzenkohle dauerhaft im Boden, oder wird auch sie abgebaut?

Pflanzenkohle verhält sich überwiegend für mehrere Jahrhunderte stabil im Boden. Es oxidiert (=verrottet) nur in den ersten Jahren (ca. 10 %) und erhält sich dann weitestgehend stabil. Im Amazonas-Gebiet (Nähe Manaus) hat man schwarze Böden, versetzt mit Pflanzenkohle, gefunden, die schon über 1000 Jahre alt sind. Die Herstellung und Wirkung von Terra Preta war demnach den indigenen Völkern schon seit sehr langer Zeit bekannt.

Muss man bei unterschiedlichen Böden/Bepflanzungen Pflanzenkohle oder Terra Preta unterschiedlich verwenden?

Erstmal nein – die Art der Anwendung ist auf allen Böden gleich: oberflächig aufgetragen, die Böden nicht gepflügt, sondern nur leicht aufgelockert (gegrubbert). Die Effekte der Ertragssteigerung nehmen jedoch bei einer Unterdosierung unterschiedlich stark ab. Deshalb kann im Einzelfall die Dosierung von Terra Preta bei guten Böden etwas geringer sein (Richtung 50t / ha) und bei schlechten Böden etwas höher (Richtung 100t / ha).

Wird Pflanzenkohle oder Terra Preta oberflächlich verwendet, oder in bestimmter Bodentiefe?

Nur oberflächlich aufgetragen. Es kann durch Grubbern in den Boden etwas eingearbeitet werden. Die Durchmischung des Oberbodens erfolgt vor allem durch Bodentiere wie Regenwürmer, die zudem die Pflanzenkohle mit ihrem fruchtbaren Kot anreichern. Bei Baumpflanzungen wird Pflanzenkohlekompost direkt in das Pflanzloch, also in tiefere Bereiche gegeben. Mittlerweile gibt es viele Erfahrungen bei Baumpflanzungen, dass aufgeladene Pflanzenkohle sich stark positiv auf die Fähigkeit anzuwachsen, das Wachstum und die Gesundheit des Baums auswirken. Das gilt insbesondere für tropische Regionen, aber auch für temperate Zonen, wie einer Metastudie zu entnehmen ist (20).
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20) Bruno Glaser in: https://www.geo.fu-berlin.de/geog/fachrichtungen/physgeog/geooekologie/medien/download/Vortraege_Workshop_CarboTIP_2018/7_Stand_Pflanzenkohleforschung_GLASER.pdf

Wie bringt man Pflanzenkohle oder Terra Preta aus?
Welche Geräte/Maschinen werden sinnvoll verwendet?

Hier eignet sich am besten ein Miststreuer, von Manchen auch Kompoststreuer genannt.

Muss man nach dem Ausbringen von Terra Preta noch düngen?
Wie und in welchen Mengen düngt man in den Folgejahren?

Wir empfehlen eine ganzjährige Bedeckung des Bodens durch Gründüngergemenge – also artenreiche Gründüngermischungen oder Untersaaten, die nach der Ernte der Hauptkultur den Boden bedecken und schützen. Im Gartenbau kann zusätzlich mit Mulch gearbeitet werden. Dadurch werden dem Boden zugleich Nährstoffe in organischer Form zugeführt. Zusätzlicher organischer Dünger oder gezielte Gaben einzelner Nährstoffe und Mikronährstoffe sind nach entsprechenden Bodenanalysen sinnvoll, wenn diese fehlen. Insbesondere das Gleichgewicht der Basen (Calcium, Magnesium, Kalium, Natrium) gilt es zu beachten.
Die Pflanzenkohle speichert die zum Pflanzenwachstum notwendigen Stoffe und hält sie pflanzenverfügbar. Dadurch ist die Effizienz der Düngung fast viermal höher als vorher.

Zu welcher Jahreszeit sollte man Pflanzenkohle oder Terra Preta ausbringen?

Am wirkungsvollsten ist die Ausbringung kurz vor der Einsaat, d.h. im Frühjahr oder Spätsommer vor der 2. Aussaat.

Auf welche Weise kann/darf der Boden nach Ausbringung von Pflanzenkohle oder Terra Preta bearbeitet werden?

Prinzipiell gelten hier die gleichen Regeln für eine möglichst minimale Bodenbearbeitung, wie sich bereits von diversen Bio-Höfen betrieben wird oder von Betrieben mit konservierender Bodenbearbeitung.

Gibt es bestimmte Böden/oder bestimmte Pflanzen, wo vom Einsatz von tp/PK/PKK abzuraten ist?

Nein, nicht bekannt.

