Holzkohle selbst gemacht

In diesem Film zeigen wir die Herstellung von Holzkohle nach der Fass-in-Fass-Methode:

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Eine spätere Version wird mit Ton hinterlegt, bzw. mit Untertiteln versehen werden, die dann natürlich auch hier verlinkt werden wird.

Viel Spaß beim Ansehen!

Öko-Strom für alle

Terra Preta – Lösung des Klimaproblems? – Teil 11
In einem vorangegangen Teil haben wir darauf hingewiesen, dass es zwar möglich ist, mit Hilfe der Terra Preta bereits in die Atmosphäre entlassenes Kohlendioxid wieder herauszufiltern – indem man diese Arbeit den Pflanzen überlässt, die dann anschließend zu Biochar verkohltwerden. Doch die überschlägige Rechnung macht klar, dass das nicht der alleinige Weg sein kann, um das Klimaproblem zu lösen.

Nur um den CO2-Ausstoß des Altkreises Wittlage auszugleichen, müssten nämlich pro Tag etwa 600 bis 700 Tonnen Pflanzenmasse zu etwa 300 bis 350 Tonnen Biochar-Kohle umgewandelt werden. Um diese gewaltige Pflanzenmenge zu produzieren, müsste grob geschätzt etwa die Hälfte der Ackerfläche des Altkreises für diese Pflanzenproduktion bereit gestellt werden.

Noch ungünstiger wird die Rechnung, wenn man den CO2-Ausstoß einer Großstadt wie Osnabrück oder gar Hamburg auf diese Weise kompensieren wollte.

Deshalb dürfte es deutlich geworden sein, dass wir weiterhin nicht darum herum kommen, unseren individuellen CO2-Ausstoß zu senken, wenn wir unser Klimaschutzziel erreichen wollen.

Wie wir in früheren Aktionen – für die wir mehrfach mit einem Preis beim Bundesumweltwetbewerb ausgezeichnet wurden - schon gezeigt haben, gibt es auch für den einzelnen mehrere Möglichkeiten, Kohlendioxid einzusparen. Eine davon wollen wir heute noch einmal gezielt vorstellen:

Wie durch viele Quellen bestätigt wird, kommen etwa 40% der deutschen CO2-Emissionen aus den Kaminen der Braun- und Steinkohlekraftwerke, obwohl Strom nur etwa 20% der Nutzenergien ausmacht (neben Heizöl, Benzin, Diesel, Erdgas, usw.). Es kann also sinnvoll sein, hier anzusetzen.

Da wir aber natürlich nicht auf Strom verzichten können – wir können lediglich sparsamer damit umgehen, dazu in einer späteren Folge mehr – bietet sich die Möglichkeit, Strom zu beziehen, der ohne oder nur mit sehr wenig CO2-Freisetzung verbunden ist. Das ist der so genannte Ökostrom.

Die meisten Bürgerinnen und Bürger wissen zwar, dass es Ökostrom gibt und viele von ihnen würden ihn auch gerne beziehen, aber es gibt noch einige Unsicherheiten, auf was man sich einlässt, wenn man diesen nutzt. Deshalb das allerwichtigste vorweg: Auch wenn man zu Ökostrom wechselt, bleibt die Versorgungssicherheit zu 100% erhalten! Niemand muss befürchten, plötzlich ohne Strom dazustehen, weil der Wechsel nicht „rechtzeitig“ klappt oder man Angst hat, dass nicht genügend Ökostrom zur Verfügung stünde, um die Nachfrage zu befriedigen.

Der Wechsel auf Ökostrom ist eine reine Formsache. Man füllt lediglich ein Formular aus, es wird keine neue Leitung verlegt und der bisherge Stromversorger kümmert sich auch weiter um die techniche Sicherheit des Stromnetzes. Dafür erhält er schließlich auch eine Vergütung (Durchleitungsgebühr genannt), also einen Teil des Geldes, das man für den Ökostrom bezahlt.

Und falls wider Erwarten der Ökostromversorger einmal nicht mehr liefern können sollte, ist der alte Stromversorger zur Ersatzlieferung verpflichtet. Es besteht also überhaupt kein Risiko, wenn man auf Ökostrom umstellt.Und Geld sparen kann man obendein, denn die meisten Ökostromanbieter sind preiswerter als der örtliche Versorger! Es gibt also eigentlich keinen Grund, nicht ab sofort Ökostrom zu beziehen!

Wie funktioniert der Wechsel? Ganz einfach! Man braucht bloß ins Internet zu gehen und die Seite www.verivox.de aufzusuchen. Dort klickt man in der Menüzeile „Ökostrom“ an, gibt in dem sich öffnenden Fenster den bisherigen Stromverbrauch und die Postleitzahl ein und kann dann unter rund 30 Anbietern den aussuchen, den man möchte.

Bei allen Anbietern kann man sich das Anmeldeformular als PDF herunterladen oder es Online zur Zusendung anfordern. Manchmal ist der Wechsel auch gleich Online möglich. Wenn man das Formular ausfüllt und abschickt, hat man schon alles getan, was nötig ist. Der neue Anbieter kündigt den Vertrag beim ehemaligen Versorger und die Ökostromlieferung beginnt in der Regel im übernächsten Monat. Es kommt niemand ins Haus, um Kabel umzuklemmen oder den Zähler auszutauschen, da bleibt alles beim alten! Wir raten lediglich davon ab, einen Anbieter zu wählen, der Vorkasse für mehrere Monate verlangt, weil man da das kleine Risiko hat, dass das gezahlte Geld verloren ist, wenn der Anbieter vom Markt geht.

Wir geben sonst keine Empfehlung für einen bestimmten Anbieter, denn es sollte jeder selbst entscheiden, welche Mischung an Erneuerbaren Energien sie oder er beziehen möchte.

Fragen und Anregungen beantworten wir gerne unter unserer Email-Adresse terrapreta@web.de

Terra Preta – Lösung des Klimaproblems? – Teil 10

Wie wir bereits zu Beginn unserer Artikelserie berichteten, entstammt die Terra preta dem Amazonas-Regenwald. Dort hatten die Indios bereits vor mehreren tausend Jahren damit begonnen, den Urwaldboden gezielt mit Holzkohle und anderen Stoffen anzureichern und so eine enorme Steigerung der Bodenfruchtbarkeit erzielt.

Dieser Urwald ist nun aber von der Vernichtung bedroht und es bedarf großer Anstrengungen, ihn davor zu bewahren. Denn neben dem Erbe der Terra preta hat der Regenwald eine sehr große Bedeutung für das Klima unseres Planeten: Fachleute bezeichnen ihn auch als „grüne Lunge“ der Erde.

Die Zerstörung des Regenwaldes schreitet in großem Umfang vor sich, jede Minute wird Wald von der Fläche zweier Fußballfelder gerodet, teils um Ackerland für die ansässige Bevölkerung zu schaffen, zum großen Teil aber für Acker- und Weideflächen, die der Fleischproduktion für den Export dienen. Weiterer Einschlag dient der Gewinnung von Tropenholz, ebenfalls für den Export. So sind wir Konsumenten in den Industrieländern nicht ganz unschuldig an dieser Entwicklung. Mit dem Wald verschwinden zahlreiche Tier- und Pflanzenarten, die dann unwiederbringlich verloren sind.


Abb.: Nach der Vernichtung des Waldes wird der Boden durch Erosion abgetragen und weggeschwemmt.

Wenn man weiß, dass eine Reihe von Grundstoffen für Medikamente aus solchen Pflanzen gewonnen werden und höchstwahrscheinlich noch viele Wirkstoffe bislang unentdeckt sind, sollte man ein eigenes Interesse an der Erhaltung des Regenwaldes haben.

Seit einigen Jahren gibt es Organisationen, die Spendengelder sammeln, damit dann Regenwald kaufen, um ihn gezielt unter Schutz zu stellen. Nun ist es aus verschiedenen Gründen nicht jedermanns Sache, regelmäßig Geld für solche Zwecke zu erübrigen. Doch seit Kurzem gibt es die Möglichkeit, auch ohne eigenen finanziellen Aufwand einen merklichen Beitrag zum Schutz des Regenwaldes zu leisten.

