Pyrogener Kohlenstoff und Mineralien-Verwitterung (PyMiCCS) für beschleunigtes Pflanzenwachstum sowie Kohlenstoffentnahme und -speicherung
Pflanzenkohle und beschleunigte Verwitterung sind Negativemissionstechnologien. Das Projekt PyMiCCS untersucht, wie Pflanzenkohle und Gesteinsmehl miteinander kombiniert und dadurch mögliche positive Synergieeffekte optimiert werden können.
Die Herstellung und der Einsatz von Pflanzenkohle, also Biokohle (Englisch: biochar) sowie die beschleunigte Verwitterung von Gesteinsmehl (Englisch: enhanced rock weathering) sind zwei effektive Methoden, um der Atmosphäre CO2 zu entziehen.
Pflanzenkohle entsteht bei der Pyrolyse. Das ist die Behandlung von Biomasse bei 450 bis 900 °C unter weitgehendem Ausschluss von Luftsauerstoff. Diese Biomasse kann beispielsweise aus Stroh, Grünschnitt, Gärresten, Mist oder anderen unbelasteten Reststoffen hergestellt werden. Mit der Pyrolyse dieser Ausgangsmaterialien wird Kohlenstoff, den Pflanzen durch Photosynthese der Atmosphäre entzogen haben, in eine langfristig stabile Form umgewandelt. In der Landwirtschaft wird Pflanzenkohle vielfältig eingesetzt, unter anderem als Träger für Nährstoffe. Im Boden trägt sie zur Steigerung des Wasserhaltevermögens und zur Verringerung von Lachgas-Emissionen bei und kann langfristig zum Aufbau von organischer Bodensubstanz beitragen.
Bei der Verwitterung von Gestein wird CO2 gebunden und es entstehen im Wasser gelöste Kohlenstoffverbindungen. Dieser Prozess lässt sich künstlich beschleunigen, indem man das Gestein fein zermahlt und auf landwirtschaftlichen Flächen der Witterung aussetzt. Dabei werden auch Nährstoffe aus dem Gestein freigesetzt und Bodeneigenschaften verbessert. Die entstandenen Lösungsprodukte werden über Flüsse ins Meer gebracht, wo sie der Versauerung der Ozeane entgegenwirken.
Im Projekt PyMiCCS (Pyrogenic carbon and carbonating minerals for enhanced plant growth and carbon capture and storage) der BMBF-Fördermaßnahme CDRterra wird nun untersucht, ob die gemeinsame Anwendung von Pflanzenkohle und beschleunigter Verwitterung von Gestein positive Synergieeffekte hat – zum Beispiel eine Verbesserung der Bodeneigenschaften, der Ernteerträge oder eine Verringerung negativer Umwelteffekte.
Doch wie kombiniert man die beiden Methoden am sinnvollsten? Welches Gestein oder welche Kohleart ist am besten geeignet? Sind die Effekte größer, wenn man das Gesteinsmehl bereits vor der Pyrolyse mit der Biomasse mischt, oder erst danach mit der Pflanzenkohle? Diesen Detailfragen wird das Projekt in den kommenden drei Jahren nachgehen – erst im Labor, später auf dem Feld und letztlich mit Ökosystemmodellen, um damit globale CO2-Bindungs- und Bodenverbesserungspotenziale zu berechnen.
Projektleitung
Prof. Dr. Jens Hartmann
Institut für Geologie, Universität Hamburg
Bundesstraße 55, 20146 Hamburg
Tel.: +49 40 42838 6686
E-Mail: jens.hartmann@uni-hamburg.de
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