Kann man durch Pflanzenkohle oder Terra Preta jahrelang konventionell bewirtschaftete Flächen schneller ökologisch nutzbar machen und auf Bio-Anbau umstellen?

Das ist einer der ganz großen Vorteile von Terra Preta. Die Pflanzenkohle beschleunigt den Aufbau der Humusbildung und stabilisiert diese. Dadurch gelingt die Umstellung auf Bio-Anbau sicherer und schneller, weil die Erhöhung des Bodenlebens insgesamt zur Bodengesundung und Pflanzengesundheit beiträgt.

Kann man Pflanzenkohle mit Bokashi (fermentierten Pflanzenresten) ergänzen?

Ja, sehr gut sogar. Von einigen Unternehmen (z.B. Green Carbon) wird Bokashi mit Pflanzenkohle als Alternative zur Terra Preta mit Tierdung angeboten. Das hat gewisse Vorteile: bei der Lieferung von Terra Preta mit Tierdung an Biohöfe muss sichergestellt sein, dass auch der Dung wiederum aus Bio-Tierhaltung stammt. Hier ist Bokashi durchaus eine sinnvolle Alternative.

Kann man Pflanzenkohle oder Terra Preta auch für Balkonbepflanzungen nutzen?

Das wird heute schon mannigfach angeboten. Die Fa. Neudorff bietet Terra Preta als „Bodenaktivator“ in kleineren Gebinden für den Gartenbau an.
Das Gleiche gilt für Bio Schwarzerde der Fa. Sonnenerde, Bio Universalerde von Plantura,
Schwarzes Gold von EM-Chiemgau, Pflanzenkohle von Carbogarden, Bodenaktivator von GreenCarbon GmbH und einigen weiteren Unternehmen.

Wirtschaftlichkeit

Was kostet Pflanzenkohle oder Terra Preta?

Die Tonne Pflanzenkohle kostet heute ca. 500,-€. Eine Tonne Terra Preta ca. 200,- €. Dies ist in kleinen Gebinden für den Gartenbau auch vertretbar – nicht jedoch für die landwirtschaftliche Nutzung.
In den von uns geplanten neuen Herstellprozessen wird die Tonne Pflanzenkohle ca. 100,- € kosten und eine Tonne Terra Preta ca. 12,- €. Mit diesen Preisen wird Pflanzenkohle oder Terra Preta zur Anwendung in der Landwirtschaft interessant.

Was kostet der Einsatz von Pflanzenkohle oder Terra Preta pro ha landwirtschaftliche Fläche?

Mit diesen Abgabepreisen wird die Bodenbearbeitung mit Pflanzenkohle oder Terra Preta pro Hektar ca. 800 – 1000 € kosten. Das liegt in ähnlicher Größenordnung wie die heutige Bodenbearbeitung mit mineralischem Dünger, Herbiziden und anderen Pestiziden. Hierbei müssen wir jedoch bedenken, dass diese Kosten zum Humusaufbau nur in den ersten 2 – 3 Jahren zu zahlen sind und nicht jedes Jahr, wie in der konventionellen Landwirtschaft. D.h. die biologische Bodenbearbeitung ist vermutlich schon nach dem 2. Jahr rentabel.

Herstellung

Wie wird Pflanzenkohle oder Terra Preta in großem Stil hergestellt?

Die industrielle Produktion von Pflanzenkohle oder Terra Preta ist z.B. bei GreenCarbon in Ludwigslust zu besichtigen. Hier werden ca. 30.000 t Grünschnitt zu Terra Preta verarbeitet.
Das Holzige wird vom weichen Material getrennt und zu Pflanzenkohle pyrolysiert. Die zerkleinerte Pflanzenkohle wird dann mit dem weichen Material unter weitgehendem Luftabschluss zu einem Pflanzenkohlesubstrat fermentiert.

Ist es schwierig Pflanzenkohle oder Terra Preta selbst herzustellen?

Nein, Pflanzenkohle kann man sehr leicht z.B. mit einem Chantico-Ofen (https://chantico-terrassenofen.de/) oder in einem Erdtrichter herstellen. Der Ofen hat sogar eine Kochplatte so dass man auch mit 2 Töpfen für 2 – 3 Stunden kochen kann. Es gibt jedoch auch andere Anbieter von Öfen zur Karbonisierung von Holzteilen. Wie man aus der Pflanzenkohle Terra Preta macht? Dazu bietet der Förderverein Terra Preta e.V. regelmäßig Seminare an. Bei Interesse können solche Seminare auch bundesweit gebucht werden.
Am einfachsten ist es, 10% Pflanzenkohle einfach mit zu kompostieren. Besser ist die Fermentation unter weitgehendem Luftabschluss. Hierfür wird ein Kompostbehälter mit
Folie ausgekleidet, der Boden bleibt offen. Oben schließt eine schwimmender Deckel das Fermentationsgut ab. Das sind Reste vom Gemüse kochen, aber auch Laub oder Rasenschnitt vom selben Tag. Wenn man den Fermentationsbehälter etwas höher baut, kann man unten eine Klappe anbringen und das fertiger Material (muss nussig / pilzig riechen) von Zeit zu Zeit entnehmen.