Der World Wildlife Fund (WWF) hat nämlich zusammen mit den Internet-Suchmaschinen Yahoo und Bing eine neue Suchmaschine ins Leben gerufen, deren Gewinne zu 80% für den Schutz des Regenwaldes verwendet werden. Ein weiterer Vorteil dieser Suchmaschine liegt darin, dass der Strom, der zum Betrieb der Server benötigt wird, Öko-Strom ist, also weitgehend CO2-frei produziert wird.

Der Name dieser neuen Suchmaschine ist www.ecosia.de. Auf der betreffenden Intenetseite finden sich zahlreiche weitere Informationen, so dass wir an dieser Stelle darauf verzichten, zu viele weitere Details darzustellen.

Erwähnt werden sollte allerdings noch, dass Ecosia nicht wie einige andere Suchmaschinen Benutzerprofile anlegt und persönliche Daten zu Werbezwecken weiter verkauft. Wer also großen Wert auf den Schutz persönlicher Daten legt, ist bei dieser Suchmaschine gut bedient.

Jeder, der mit dem Internet umgeht, kann also einen eigenen, wertvollen Beitrag zum Schutz des Regenwaldes leisten. Kommerzielle Anbieter bezahlen nämlich dafür, dass ihre Webseiten in den Suchmaschinen eine gute Platzierung erhalten. Außerdem werden gesponserte Links zu Werbezwecken geschaltet, die ebenfalls kostenpflichtig sind. So erzielen Suchmaschinen Einnahmen, die bei den größeren von ihnen in die Milliarden gehen.

Was liegt also näher, als einen Teil solcher Einnahmen gezielt für den Schutz des Regenwaldes zu verwenden? Das Geld fließt in ein Projekt des WWF im Juruena Nationalpark im Amazonas. Für gerademal 5 Euro/7,50 USD kann man dort einen ganzen Hektar Regenwald schützen. Pro Suchanfrage werden somit knapp 2 m² Regenwald geschützt.

Wer will, kann die Suchmaschine in seinen Internet-Browser einbinden. Dann wird in der Fußzeile jeweils eingeblendet, wie viel Quadratmeter Regenwald man durch seine persönlichen Aktivitäten bisher geschützt hat und wie viele Quadratmeter durch die Aktivität aller Nutzer bisher geschützt werden konnten. Zurzeit sind es pro Tag ca. 1 Million Quadratmeter. Es wäre schön, wenn wir durch diesen Artikel auch dazu beitragen könnten, dass es bald deutlich mehr wird.

Fragen und Anregungen beantworten wir gerne unter unserer Email-Adresse terrapreta@web.de

Arbeitsgruppe Terra preta in der AG Energie & Umwelt

Terra Preta – Lösung des Klimaproblems? – Teil 9

In unseren bisherigen Artikeln sind wir wie selbstverständlich davon ausgegangen, dass der Zusammenhang zwischen Kohlendioxid-Gehalt (CO2) der Atmosphäre und Klima allgemein bekannt ist und akzeptiert wird.

Doch die öffentlich geführte Diskussion der letzten Wochen hat uns gezeigt, dass dem nicht unbedingt so ist. Deshalb noch ein paar weitere Informationen zum Thema, die etwas mehr Licht in das Dunkel bringen sollen:

Bereits seit Mitte des 19. Jahrhunderts ist bekannt, dass es einzelne Gase gibt, die Wärmestrahlung aufnehmen (absorbieren) und sich dabei entsprechend erwärmen. Dies sind aber nicht etwa die Hauptbestandteile der Luft, also Stickstoff und Sauerstoff, sondern Gase, die eher in geringen Mengenin der Luft vorkommen, nämlich Kohlendioxid und Wasserdampf. Dabei kann der Anteil von Wasserdampf bis zu 4% an der Luft betragen, während Kohlendioxid heute nur knapp 0,04% ausmacht, also nur rund 1/100 des Wasserdampfanteils. Allein diese beiden Gase verursachen bis zu 98% des so genannten Treibhauseffektes, sind also für das gegenwärtige Klima – und auch das künftige! - der Erde verantwortlich. (Wasserdampf bestimmt den Wärmehaushalt dabei zu 36 – 72%, Kohlendioxid zu 9 – 26%).

Aus physikalischen Berechnungen und Experimenten ergibt sich nämlich, dass unsere Erde nur mit einer Lufthülle OHNE Treibhausgase eine Durchschnittsgtemperatur von ca. -18 °C aufweisen würde, also ungefähr 33 °C kälter wäre, als sie es heute MIT den Treibhausgasen ist.

Es ergibt sich also fast von sellbst, dass eine Lufthülle mit einem höheren Anteil von Treibhausgasen auch eine insgesamt wärmere Atmosphäre zur Folge hätte. Dabei ist aber noch zu beachten, dass der Wasserdampfgehalt der Luft stark von der Umgebungstemperatur abhängig ist, während der CO2-Gehalt praktisch beliebig hohe Werte annehmen kann. Letzteres ist also das wichtigere der beiden Klimagase.

So haben wir Menschen es während der letzten 200 Jahren geschafft, den natürlichen CO2-Gehalt der Luft von rund 0,028% (280 ppm) auf inzwischen 0,039% (390 ppm) zu erhöhen. Obwohl die Werte für den Laien immer noch sehr niedrig erscheinen, ist dies schon ein Zuwachs von fast 40%!

Aber der Zuwachs geht weiter und ohne entsprechende Anstrengungen werden wir noch in diesem Jahrhundert eine Verdoppelung gegenüber dem natürlichen Wert der vergangenen Jahrtausende bekommen.

Dabei muss man eben wissen, dass der CO2-Gehalt in der jüngeren Vergangenheit über mehrere Tausend Jahre relativ stabil war und nur im Bereich von wenigen Dutzend ppm schwankte, während wir Menschen durch unser Zutun, nämlich aus der Verbrennung von Kohle, Öl und Gas sowie Waldrodung und Ausweitung der Ackerflächen ihn schon um über 100 ppm erhöht haben.

Welche Folgen das für das System Erde haben würde, wird seit gut 20 Jahren intensiv von Klimawissenschaftlern untersucht. Obwohl es noch manche Unsicherheiten gibt, ist heute schon sicher, dass die nachteiligen Folgen eines ungebremsten CO2-Anstiegs mögliche Vorteile bei weitem überwiegen würden.

Weil unsere Erde heute schon an vielen Stellen dicht mit Menschen besiedelt ist, und kaum noch Ausweichgebiete vorhanden sind, könnten schon kleinere Auswirkungen des Klimawandels oder besser gesagt, der globalen Erwärmung zu Wanderbewegungen führen, die die Völkerwanderungen der historischen Vergangenheit weit in den Schatten stellen. Um nur eine mögliche Folge zu nennen: ein Meeresspiegelanstieg von deutlich mehr als einem Meter in diesem Jahrhundert ist denkbar, wenn wir ungehindert fortfahren, CO2 in die Atmosphäe zu pumpen.

Was auch nur ein Meter zusätzliche Meereshöhe bedeuten würde, kann man sich mit ein bisschen Fantasie und geringen Geografiekenntnissen leicht selber ausmalen.

Doch bereits, das, was sich heute in der Atmosphäre befindet, ist schon zu viel und wird aller Wahrscheinlichkeit nach die Klimaänderungen der nächsten zwei bis drei Jahrzehnte bestimmen. Denn das Klimasystem der Erde ist wegen der großen Oberfläche der Ozeane träge und reagiert mit entsprechender Verzögerung auf Änderungen der Luftzusammensetzung.

Deshalb ist es durchaus sinnvoll, darüber nachzudenken, ob es nicht Möglichkeiten gibt, einen Teil des CO2s wieder aus der Atmosphäre zu entfernen, wobei es natürlich auch mindestens ebenso wichtig ist, weitere Emissionen aus den fossilen Brennstoffen zurück zu fahren. Über Letzteres wird ja gerade in Kopenhagen verhandelt.

Mit technischen Mitteln wird es allerdings kaum gelingen, nennenswerte Mengen von CO2 aus der Luft zu holen. Allein schon der Energieaufwand dafür wäre gewaltig. Ein Kubikmeter Luft enthält knapp ein halbes Gramm CO2. Man müsste also mehr als zwei Millionen Kubikmeter Luft „filtern“, um auch nur eine Tonne CO2 herauszuholen.

