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Böden als CO2-Senke
Inhalt:
�Bodendegradation und Humus
�Das Terra Preta-Phänomen
�Gewächshausversuche
�Freilandversuche
�Technik
�Ausblick
Prof. Dr. Bruno Glaser, Bodenbiogeochemie, MLU Halle-Wittenberg ([email protected])
1/18
Ursachen der Bodendegradation
30%
7%
35%
28%
4%
⇒ Verstärkung durch intensive Nutzung(World Resources Institute 1990)2/18
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Humus als Bodenmanagement-Tool
(Lal 1996)
Bodenqualität = f(AWC, OBS, Rd, KAK, Ton)t
⇒ Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit
C-Speicherung ist der langfristige Transfer von CO2 aus der Atmosphäre in den
Boden durch biotische und abiotische Prozesse
⇒ C-Speicher
3/18
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Böden als potenzielle natürliche C-Senken
(Lal 2004)
(billion tons C)
4/18
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Terra Preta: 2000 Jahre altes Bodenexperiment
Glaser et al. (2001) Glaser (2007)5/18
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Geheimnis der Terra Preta
⇒ Intelligentes Stoffstrommanagement6/18 Glaser und Birk (2010)
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Vergleich Biokohle - Humus
⇒ Biokohle ist langfristiger C-Speicher
100
50
10
1 32
Bio-char
Un-charred organic matter
4 5
Years
Ca
rbo
n r
em
ain
ing
(%
)
B
Lehmann und Rondon (2006)
Biomass carbon100%
100 years
Bio-char carbon50%
Biomass carbon
100%
Biomass carbon
0%
Bio-char carbon
>40%
Energy
Production
A
7/18
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Biokohle ist C-negativ !!!
Glaser et al. (2009)
“Classical” CCS
Hydro-carbons
Pre/post combustion Co2 capture
Geological storage
“Classical” Bio-mass
Bio-mass
Combustion
Closed Loop Processes – no change to Co2 now in atmosphere
Biochar
Bio-mass Pyrolyse Hydrogen
Carbon as soil conditioner
Co2
Open Loop - Extractive Process – removes Co2 permanently from the atmosphere
www.eubia.org/211.0.html
8/18
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Biokohle - Materialeigenschaften
9/18
Stabilität ?
Oberfläche ?
Porenverteilung ?
Toxikologie ?
Struktur ?
Definition ?
C-Speicher ?
Bodenfruchtbarkeit ?
Pflanzenertrag ?
Nährstoffverfügbarkeit ?
Nährstoffauswaschung ?
Erosion ?
Wasserhaushalt ?
Mineral-Wechselwirkung ?
THG-Emission ?
Wärmehaushalt ?
Bodenflora und –fauna ?
…
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Gewächshausversuche
10/18 Glaser et al (in Vorbereitung)
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Ko HK+ HK HK+ NPK Kompost
NPK Kompost(Youssaf 2002)
Ko HK+ HK HK+ NPK Kompost
NPK Kompost(Youssaf 2002)
Optimale Biokohle-Menge
11/18 Glaser et al (in Vorbereitung)
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Sand Lehm
⇒ Ertrag = f(BC, Kompost)
Biokohle + Kompost Brandenburg
⇒ Kompost und Biokohle (bis 20 Mg ha-1) gemischt12/18
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Total organic C (2009)
⇒ Effektive C-Senke
⇒ Je mehr Biokohle, desto höher die TOC-Gehalte
13/18 Liu und Glaser (in Vorbereitung)
0
5
10
15
20
25
Control Compost + 5 Mg BC + 10 Mg BC + 20 Mg BC
TO
C [
g k
g-1
]
Before BC application
After BC application
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Bodenfruchtbarkeit (2009)
⇒ Je mehr Biokohle, desto höher KAK
⇒ Je mehr Biokohle, desto höher die Erträge
0
2
4
6
8
10
12
14
Control Compost Compost
+ Biochar
5 Mg ha-1
Compost
+ Biochar
10 Mg ha-
1
Compost
+ Biochar
20 Mg ha-
1
CE
C [
cm
ol c
kg
-1]
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
CEC
BS
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1
2,2
2,3
Control Compost Compost
+ Biochar
(5 Mg ha-
1)
Compost
+ Biochar
(10 Mg
ha-1)
Compost
+ Biochar
(20 Mg
ha-1)
Pla
nt
he
igh
t [m
]
14/18 Liu und Glaser (in Vorbereitung)
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Feldversuch Bayreuth
Länge
in m
4 3 5 1 2 12
1 5 2 3 4 12
3 2 4 5 1 12 60 m
2 1 3 4 5 12
5 4 1 2 3 12
Breite in m 9 9 9 9 9
45 m Fläche: 2700 m²
Versuchsdesign1 Kontrolle (Nullvariante)
2 Kohle
3 Kompost
4 Kompost + Kohle
5 Biokohle-Kompost
Biokohle als Teil des regionalen Stoffstrom-Managementes
im ökologischen Landbau (Eckersdorf)
15/18
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Pyrolyse von Biomasse-Abfällen (PYREG)
(www.pyreg.de; BMBF (01LY0809F)16/18⇒ Erfinderpreis RLP 2010
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Wieviel Biokohle wollen wir uns leisten?
Biochar Europe
Cereal Crop Residuals: 300 Megatonnen
Other (Forestry etc): 100 Megatonnen
Viticulture (cuttings): 40 Megatonnen
Household Garden Waste: 35 Megatonnen
Commercial garden waste: 20 Megatonnen
Total: 495 Megatonnen
Biochar (80% carbon content) 140 Megatonnen
EU Carbon Emissions = circa 1200 Megatonnes
10%
28% Biokohle-Ausbeute
17/18
Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home
Empfehlungen an die Politik
� Biokohle / Terra Preta als Option für nachhaltige
Ressourcennutzung
Terra Preta Nova
C-Sequestrierung => C-Kredite / C-Zertifikate !!!
Intelligentes Stoffstrom-Management
� Forschungsförderung: Biochar Research Center
Bereits beachtliche internationale Aktivität
International Biochar Initiative USA
Biochar Research Center Neuseeland (2 Profs)
Biochar Research Center UK: 3 Profs
� Entwicklungsförderung
Technologie / Anwendung (PYREG, Palaterra etc)
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Humus ♦ Terra Preta ♦ Gewächshaus ♦ Freiland ♦ Technik ♦ Take Home