In welchen Größenordnungen (to p.a.) ist die Herstellung von Pflanzenkohle sinnvoll? Und warum?

Nach unten gibt es dazu praktisch keine Grenze. Der o.g. Chantico-Ofen produziert für den privaten Gartenbedarf ca. 1 bis 4 kg Pflanzenkohle.
Die Anlage von GreenCarbon in Ludwigslust produziert ca. 4000 t Pflanzenkohle p.a. – daraus können ca. 40.000 t Terra Preta bzw. Bokashi hergestellt werden.
Der Markt ist jedoch riesig: In Deutschland gibt es ca. 10 Mio. ha, die für eine Bearbeitung mit Terra Preta geeignet wären (dabei sind schon alle Flächen mit einem hohen Humusanteil herausgerechnet). Um den Humusaufbau in Deutschland in den nächsten 50 Jahren zu vollenden wären p.a. 2 Mio. t Pflanzenkohle notwendig – dies würde bedeuten, dass wir ca. 500 Anlagen in der Größenordnung von GreenCarbon in Ludwigslust bräuchten – also pro Landkreis in Deutschland etwas mehr als eine Anlage in dieser Größenordnung. (Dies ist nur eine Beispielrechnung). Zusätzlich wird in Erwägung gezogen, bald aus der Förderung fallende Biogasanlagen durch Pyrolyseanlagen zu ersetzen. Die kleinen Nahwärmenetze könnten so erhalten bleiben. Als Brennmaterial könnte das Holz aus Kurzumtriebsplantagen (Weiden, Pappeln) dienen, auch Chinagras könnte sich eignen.

Wie viel Ausgangsmaterial (kg Holz) benötigt man zur Herstellung von 1 kg Pflanzenkohle?

Für 1 kg Pflanzenkohle werden ca. 3 – 4 kg Holz benötigt.

Wie viel Energie benötigt man zur Herstellung von 1 to Pflanzenkohle?

Die Pyrolyse von Holz zu Pflanzenkohle ist ein exothermer Prozess. D.h. es wird bei der Herstellung von Pflanzenkohle Energie frei, und zwar etwa 2.000 kWh pro Tonne Holz. Die Nutzung der freiwerdenden Energie ist stark von der Anlagentechnik abhängig. Es gibt Anlagen, die nur Wärme liefern (z.B. BIOMACON) und es gibt Anlagen, die Wärme und Holzgas liefern (z.B. CTS und Polytechnic), das dann wiederum mittels BHKW in Wärme und Strom umgewandelt werden kann.

Erfahrungen

Gibt es Einsatzbeispiele (Betriebe), die Pflanzenkohle oder Terra Preta verwenden?
Wie sind deren Erfahrungen?
Kann man Betriebe besichtigen?

Es gibt eine Reihe von Anwendungen: z.B. Hof Unkelbach, Hergolding in Oberbayern; Hof Deterding in Wiedensahl, Schaumburger Land; Gemüsegarten Hänke in Weibeck, Weserbergland; Hof Wies, Fam. Keiser, Schweiz; Botanischer Garten, FU Berlin; Tiergarten FU Berlin.
In Deutschland gibt es inzwischen hunderte, weltweit tausende von Beispielen für den erfolgreichen Einsatz von Terra Preta. Die Palette reicht vom Kleingarten bis zur Rinderhaltung bis zum Kartoffelanbau.
Das Pilotprojekt TerraBoga im Botanischen Garten in Berlin stellte seine Kreisläufe von 2010 bis 2015 erfolgreich auf das Terra Preta System um. Erfolgreich mit verarbeitet wurden auch der Urin und der Kot von Besuchern des Botanischen Gartens.

Stockholm erhielt 2015 einen europäischen Umweltpreis für das Projekt, Strassenbäume in eine Mischung aus Schottersteinen und Terra Preta zu pflanzen. Diese Bäume waren grüner und höher als die anderen, überstehen Trockenheit besser und fallen bei Sturm nicht um.