Wir Menschen emittieren inzwischen aber pro Jahr mehr als 30 Milliarden Tonnen CO2 (siehe Abbildung)! Also keine Chance, das Problem technisch zu lösen. Möglich wäre es aber, den Pflanzen diese Arbeit zu übertragen, denn die tun seit mehreren hundert Millionen Jahren nichts anderes: sie entnehmen der Luft CO2, gewinnen daraus Kohlenstoff und bauen ihn in ihre Pflanzenmasse ein. Erntet man die Pflanzen könnte man daraus den Kohlenstoff gewinnen und auf dem selben Acker die nächste Pflanzengeneration zur Gewinnung weiterer Kohle heranziehen. Und das immer wieder aufs Neue!



Wie wir bereits berichtet haben, ist die so gewonnene Biokohle aber auch Grundstoff für die Terra preta, die neben der Kohlenstoffspeicherung auch einer der besten Pflanzendünger ist! Auf diese Weise könnte man also tatsächlich einen viel versprechenden Weg zur Lösung des Klimaproblems beschreiten.


Fragen und Anregungen beantworten wir gerne unter unserer Email-Adresse terrapreta@web.de

Arbeitsgruppe Terra preta in der AG Energie & Umwelt

Terra Preta – Lösung des Klimaproblems? – Teil 8

In der vorangegangenen Ausgabe des Eichen-Linden-Kastanien-Blattes wurde das Verfahren der hydrothermalen Karbonisierung dargestellt. Dieses Verfahren könnte insbesondere für die Produktion von Terra Preta im industriellen Maßstab zum Zuge kommen.

Neben der gezielten Produktion von Terra Preta erschließt sich jedoch auch ein weiteres, riesiges Anwendungsgebiet in der Nutzung von speziellen Öfen in Entwicklungsländern zum Kochen. In dem heutigen Artikel soll ausgehend von der Problematik, in der sich Menschen in Entwicklungsländern heutzutage befinden, ein auf dieses Problem angepasster Ofen vorgestellt werden.

In den armen, ländlichen Regionen Afrikas müssen viele Millionen Menschen täglich um ihr Überleben kämpfen. Sie sind haben keinen Zugang zu sauberen, fließendem Wasser und Elektrizität. Da andere Brennstoffe nicht erschwinglich sind, nutzen diese Menschen Holz, anderes Pflanzenmaterial und sogar Dung zum Kochen ihres Essens. Die Feuerstellen, die hierbei benutzt werden, entsprechen in keiner Weise den Anforderungen an eine gesunde Lebensweise. Häufig kochen die Menschen auf offenen Feuern in ihren Häusern. Der Rauch dieser einfachen Feuerstellen enthält zahlreiche die Gesundheit schädigende Stoffe, die von den Menschen dann eingeatmet werden.

Deshalb erkranken sie an chronischer Bronchitis, Asthma, Lungenkrebs oder Tuberkulose, die zu einer verringerten Lebenserwartng führen. Auch nachts stellen die Feuerstellen eine tödliche Gefahr dar. Da die einfachen Häuser der afrikanischen Bevölkerung häufig nur eine Tür und einen Spalt unter dem Dach als Rauchabzug haben, jedoch keine Fenster, sammeln sich die Gase im Raum. Wenn die Bewohner sich nachts an der noch warmen Feuerstelle zum Schlafen legen, breitet sich häufig das tödliche Gas Kohlenmonooxid aus und die Menschen sterben an einer Kohlenmonooxidvergiftung.

Jährlich sterben rund 3 Millionen Kinder unter 5 Jahren an Atemwegserkrangungen, da ihre Lungen den giftigen Gasen am wenigsten entgegensetzen können. Die giftigen Gase sind nach Unterernährung, Krankheitsübertragung durch ungeschützten Geschlechtsverkehr und verseuchtem Wasser das viertgrößte Gesundheitsrisiko in den Entwicklungsländern.

Doch welche Möglichkeiten gibt es, den tödlichen Rauch zu vermeiden?

Ingenieure in westlichen Ländern und den Entwicklungsändern selbst haben sich dieses Problems angenommen und es existieren inzwischen zahlreiche Konstruktionen von Öfen, die diesem Problem beikommen sollen und bei entsprechender Verbreitung auch können. Einen solchen Ofen, den Anila Stove, haben wir in dieser Artikelserie bereits vorgestellt. Der Anila Stove kann während des Betriebes auch Bioholzkohle erzeugen, die dann zur Herstellung von Terra Preta verwendet werden kann

Ein weiteres Beispiel für einen solchen Ofen ist der „Lucia Stove“. Er ist etwas aufwändiger in der Konstruktion, weil er gedrehte Teile enthält und setzt deshalb zu seiner Herstellung einen geeigneten Maschinenpark voraus. Bei größeren Stückzahlen kann jedoch der Preis für einen Ofen auf ca. 35 € begrenzt werden. Wenn man geeignete Förderprogramme ins Leben ruft, vielleicht auch als Maßnahme, die sich aus der Kopenhagener Klimakonferenz ergibt, so kann dieser Ofen in größerer Stückzahl zum Einsatz kommen.

Doch was ist das Besondere an diesem Ofen?
Der Lucia Stove besteht aus nur wenigen Teilen. Der Aufbau dieses Ofens ist in den abgebildeten Fotos zu erkennen.


Bestandteile des „Lucia Stoves“ www.world-stove.de



Der "Lucia Stove" www.world-stove.de

Die bei der Verbrennung von organischem Material, wie beispielsweise Holz, anfallende Energie, wird durch die Metallwände sehr gut genutzt. Der Ofen erreicht in seinem inneren sehr hohe Temperaturen. In Versuchen wurde ein Liter Wasser innerhalb weniger als einer Minute zum Kochen gebracht. Durch die hohen Temperaturen werden außerdem die bei der normalen Verbrennung entstehenden Gase mit verbrannt und können die Gesundheit der Hausbewohner nicht mehr gefährden.

Neben dem gesundheitlichen Aspekt bietet der Lucia Stove auch im Hinblick auf den Klimawandel einen großen Vorteil. Nicht nur, dass das Befeuerungsmaterial Holz durch den natürlichen Kohlenstoffkreislauf CO2 neutral ist, …es ist sogar CO2 negativ. Warum?

Das Holz hat während seines Wachstums CO2 aus der Atmosphäre gebunden und den Kohlenstoff in seinen Strukturen gespeichert. Normalerweise würde dieser Kohlenstoff nach dem Absterben der Pflanze erneut als CO2 in die Atmosphäre gelangen, weil das Pflanzenmaterial nach und nach von Mikroorganismen und Kleinlebewesen zersetzt wird. Auch bei herkömmlichen Feuerstellen und Öfen wird praktisch der gesamte Kohlenstoff des Brennmaterials zu CO2 umgesetzt.

Der Lucia Stove arbeitet jedoch nach einem etwas anderen Prinzip. Er nutzt nämlich das Pyrolyse-Verfahren um das Holz zu entgasen. Durch den zweiwandigen Aufbau kann man das eigentliche Brennmaterial mit so genannter Primärluft versorgen, deren Sauerstoffgehalt ausreicht, um das Material zu verschwelen. Die Schwelgase steigen im Inneren auf und werden dann am oberen Ende des Ofens durch zugeführte Sekundärluft, die durch die gekrümmten Kanäle zutritt (siehe Abbildung), vollständig verbrannt. So entsteht eine nahezu rauchlose Flamme. Das ausgegaste Holz bzw. Pflanzenmaterial bleibt als Bioholzkohle im Ofen zurück. Diese könnte zur Herstellung von Terra Preta auf dem Erdboden verteilt werden und den Bewohnern eine ertragreiche Ackerwirtschaft ermöglichen. Nach aktuellen Untersuchungen funktioniert der Anbau von Nahrungsmitteln auf Terra Preta selbst in Wüstenregionen hervorragend. Die Terra Preta glänzt insbesondere in diesen Regionen durch ihre hohe Wasserspeicherfähigkeit.

Zusammenfassend lassen sich drei große Vorteile, die für den Einsatz von Lucia Stove Öfen in Entwicklungsländern sprechen, hervorheben:
Die Rauchentwicklung und der Austritt gesundheitsschädlicher Gase wird minimiert
Der Atmosphäre wird CO2 in Form von Bioholzkohle entzogen
Durch die Möglichkeit einer ertragreichen Ernte auf Terra Preta bietet sich den Bewohnern eine stark verbesserte Ernährung und neue Einkommensmöglichkeiten


Interessierte können nach wie vor einen Bauplan des Ofens „Anila Stove“ (sehr ähnlich dem „Lucia Stove“ per E-mail bei uns kostenlos anfordern.

Auf Fragen und Anregungen antworten wir gerne unter unserer

E-mail-Adresse: terrapreta@web.de

AG Energie und Umwelt, Arbeitsgruppe Terra preta

Terra Preta – Lösung des Klimaproblems? Teil 7

Die hydrothermale Karbonisation


Nachdem wir in den vorangegangenen Ausgaben des Eichen-Linden-Kastanien-Blattes bereits verschiedene Möglichkeiten zur Herstellung von Biochar (Holzkohle as nachwachsenden Pflanzen) vorgestellt haben, soll in der heutigen Ausgabe das Verfahren der hydrothermalen Karbonisation vorgestellt werden.

Sie alle kennen Braunkohle. Braunkohle ist einer der klimawirksamsten Brennstoffe überhaupt. Bei der Herstellung von 1kw/h Strom entstehen unglaubliche 1153 Gramm CO2. Das bedeutet bei einem ausschließlich aus Braunkohle hergestellten durchschnittlichen Jahresstromverbrauches einer 4-köpfigen Familie von 4500 kwh/Jahr einen CO2-Ausstoß von ca. 5,2 Tonnen Kohlenstoffdioxid.

Doch wie kommt dieser hohe CO2-Ausstoß bei der Braunkohle zustande?
Braunkohle ist das Ergebnis der sogenannten natürlichen Karbonisierung. In dieser ist über mehrere Millionen Jahre Biomasse zu Braunkohle umgewandelt worden. Da die Biomasse beim Pflanzenwachstum den Kohlenstoff der Atmosphäre entzogen hat, ist dieser nun aufgrund der Umwandlung zu Braunkohle in dieser gespeichert. Wird die Braunkohle verbrannt, verbindet sich der Kohlenstoff zusammen mit dem Luftsauerstoff zu CO2 und entweicht als klimawirksames Gas in die Atmosphäre.

Braunkohle zu verbrennen wirkt sich also stark negativ auf unsere Klimabilanz aus. Doch wie verhält es sich, wenn man Kohlenstoff nicht aus Braunkohle verbrennt, sondern aus Biomasse durch chemische Prozesse in Kohle umwandelt und auf diese Weise der Atmosphäre den Kohlenstoff entzieht?

Dieser Fragestellung geht die Forschung von Terra Preta, insbesondere Biochar, nach. Da in vorangegangenen Artikeln mehrfach auf die Eigenschaften von Terra Preta und Biochar eingegangen wurde, soll an dieser Stelle darauf verzichtet werden, es noch einmal zu wiederholen.

Fortgefahren werden soll mit der Frage, wie die so genannte hydrothermale Karbonisation (HTC) abläuft. Die HTC ahmt die natürliche Karbonisierung nach.

Der entscheidende Unterschied zwischen dem natürlichen und dem künstlichen Verfahren liegt in dem Zeitfaktor. Während die natürliche Karbonisierung mehrere Millionen Jahre benötigt, ist die HTC bereits nach einigen Stunden abgeschlossen.
Der natürliche Prozess der Dehydrierung (Wasserentzug) und infolgedessen die neue Anordnung der Moleküle wird durch einen sehr hohen Druck von bis zu 2MPa und Temperaturen von ca. 180° Celsius beschleunigt.

Der große Vorteil der HTC gegenüber anderen Verfahren der Biocharherstellung liegt in der hohen Kohlenstoffausbeute von nahezu 100%. Auch die auf den Heizwert der Trockenmasse bezogenen Energiebilanz ist mit ca. 40% vertretbar, d.h., 40% der in der Trockenmasse enthaltenen Energie werden bei dem Prozess freigesetzt, der Rest verbleibt in der gebildeten Kohle.

Momentan werden Verfahren erprobt, in denen durch geschickte Prozessführung versucht wird, die Herstellung von Biochar in einer ununterbrochenen, sich selbst unterhaltenden Reaktion ablaufen zu lassen, so dass keine äußere Energie hinzugeführt werden muss.
Ein Durchbruch in diesem Bereich würde einen Durchbruch im gesamten Bereich der Terra Preta mit sich bringen. Denn: Bei einer sich selbst erhaltenen Reaktion zur Herstellung von Biochar könnte ohne zusätzlichen Energieaufwand der Atmosphäre laufend Kohlenstoff entzogen werden und ein bedeutender Beitrag zur Wahrung der 2° Grenze bei der Erderwärmung geleistet werden.

Interessierte können nach wie vor einen Bauplan des Ofens „Anila Stove“ aus der letzten Ausgabe per Email bei uns anfordern.

Auf Fragen und Anregungen antworten wir gerne unter unserer

E-mail-Adresse: terrapreta@web.de

AG Energie und Umwelt, Arbeitsgruppe Terra Preta

Terra preta – Lösung des Klimaproblems? Teil 6

In der letzten Folge sind wir auf das Problem eingegangen, ob der Anbau von Energiepflanzen in Konkurrenz zur Erzeugung von Nahrungspflanzen tritt. Das muss teilweise bejaht werden, so lange aus den Pflanzen Öle und Stärke gewonnen werden, die dann zu Bioethanol oder Biosprit, bzw. Biodiesel weiter verarbeitet werden.

Pflanzen produzieren aber auch große Mengen von Zellulose, die zur Bildung des Pflanzengerüstes dient. Zellulose kann von den wenigsten Lebewesen aufgeschlossen und verdaut werden, so dass hier keine Konkurrenz zu Nahrungspflanzen vorliegt. Das Erzeugungspotential ist gewaltig und liegt beim bis zu 5-fachen des heutigen Erdölverbrauchs.

Das Problem liegt aber darin, die Zellulose entsprechend chemisch aufzubereiten, so dass man daraus Energieträger gewinnen kann, die bevorzugt in flüssiger Form vorliegen. Dazu muss die Zellulose, die lange Molekülketten bildet, in kleinere Bruchstücke umgewandelt und dann gezielt zu Öl-oder Benzin-ähnlichen Verbindungen umgewandelt werden. Dazu gibt es verschiedenen Möglichkeiten, durch Hitzeeinwirkung die Pflanzenteile zu zersetzen (Pyrolyse).

Bei Temperaturen bis zu 200 Grad kann man die Zellulose in das Grundmolekül Zucker aufgespalten und dann auf herkömmliche Weise zu Bioethanol vergoren werden. Zwischen 400 und 600 Grad lässt sich ein Bio-Öl gewinnen, das dann zu Benzin oder Diesel weiter verarbeitet werden kann. Oberhalb von 700 Grad schließlich erhält man ein Gasgemisch, hauptsächlich bestehend aus Wasserstoff unf Kohlenmonoxid, aus dem sich durch die so genannte Fischer-Tropsch-Synthese ganz gezielt wiederum flüssige Treibstoffe (und eine Vielzahl weiterer Verbindungen) herstellen lassen.


Abb.: Aus Pflanzenmasse wird Bioöl

Bisher größter Nachteil des letztgenannten Verfahrens sind die hohen Kosten des Syntheseverfahrens. Deshalb wurden zu Zeiten des billigen Erdöls auch vergleichsweise wenige Anstrengungen unternommen, diesen Weg zu gehen. Das ändert sich zur Zeit. Da niedrige Ölpreise endgültig der Vergangenheit angehören dürften, rückt dieses Verfahren wieder mehr in den Mittelpunkt des Interesses.

Begünstigt wird die Weiterentwicklung auch durch Fortschritte in der technischen Chemie. Heute stehen dank eines viel besseren Verständnisses vom Aufbau der Materie und moderner Computertechnik ungleich bessere Möglichkeiten zur Verfügung, solche Prozesse auch von den Kosten her erheblich zu verbessern.