Bauer Unkelbach aus Hergolding bei München macht Pflanzenkohle aus Grünschnitt.
Diese Kohle mischt er seinen Rindern ins Futter. Er mischt die Holzkohle auch in die Gülle und muss seine Wiesen nun nur noch einmal statt früher zweimal düngen, schöner Nebeneffekt: Die Gülle stinkt nicht mehr.

Dipl.-Ing. Ariane Krause erzielte in Tansania bei Maisanbau mit Hilfe von Pflanzenkohlesubstrat Ertragssteigerungen von 400 %, Hans-Peter Schmidt konnte mit Terra Preta in Nepal den Ertrag von Kürbis um 360% steigern, beides 2015 vorgetragen auf der Konferenz zum Abschluss des TerraBoga Projektes im Botanischen Garten in Berlin.

Links, zuletzt abgerufen am 4.1.2022:
Bauer Unkelbach, Hergolding, Gesunde Landwirtschaft durch Pflanzenkohle: https://www.youtube.com/watch?v=3Y7oHB_I9_E&t=163s
Pilotprojekt Botanischer Garten Berlin:
https://terraboga.de/
Hans-Peter Schmidt, Claudia Kammann, Klimapositive Landwirtschaft, Klimabilanz eines Schweizer Pionierbetriebes
http://www.ithaka-journal.net/druckversionen/schmidt&kammann_2018_klimapositiv.pdf

Gibt es wissenschaftliche Studien zum Einsatz von Pflanzenkohle oder Terra Preta?
Zu welchen Ergebnissen sind diese gekommen?

Hans-Peter Schmidt, Leiter des Ithaka-Institutes in der Schweiz, und Prof. Dr. Claudia Kammann, Leiterin des Institutes für angewandte Ökologie an der Hochschule Geisenheim, haben den Hof Wies (13 ha) in der Schweiz bei der Umstellung auf Pflanzenkohle-Kreislaufwirtschaft untersucht.
Ergebnis: Die Umstellung war wirtschaftlich und erreichte eine beträchtliche CO₂-Reduzierung:
Zitat aus der Studie:
„Anstatt der für die Schweiz üblichen Emissionen von durchschnittlich 115 t CO₂-Äquivalenten pro landwirtschaftlichem Betrieb entzieht der Hof Wies jährlich 380 t CO₂aus der Atmosphäre und ist damit deutlich klimapositiv.
Auf 13 Hektar werden so die im Inland verursachten CO2-Emissionen von 65 Schweizer Bürgern kompensiert.“

Hier der Link:
Hans-Peter Schmidt, Claudia Kammann, Klimapositive Landwirtschaft, Klimabilanz eines Schweizer Pionierbetriebes
http://www.ithaka-journal.net/druckversionen/schmidt&kammann_2018_klimapositiv.pdf

Im Auftrag des Schweizerischen Bundesamts für Landwirtschaft (BLW) erstellte das Ithaka Institut, Schweiz, eine Auswertung mehrerer Metastudien zum Einsatz von Pflanzenkohle, Ergebnis: Positive Verbesserung fast aller Parameter.

Hier kann die Studie abgerufen werden:
file:///C:/Users/Raine/Downloads/Pflanzenkohle%20in%20der%20LW_Ithaka_BLW_2021.pdf

Wie sind die Erfahrungen in anderen Ländern?

Es gibt eine Reihe von Erfahrungen in praktisch allen Ländern dieser Erde. Wir verweisen hier auf unsere umfangreiche Literaturliste, die vom Förderverein Terra Preta e.V. angefordert werden kann.

Wo bekomme ich Beratung/Unterstützung, wenn ich Pflanzenkohle oder Terra Preta herstellen/einsetzen will?

Am besten beim Förderverein Terra Preta e.V. 😉

Auf der Website des Fördervereins Pflanzenkohle findest du unter „Literaturempfehlungen“ eine Reihe von Büchern, die die Herstellung und Verwendung von Pflanzenkohle und Terra Preta recht gut beschreiben. In der Regel geben die Autoren der hier gelisteten Bücher auch Tipps und Seminare. Auf unserer Webseite findest Du auch Hinweise auf andere hilfreiche Websites.

Gibt es in anderen Regionen ähnliche Vereine/Unterstützungangebote?

Bisher sind wir der erste uns bekannte Verein mit dieser Zielsetzung und diesem Konzept, Wir sind jedoch gut vernetzt mit einer Reihe von Vereinen und Initiativen wie z.B. dem Fachverband Pflanzenkohle, der Initiative 4p100, Farm-Food-Climate-Challenge, Living Soil Community, Scientists for Future und German Zero u.a..

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