Die Direktherstellung von Bio-Öl aus festem Pflanzenmaterial ist bisher die preisgünstigste Methode, flüssige Treibstoffe zu gewinnen. Allerdings sind die so hergestellten Stoffe ohne weitere chemische Verarbeitung fürden Einsatz in Verbrennungsmotoren weniger geeignet, weil sie säurehaltig sind und deshalb zu starker Korrosion in den Motoren führen. Deshalb muss solches Öl ähnlich Erdöl in Raffinerien entsprechend aufgearbeitet werden, was wiederum zu höheren Kosten führt.

Es gibt allerdings viel versprechende Ansätze, auch hier die Verfahrensschritte durch Einsatz moderner Techniken zu vereinfachen. Es werden auch völlig neue Wdege beschritten, zum Beispiel der Aufschluss von Pflanzenmaterial mithilfe von Ammoniak, der dazu führt, dass die entstehenden Bio-Öle nicht säurehaltig sind und damit leichter verarbeitet werden können.

Eine weitere, heute noch wenig genutzte Möglichkeit, Kraftstoffe zu gewinnen, ist der gezielte Anbau von Ölpflanzen in Steppen und Halbwüsten, also Gebieten, in denen herkömmliche Landwirtschaft nicht möglich ist. Hier sind die Purgiernuss (Jatropha) und Rizinusbohnen zu nennen, die als Pflanzen nur geringe Anforderungen an Boden und Wasserverfügbarkeit stellen, so dass sie dort angebaut werden können, ohne mit anderen Nahrungspflanzen zu konkurrieren.




Abb.: Jatrophanüsse – Treibstoff der Zukunft?

Die gezielte Bodenverbesserung mit Terra preta könnte dabei mithelfen, die Erträge zu steigern. Ein weiterer Vorteil der Nutzung dieser Pflanzen wäre die Möglichkeit, in Entwicklungsländern viele bäuerliche Existenzen zu sichern, bzw. sogar neu zu schaffen.

Relativ neu in der Engtwicklung ist die so genannte hydrothermale Karbonisierung, bei der b eliebige Pflanzenteile durch Druck und Temperatur innerhalb weniger Stunden zu Erdöl ähnlichen Stoffen und Kohle umgewandelt werden können, ein Vorgang, für den die Natur Millionen von Jahren braucht. Die Beschreibng dieses Verfahfrens ist das Thema unseres nächsten Artikels.

Fragen und Anregungen beantworten wir gerne unter unserer Email-Adresse terrapreta@web.de

Arbeitsgruppe Terra preta in der AG Energie & Umwelt

Terra preta – Lösung des Klimaproblems? Teil 5

In der letzten Folge hatten wir uns ausführlich mit der Pyrolyse als Möglichkeit zur Herstellung von Holzkohle beschäftigt. In der Zwischenzeit sind uns weitere Informationen zu diesem Themenkreis bekannt geworden, so dass wir es für sinnvoll halten, diese zunächst einzufügen, bevor wir uns mit der hydrothermalen Karbonisierung wie angekündigt beschäftigen.

Seit einigen Jahren wird als Folge der sich abzeichnenden Verknappung von Erdöl die Energiegewinnung aus Pflanzen breit diskutiert. In erster Linie denkt man dabei an Stoffe wie Pflanzenöle und den so genannten Bioalkohol, der durch die Vergärung von Zucker oder Stärke aus Rüben, Zuckerrohr und verschiedenen Getreidearten zu Ethanol gewonnen wird.

Dieser Alkohol lässt sich für normale Benzinmotoren zu einem geringen Prozentsatz dem Benzin zumischen, bei angepassten Motoren bis zu 100% als Ersatz für Benzin verwenden. Auch Methanol kann diese Rolle erfüllen, jedoch wird dieses eher aus Erdöl, bzw. -gas hergestellt und ist somit keine Alternative als Ersatz für herkömmliche Treibstoffe. Außerdem ist Methanol stark giftig, was seine Verwendung zusätzlich erschwert. Mit entsprechenden chemischen Verfahren, die jedoch relativ energieintensiv sind, könnte man Methanol auch direkt aus Kohlendioxid und Wasser synthetisieren, allerdings eröffnet sich diese Möglichkeit nur, wenn man in Zukunft große Energiemengen aus erneuerbaren Quellen günstig gewinnen kann.

Pflanzenöle können als Dieselersatz in entsprechend umgerüsteten Motoren verwendet werden werden oder sie kommen in chemisch aufbereiteter Form meist als Rapsölmethylester (Biodiesel) auf den Markt.

Doch an diesen Produkten ist nicht mehr allzu viel „Bio“, weil ihre Herstellung häufig zu vermehrten Umweltschäden führt. Und die Herstellung dieser Treibstoffe erfordert unter Umständen mehr Energieeinsatz, zum Beispiel für Düngung, Schädlingsbekämpfung, Transport und Aufbereitung als in dem Endprodukt selbst enthalten ist. Im Extremfall braucht man also für die Produktion einen höheren Energieeinsatz als sich an Nutzen wieder herausziehen lässt. Deshalb ist diese Art von Produktion nur dort möglich, wo der Anbau der entsprechenden Pflanzen staatlich stark subventioniert wird. Ob sie aber auch sinnvoll ist, ist eine andere Frage. Ökologisch ist es in jedem Falle bedenklich, diesen Weg zu gehen und vollends absurd wird es, wenn zum Beispiel zur Produktion von Palmöl in tropischen Ländern intakte Waldökosysteme gerodet werden, um Platz für Palmölplantagen zu schaffen, wie dies in Indonesien, aber nicht nur dort, geschieht.

Erschwerend kommt ein weiterer Gesichtspunkt hinzu: Energiepflanzen stellen eine ernst zu nehmende Konkurrenz zu Nahrungspflanzen dar, denn wo sie angebaut werden, können nicht gleichzeitig Nahrungspflanzen gezogen werden. Deshalb ist die Energiepflanzenproduktion in die Kritik geraten, wenn auch nicht immer zu Recht.

Eine Ausnahme davon bilden zum Beispiel die so genannten Mischfruchtkulturen, wo etwa Leindotter und Erbsen auf der selben Fläche angebaut werden, der Leindotter zur Ölproduktion und die Erbsen als Gemüse. Aber auch Ölfrüchte und Getreide eignen sich für diese Anbaumethode (siehe Abbildung)



(Abb.) Mischfruchtanbau mit Leindotter und Gerste

Doch diese Situation ist nicht ohne Alternative, weil es auch die Möglichkeit gibt, die pflanzlichen Reststoffe zur Energiegewinnung zu nutzen. So können Stroh, Abfallholz, Pflanzenstängel und auch Tierkot verarbeitet werden.

Weil aber insbesondere flüssige Energieträger die breiteste Anwendungspalette haben, Pflanzenteile aber meist faserige Konsistenz haben, braucht man einen Zwischenschritt, der die Pflanzenproduktion einerseits und die Gewinnung von flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen andererseits miteinander verbindet.

Wir brauchen also Verfahren, die es ermöglichen, aus pflanzlichen Reststoffen direkt flüssige und auch gasförmige Brennstoffe zu erzeugen. Diese Verfahren, die der im letzten Artikel beschriebenen Pyrolyse sehr ähnlich sind, haben das Potential, jährlich Mengen an Biomasse zu verarbeiten, die der heutigen Erdölproduktion nicht nur entsprechen, sondern sie sogar übertreffen.

Da sie praktisch jedes organische Material in wertvolle Nutzstoffe umsetzen können, entfällt auch der Nachteil, dass das Rohmaterial eventuell in Konkurrenz zu Nahrungspflanzen treten könnte, denn neben pflanzlichen Reststoffen können auch solche ganzen Pflanzen verwendet werden, die auf landwirtschaftlich sonst nicht geeigneten Böden gedeihen.

Allerdings stehen die meisten der Umwandlungsverfahren noch nicht im technisch oder sogar großtechnischen Maßstab zur Verfügung. In den Laboren dieser Welt wird mit Hochdruck daran gearbeitet, Techniken, die im kleinen Maßstab schon funktionieren, für den industriellen Einsatz vorzubereiten.

Hier ist noch eine Menge Forschungsarbeit zu leisten, wenn auch die bisherigen Erfolge vielversprechend sind. Insbesondere die Entwicklung von geeigneten Katalysatoren und die Erforschung der optimalen Prozessführung stellen unsere Wissenschaftler vor interessante Herausforderungen.




Funktionsprinzip der Pyrolyse

In der nächsten Folge werden wir einige dieser Methoden näher vorstellen.

Fragen und Anregungen beantworten wir gerne unter unserer Email-Adresse terrapreta@web.de

Arbeitsgruppe Terra preta in der AG Energie & Umwelt

Terra preta im Fernsehen

Einen sehr interessanten Film zum Thema Terra preta gab es vor ein paar Wochen beim SWR:

FILM ANSEHEN

Hier ein paar Textauszüge:

Rote Bete - so groß wie ein Handball, Zucchinischeiben - so groß wie Kuchenteller, Lauch - so dick wie ein Staubsaugerrohr. Das Geheimnis der Gemüsegiganten hat seinen Ursprung 10.000 Kilometer westlich, mitten im Regenwald des Amazonas: Es ist ein vergessenes Geheimnis der Indios, das Wissenschaftler wiederentdeckt haben - ein ökologischen Schatz: Die Terra preta, „schwarze Erde“ auf portugiesisch. Ein Ackerboden-Wunder, vor vielen hundert Jahren von Menschen gemacht, aus Holzkohle, Dung und Küchenabfällen. Bis zu mehrere Meter dick, bedeckt die schwarze Erde an vielen Stellen den Regenwaldboden. Sie vermehrt sich selbst, speichert Wasser und Nährstoffe in einem Umfang, der Wissenschaftler fasziniert.

Auf Terra preta werden Pflanzen -wie der Maniok- dreimal so groß, wie auf herkömmlichem Ackerboden. Ein Grund dafür ist die enthaltene Holzkohle, die in hohem Maße Nährstoffe und Wasser speichert. Aber sie ist nicht das ganze Geheimnis, des wahrscheinlich fruchtbarsten Ackerbodens der Welt: Seit Jahren versuchen Wissenschaftler fieberhaft herauszufinden, warum die Terra preta so lange die Nährstoffe speichern kann und warum sie sich selbst vermehrt. Was den Indios quasi in den Schoß fiel, stellte die Wissenschaft lange vor ein unlösbares Problem. Jetzt wurde das Geheimnis im nordpfälzischen Hengstbacherhof gelüftet. Dort sind Joachim Böttcher und seine Kollegen der Firma areal bei Versuchen zufällig auf den richtigen Mix der notwendigen Bodenorganismen - Bakterien und Pilzen - gestoßen. Jetzt können sie als erste eine nahezu originalgetreue Terra preta herstellen.

Der Grundstoff für die Terra preta aus der Pfalz ist biologisch reine Holzkohle. Dazu kommen Grünschnittabfälle und Gärreste aus einer Biogasanlage. Hier steckt ein Großteil der Nährstoffe drin, die terra preta ebenfalls so wertvoll machen. Die Masse wird mit Bakterien und Pilzen angereichert und dann gelagert. Schon nach zwei Wochen ist die Terra preta fertig für den Einsatz im Versuchsgarten.Seit vier Jahren bauen die Pfälzer auf dem schwarzen Boden Gemüse an, mit erstaunlichen Ergebnissen: Riesengemüse, das gleichzeitig ausgezeichnet schmeckt. Der Ertrag pro Pflanze ist bis um das vierfache höher, als auf herkömmlichem Boden. Aber das ist noch nicht alles: Terra preta könnte auch helfen, unser Klima zu retten. Wissenschaftler sind überzeugt, dass der Wunderackerboden vom Amazonas das klimaschädliche Kohlendioxid im hohen Maße und dauerhaft in der Erde binden kann.


Die Terra Preta Pioniere aus der Pfalz wagen nun den nächsten Schritt. Gemeinsam mit der Firma Juwi und der Uni Birkenfeld planen sie die weltweit erste Terra preta Produktionsanlage im Hunsrück. Ab 2011 sollen im Energiepark in Morbach 50.000 Kubikmeter Terra preta pro Jahr produziert werden. Zunächst vor allem als Pflanzensubstrat für Hobbygärtner. Damit hätten die Bewohner des Amazonas wohl nie gerechnet. Was für ihre Vorfahren viele Jahrhunderte einfach selbstverständlich war, könnte nun den Ackerbau auf der ganzen Welt revolutionieren.

Quelle: http://www.swr.de/im-gruenen-rp/-/id=100810/nid=100810/did=5387410/13e5kgm/index.html

Terra Preta – Lösung des Klimaproblems? – Teil 4

Nachdem wir in der vorangegangen Ausgabe des ELK-Blattes bereits die sehr ineffiziente, traditionelle Verkohlung, sowie einen Kochofen, der über eine Sekundärluftzufuhr eine unvollständige Verbrennung ermöglicht (Anila Stove), vorgestellt haben, soll heute eine weitere Herstellungsart erklärt werden: Die Pyrolyse

Unter Pyrolyse versteht man grundsätzlich die Aufspaltung von organischen Stoffen durch Hitzeeinwirkung. Wenn man Biomasse, also Holz und Pflanzenteile pyrolysiert, entsteht im wesentlichen Holzkohle und eine Reihe von gasförmigen Stoffen, bei geringerer Hitze neben der Kohle auch flüssige und teerartige Stoffe (Holzessig, Holzteer).

Uns interessiert hier jedoch in erster Linie die Gewinnung der Holz- oder Biokohle, so dass wir hier die Pyrolyse bei höheren Temperaturen beschreiben.

Dazu wird die getrocknete Biomasse (Holz, Pflanzenteile aber auch Dung, wie z. B. getrockneter Hühnerkot) in einem Reaktor unter Luftabschluss bis auf ca. 800°C erhitzt. Durch diese Temperaturen werden die langkettigen Kohlenstoffverbindungen des organischen Materials aufgebrochen. Dabei entstehen Pyrolysegase und es wird zusätzliche Wärmeenergie frei, die genutzt werden kann. Die Wärme kann abgeleitet werden und die sehr energiereichen Pyrolysegase können dank moderner Technik sehr schadstoffarm verbrannt und neben der Wärme- auch zur Stromerzeugung genutzt werden . Dazu werden die Pyrolysegase gereinigt und dann können dann einem Verbrennungsmotor zugeführt werden, der einen Generator zur Stromerzeugung antreibt. Die Abwärme des Motors kann zu Heizzwecken verwendet werden.

Methan, das als Klimagas 23 Mal so stark wirkt wie Kohlendioxid, sowie Lachgas (siehe vorangegangenen Artikel im ELK) entstehen bei dieser Herstellungsart gar nicht. Nach Abschluss der Pyrolyse hat man neben dem erzeugten Strom bis zu 40% der anfänglichen Biomasse an Biochar (Bioholzkohle) gewonnen. Ein erstes Pilotprojekt dieser Herstellungsart ist der PYREG-Reaktor in Ingelheim in Deutschland (siehe Abbildung), das jedoch auf eine Stromauskopplung verzichtet.

Aufbau des „Pyreg-Reaktors

Das Pyreg-Verfahren ist geeignet, jegliche Form von Biomasse zur Energiegewinnung zu nutzen. Je nach Aufbau des speziellen Reaktors und der Temperaturführung kann entweder die gesamte Biomasse zu gasförmigen Stoffen umgewandelt werden oder es wird nur ein Teil verschwelt und es bleibt ein Rückstand an Pyrolysekoks (siehe Diagramm):

Inzwischen hat sich eine kleine Anzahl von Unternehmen dieser Thematik angenommen und erprobt in unterschiedlich konstruierten Aggregaten die Umsetzung der Biomasse. Da Terra preta ziemlich neu in der Diskussion ist, beschränkt sich die Mehrzahl der Verfahren auf die Herstellung von Pyrolysegas. Wir gehen jedoch davon aus, dass sich das in nächster Zeit ändern wird und vielleicht können wir auch ein wenig dazu beitragen, indem wir bei den Firmen anfragen und so signalisieren, dass auch ein Interesse von Biokohle zur Herstellung der Terra preta besteht.

Was für uns das Thema so interessant macht, ist die Tatsache, dass es bisher nur wenig verlässliche Information darüber gibt, welche Wirkung die Terra preta in den heimischen Böden entfaltet. Es muss also noch viel geforscht werden. Da wir inzwischen zur Fachhochschule Osnabrück, Fakultät Agrarwissenschaften Kontakt aufgenommen haben, besteht für uns vielleicht die Möglichkeit, einen kleinen bescheidenen Beitrag zu dieser Forschungsarbeit zu leisten. Erste Möglichkeiten zur Zusammenarbeit haben wir schon ausgelotet. Eventuell können wir anlässlich der Landesgartenschau erste Ergebnisse präsentieren.

Im nächsten Artikel werden wir uns mit dem Thema „Hydrothermale Karbonisierung“ näher befassen.

Interessierte können nach wie vor einen Bauplan des Ofens „Anila Stove“ aus der letzten Ausgabe per Email bei uns anfordern. Die vorangegangenen Artikel und weitere Informationen können über unseren Internet-Blog abgerufen werden: www.terra-preta-nova.blogspot.com

Auf Fragen und Anregungen antworten wir gerne unter unserer

E-mail-Adresse: terrapreta@web.de

Terra preta – Lösung des Klimaproblems? Teil 3

Traditionell wurde und wird Holzkohle in so genannten Meilern hergestellt. Dabei wird das zu verkohlende Material – meistens Holz, es können aber auch andere pflanzliche Materialien verwendet werden – auf ebener Erde zu einem Haufen aufgeschichtet, wobei man in der Mitte eine senkrechte Öffnung lässt. Der Haufen wird dann mit Stroh und anschließend Erde abgedeckt. (siehe Abbildung)

Nun wird das Innere des Meilers entzündet, indem man etwas glühende Holzkohle in die senkrechte Öffnung gibt und diese dann verschließt. Das Holz beginnt nun zu schwelen, d. h., es zersetzt sich in der Hitze, wobei es brennbare Gase abgibt. Da durch das Abdeckmaterial etwas Luft eindringen kann, erlischt das Feuer nicht und im Laufe von mehreren Tagen – je nach Größe des Meilers - verschwelt das gesamte Material. Übrig bleibt Holzkohle, die etwa ein Drittel bis maximal die Hälfte des Gewichtes des ursprünglichen Holzes ausmacht.

Dieses Verfahren wird in Industrieländern praktisch nur noch zur Traditionspflege eingesetzt. In den Entwicklungs- und Schwellenländern ist es aber noch tägliche Praxis, da dort Holzkohle noch für viele Zwecke, hauptsächlich aber zum Kochen verwendet wird. Diese Art der Holzkohleherstellung hat jedoch mindestens einen schwer wiegenden Nachteil: Die nicht sehr gut kontrollierte Verschwelung der Biomasse setzt sehr viele Schadstoffe frei. Es bilden sich große Mengen von Feinstaub, gesundheitsschädlicher Rauch, der zu mitunter tödlich verlaufenden Atemwegserkrankungen führen kann, aber auch das Gas Methan, das gegenüber Kohldioxid (CO2) eine 23 Mal stärkere Treibhauswirkung hat. Außerdem geht die Energie, die bei diesem Prozess freigesetzt wird, ungenutzt verloren.

Wenn man also darüber nachdenkt, Holzkohle in größeren Mengen zu gewinnen, etwa zur Herstellung von Terra preta, scheidet das Meilerverfahren grundsätzlich aus. Gefragt sind Techniken, die die Freisetzung von Schadstoffen vermeiden und möglicherweise noch eine Energienutzung erlauben. Hier können drei unterschiedliche Verfahren zum Einsatz kommen, wovon eines sogar mit relativ geringem Aufwand umgesetzt werden kann:

1. Kochöfen, die über Sekundärluftzufuhr eine unvollständige Verbrennung ermöglichen.

2. Technische Pyrolye

3. Hydrothermale Carbonisierung.

In diesem Artikel werden wir uns auf das erste Verfahren beschränken und die anderen beiden in den nächsten Artikeln beschreiben.

Wie schon oben erwähnt, wird in großen Teilen der Erde mit Holz oder Holzkohle gekocht. Dies geschieht sehr oft auf einfachen Feuerstellen, die nur eine geringe Effizienz aufweisen, d. h., ein Großteil der Wärme, die man eigentlich zum Kochen verwenden möchte, geht durch unzureichende Feuerstellen verloren. Im einfachsten Fall sind dies ein paar Steine, die man um eine kleine Mulde legt und auf denen der Topf abgestellt wird. Einfache, aus Lehm gebaute „Öfen“ stellen die nächste Stufe dar, sind aber immer noch sehr ineffizient. Dies führt dann auch dazu, dass zum notwendigen Zubereiten der warmen Mahlzeiten sehr viel mehr Holz oder Holzkohle verwendet wird, als eigentlich nötig ist. Kocher, die mit Petroleum arbeiten, stellen keine Alternative dar, weil für diesen Teil der Erdbevölkerung dieser Brennstoff viel zu teuer ist, abgesehen davon, das Petroleum als fossilen Brennstoff auf Dauer sowieso keine Lösung sein kann, weil seine Verbrennung zur Globalen Erwärmung beiträgt.

In der letzten Zeit sind daher viele Anstrengungen unternommen worden, um geeignete Öfen zu entwickeln mit denen man außer Kochen auch Holzkohle gewinnen kann, sowohl in den Entwicklungsländern selbst, als auch von Ingenieuren in Industrieländern. Mit der Vielfalt der verschiedenen Typen könnte man schon ein ganzes Buch füllen, deshalb wollen wir uns hier nur auf ein Modell beschränken. Der abgebildete Ofen heißt ANILA-Stove und wird hauptsächlich in Asien verwendet

Terra preta - Lösung des Klimaproblems? Teil 2

Im ersten Teil unserer Serie haben wir Terra preta als Möglichkeit vorgestellt den Boden zur Verbesserung des Pflanzenwachstums mit Kohlenstoff anzureichern. Wie Untersuchungen gezeigt haben, bleibt dieser Kohlenstoff über tausende von Jahren im Boden erhalten. Weil Terra preta aber ausschließlich aus Pflanzenmaterial hergestellt wird, bietet sich hier die Möglichkeit der Atmosphäre Kohlendioxid (CO2) dauerhaft zu entziehen. Denn die Pflanzen nehmen während ihrer Wachstumsphase CO2 aus der Luft auf und wandeln es in pflanzeneigene Kohlenstoffverbindungen um. Wenn man nun aus den Pflanzen Terra preta herstellt, ist der Kohlenstoff dauerhaft im Boden fixiert.

Seit einiger Zeit wird diskutiert welche Möglichkeiten es gibt aus Klimaschutzgründen den CO2-Gehalt der Atmosphäre zu reduzieren. Dieses CO2 entsteht ja bekanntlich bei der Verbrennung von fossilen Energieträgern wie Kohle, Öl und Gas. Es wird also Kohlenstoff dem Boden entnommen und in Form von Kohlendioxid in die Atmosphäre gebracht, wo es als klimawirksames Gas die globalen Erwärmung im wesentlichen verursacht. Da ein Großteil dieses Kohlendioxids in Kohlekraftwerken entsteht hat man sich Gedanken gemacht, ob es möglich ist, direkt am Kraftwerksschornstein das Kohlendioxid abzutrennen. Es soll dann in verflüssigter Form in ehemaligen Gaslagerstätten oder Salzkavernen eingelagert werden. Dieses Verfahren hat mehrere schwerwiegende Nachteile:

1. Das Verfahren ist sehr energieaufwändig und erhöht den Kohleeinsatz für die gleiche Strommenge um 30-40 Prozent.
2. Jedes Jahr müssten allein in Deutschland mehrere hundert Millionen Tonnen CO2 in flüssiger Form eingelagert werden.
3. Da Kraftwerks- und Einlagerungsort in der Regel nicht identisch sind müssen große Mengen von flüssigem Kohlendioxid über größere Strecken transportiert werden. Daraus ergibt sich eine Gefährdung der Bevölkerung, da CO2 in höheren Konzentrationen ein Atemgift ist.
4. Ohnehin könnte man mit diesem Verfahren nur einen kleinen Teil der Gesamtemission erfassen, da es zum Beispiel nicht möglich ist, den CO2-Ausstoß von vielen Millionen Autos und Hausheizungen zu neutralisieren.
5. Außerdem ist noch völlig ungeklärt, ob es überhaupt gelingen kann, dieses CO2 über längere Zeiträume im Untergrund zu lagern.

Bild 1 Einlagerung von CO2 im Untergrund
Demgegenüber scheint Terra preta geeignet zu sein, dieses Problem dauerhaft in den Griff zu bekommen. Trotzdem sollte man sich keinen Illusionen hingeben, dass dieses Verfahren alle unsere Probleme im Energiebereich lösen könnte, denn auch der Boden ist nur begrenzt aufnahmebereit für Kohlenstoff.

Um dies am Beispiel des Altkreises Wittlage zu verdeutlichen:
Jeder Bundesbürger ist für ca. 10 Tonnen CO2-Emissionen im Jahr verantwortlich, das entspricht knapp 3 Tonnen reinem Kohlenstoff (weil 27% der Masse des Kohlendioxids Kohlenstoff sind)
Also müssten allein im Altkreis Wittlage ca. 120.000 Tonnen Kohlenstoff pro Jahr, bzw. knapp 500 Tonnen pro Tag, auf den Äckern ausgebracht werden, um den Ausstoß zu kompensieren.

Bild 2 Bioholzkohle wird aus dem Kreislauf ausgekoppelt

Deshalb dürfen wir trotz dieser Möglichkeit in unseren Anstrengungen auf erneuerbare Energien umzustellen nicht nachlassen. Andererseits ist es natürlich allein schon wegen der positiven Auswirkungen von Terra preta auf die Bodenfruchtbarkeit sinnvoll, diesen Weg zu beschreiten.
Es ergibt sich also die Aufgabe eine entsprechende Infrastruktur für die Herstellung und Verteilung der Terra preta im Altkreis Wittlage aufzubauen. Dazu werden wir in den nächsten Wochen Kontakt zu ausgewiesenen Fachleuten und Interessierten aufnehmen, die mit uns diese Aufgabe angehen können. Wir werden die Leser des ELK laufend über unsere Fortschritte informieren und weiterhin Wissenswertes über die Vorteile der Terra preta auf diesem Wege mitteilen.

In der nächsten Ausgabe werden wir näher auf die Technik der Holzkohlengewinnung eingehen.

Auf Fragen und Anregungen antworten wir gerne unter unserer

E-mail-Adresse: terrapreta@web.de

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Terra preta - Lösung des Klimaproblems?

Terra preta“ ist sicher ein Begriff, der - heute noch weitgehend unbekannt – in kurzer Zeit vielen Menschen geläufig sein wird. Die bloße Übersetzung aus dem Portugiesischen „Schwarze Erde“ gibt schon einen Hinweis darauf , worum es gehen könnte, doch wir wollen ein wenig weiter ausholen, um Licht in das ganze zu bringen.


Aufzeichnungen der spanischen Eroberer aus dem 16. Jahrhundert über ihr Vordringen in das Amazonas-Gebiet warfen bei den Historikern von jeher viele Fragen auf. Dort wird nämlich von einer riesigen Zahl von Indianern berichtet, denen die Eroberer im Dschungel begegnet sein wollen. Das Problem liegt in der Frage, wie so viele Menschen sich hätten ernähren können. Bekanntermaßen ist der Regenwald Amazoniens eigentlich sehr unfruchtbar, weil der Boden aus einem nährstoffarmen, so genannten Oxisol besteht. Rodet man den Wald und legt Felder an, so sind diese nach wenigen Jahren erschöpft und man muss ein neues Stück Wald roden, um weiter Ackerbau betreiben zu können.


Es bestand also ein Widerspruch zwischen den sonst einigermaßen glaubhaften Berichten der Eroberer und den Erfahrungen der heutigen Zeit. Archäologen konnten schließlich das Rätsel lösen. Sie stießen im Amazonas-Gebiet tatsächlich auf die Überreste zahlreicher und zum Teil großer Siedlungen, die eine hohe Besiedlungsdichte belegten. Die Berichte schienen also zu stimmen. Doch was war mit der Ernährung, denn so viele Menschen konnten nicht allein durch das Sammeln von wild wachsenden Früchten und das Jagen von Tieren ernährt werden?


Die Antwort auf diese Frage erhielt man, als man die Umgebung der Siedlungen näher untersuchte. Dort stieß man auf einen sehr dunklen Boden, der völlig anders aussah, als der eher rötliche normale Urwaldboden und der die Umgebung der Siedlungen in einer Tiefe bis zu zwei Metern bedeckte. Dieser Boden musste gezielt von den Indios angelegt worden sein, denn er enthielt große Mengen gebrannter Tonscherben, die nicht von Natur aus dorthin gekommen sein konnten. Eine chemische Analyse brachte dann endgültige Klarheit: auffälligstes Merkmal dieses Bodens ist der hohe Gehalt an Holzkohle. Daneben findet man auch Fischabfälle und Fäkalienreste. Die Holzkohle färbt den Boden dunkel, woher er seinen Namen bekam: Terra preta.





Wachstumsversuche mit diesem Boden ergaben sehr schnell eine erstaunlich hohe Fruchtbarkeit. Gegenüber dem normalen Urwaldboden ergaben Nutzpflanzen einen wesentlich höheren Ertrag (bis zum Zehnfachen!) und es konnte auch keine Auslaugung von Nährstoffen beobachtet werden.


Die Gründe hierfür sind relativ leicht nach zu vollziehen: Holzkohle hat gegenüber Mineralboden und auch Humus eine stark vergrößerte Oberfläche, die bis zu 800 Quadratmeter pro Gramm betragen kann. Durch den Herstellungsprozess (auf den wir später noch ausführlich eingehen) aus pflanzlichem Ursprungsmaterial bilden sich nämlich extrem viele Kanäle und Poren, die die Oberfläche der Kohle vergrößern. In den Poren können dann sowohl Wasser und Pflanzennährstoffe eingelagert werden. Sie bilden außerdem einen idealen Nährboden für Bodenbakterien, die nach neueren Erkenntnissen unabdingbar für ein gesundes Pflanzenwachstum sind.


Feuchtigkeit und Nährstoffe werden dann langsam abgegeben und durch die Aktivierung des Bodenlebens wird die Verfügbarkeit für die Pflanzen deutlich verbessert. Die Wechselbeziehungen zwischen Bodenbakterien und dem Wurzelgeflecht der Pflanzen sind übrigens noch wenig verstanden. Wir wissen nur, dass sie eine enorm große Bedeutung für das Wachstum der Pflanzen haben. Hier gibt es noch viel Raum für weitere Forschungen!

Durch das gezielte Einbringen von Fischabfällen (Phosphor) und Fäkalien (Stickstoff und Mineralien) haben die Indios dann ein nahezu ideales Substrat für den Anbau von Nahrungspflanzen geschaffen. Dies erklärt, wie es möglich war, auf einem sonst relativ unfruchtbaren Boden eine große Anzahl von Menschen zu ernähren.

Neben den positiven Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum bietet Terra preta aber noch einen weiteren Vorteil, der den ersten vielleicht sogar um einiges überwiegt: die Kohlenstoffspeicherung, vielfach unter dem Fachbegriff „Sequestrierung“ diskutiert. Terra preta ist nämlich zum Teil zwischen 2.000 und 4.000 Jahren alt. Trotzdem ist der Kohlenstoffanteil noch hoch. Offensichtlich kann der Kohlenstoff also über mehrere tausend Jahre gespeichert werden.


Welche Möglichkeiten sich hier ergeben und welche Bedeutung dieser Aspekt auch in Ihrem Umfeld haben kann, werden wir in den nächsten Folgen dieser Artikelserie diskutieren.


Auf Fragen und Anregungen antworten wir gerne unter unserer Email-Adresse:


terrapreta@web.de




AG Energie & Umwelt, Arbeitsgruppe Terra preta

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