29.06.2009

UMWELTDie schwarze Revolution

Mit Holzkohle wollen Forscher das Klima retten. Sie soll das Treibhausgas Kohlendioxid langfristig binden und die Böden fruchtbarer machen.
Vielleicht war es der Zufall, der den Indios Amazoniens das "schwarze Gold" bescherte. Pflanzenreste, Knochen, Gräten, Asche und verkohltes Holz kippten sie in ihren Siedlungen auf Halde. Schwelbrände taten ein Übriges. Dann stellten die Bauern fest: Auf den verschmurgelten Komposthaufen im Dschungel wuchs der Mais gleich doppelt so hoch.
Terra Preta, schwarze Erde, heißt der fruchtbare Boden, den die Ureinwohner bald großflächig entlang dem Amazonas ausbrachten oder - nach noch immer nicht vollständig gelüftetem Rezept - direkt auf den Feldern ansetzten. Mindestens zehn Prozent Amazoniens sollen bis heute von dem Material bedeckt sein.
Die präkolumbischen Agraringenieure konnten frohlocken: Reiche Ernten bescherte ihnen die wundersame Substanz. Und die Forscher haben inzwischen auch herausgefunden, warum: Fruchtbarkeit verleiht der Terra Preta vor allem die feine, poröse Holzkohle, die ein perfekter Speicher für Mineralien ist.
Nun, Jahrtausende später, soll dieselbe Substanz wieder Wunder bewirken. Es geht um ein drängendes Problem der Menschheit: den Klimawandel. Holzkohle wie jene aus der Terra Preta, von Forschern Biokohle genannt, könnte dem Planeten aus dem Schwitzkasten helfen.
Gewaltige Mengen des Materials, so die Idee der Experten, sollen in Mutter Erde eingearbeitet werden und dort Gigatonnen des Klimagases Kohlendioxid aus der Atmosphäre für lange Zeit binden. Damit könnte das Verfahren sogar größere Bedeutung für den Klimaschutz erlangen als der derzeit kontrovers diskutierte Versuch, CO2 aus Kraftwerksabgasen zu filtern und unterirdisch zu deponieren (siehe Interview Seite 109).
"Wenn ein Drittel der globalen Ernterückstände in Biokohle verwandelt würde, käme das einer Senkung der Treibhausgas-Emissionen um 10 bis 20 Prozent gleich", sagt Johannes Lehmann von der Cornell University in Ithaca, Bundesstaat New York. Zusammen mit Stephen Joseph von der australischen University of New South Wales hat der Geoökologe jüngst ein Buch zum Thema vorgelegt*.
Von einer "schwarzen Revolution" sprechen die beiden Experten. Es gehe darum, "die wichtigste Umweltinitiative für die Zukunft der Menschheit" anzustoßen, schreibt der australische Ökologe Tim Flannery im Vorwort des Kompendiums. Biokohle, so Flannery, sei "die mächtigste Klimaschutzmaschine, die wir besitzen".
Die Eigenschaften des Materials sind fraglos bestechend. Biokohle entsteht, wenn Biomasse bei niedriger Temperatur und unter Sauerstoffabschluss verschwelt wird (siehe Grafik). Für die sogenannte kalte Verkohlung kommen nicht nur Holz- oder Erntereste in Frage, sondern auch Gülle, Hühnermist oder Essensreste.
Der Clou des Verfahrens: Es wird nur halb so viel Kohlendioxid freigesetzt wie beim Verbrennen oder beim Verrotten der Abfälle. 50 Prozent des Kohlenstoffs aus dem Ausgangsmaterial bleiben in der Holzkohle gebunden - und das über Jahrhunderte. Das Alter mancher Terra-Preta-Böden im Amazonas-Becken wird sogar auf 7000 Jahre geschätzt.
Und das Terra-Preta-System hat noch weiteren Nutzen. Neben der Kohle entstehen bei der Verschwelung Gase, aus denen Biotreibstoffe synthetisiert werden können. Zudem verbessert Biokohle die Böden: Wie ein Schwamm hält sie Mineralien und Wasser in der Erde zurück. Mikroorganismen siedeln sich an der porösen Kohle an. Pflanzen wachsen fortan oftmals doppelt so gut.
Dünger und fossile Treibstoffe könnten auf diese Weise eingespart werden, glaubt Lehmann - mit weiteren positiven Folgen für das Klima. Unter dem Strich blieben der Atmosphäre bei konsequenter Biomasse-Verkohlung jährlich bis zu 35 Gigatonnen Treibhausgase erspart, schätzt er - mehr, als derzeit bei der Verbrennung von Öl, Kohle und Gas erzeugt wird.
Als "Win-win-win-Szenario" beschreibt David Laird vom United States Department of Agriculture entsprechend die "Holzkohle-Vision". Doch bei so viel Lorbeer - warum dominiert da diese Schwarzerde nicht längst die Äcker der Welt? Was verhindert die von den Forschern geforderte "Biokohle-Revolution"?
Das Problem: Noch rechnet sich die Technik nicht. Die Bauern können mehr Geld verdienen, wenn sie ihren Raps oder ihre Erntereste komplett in Biogas oder Biodiesel verwandeln. Auch ist es angesichts hoher Brennstoffpreise zumindest
gewöhnungsbedürftig, Kohle auf die Felder zu schütten, statt sie zu verheizen. Zudem sind die Verkohlungsanlagen noch nicht ausgereift. Der Prozess ist komplex. Ob er wirtschaftlich und tatsächlich klimaschonend ist, hängt sehr von der eingesetzten Biomasse und der für die Verkohlung notwendigen Energie ab.
Erste Erfolge gibt es allerdings: Die Firma Eprida in Athens im US-Bundesstaat Georgia etwa arbeitet an Verfahren, die neben Holzkohle und Energie auch noch verschiedene organische Verbindungen zum Beispiel für Lebensmittelfarben oder Klebstoffe aus der Biomasse isolieren. "Wir kombinieren viele Produkte, um die Anlagen wirtschaftlich zu machen", sagt Firmenchef Danny Day. Seine Vision sind Geräte "im Kaffeemaschinenformat" für jeden Haushalt.
Unternehmen wie das australische Best Energies wiederum planen die Verkohlung im industriellen Maßstab. Schon gibt es eine Testanlage, die bis zu 500 Kilogramm Biomasse pro Stunde verarbeitet. Um tatsächlich klimawirksam zu sein, brauche man jedoch zehnmal so große Anlagen, und zwar "massenweise", räumt Chefentwicklerin Adriana Downie ein.
Grundsätzliche Hindernisse jedoch sehen die Ingenieure nicht. Der Prozess wird ständig verbessert. Der Chemiker Markus Antonietti vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam etwa hat ein Verfahren entwickelt, mit dem sogar nasse Biomasse verkohlt werden kann.
Über Nacht in einer Art Dampfkochtopf gelingt ihm der biochemische Zaubertrick. Einfache Zitronensäure treibt die Reaktion an. Am Ende rieselt schwarzer Kohlenstaub aus dem Gerät. In der Erde dauert derselbe Prozess Millionen Jahre.
Wird es also gelingen, die Terra Preta aus den Annalen der Geschichte in die Welt der CO2-Abscheidung zu überführen? Die Fans der Technik fordern, Biokohle müsse endlich in den Kyoto-Prozess eingebunden werden. "Biokohle hilft effektiv, die CO2-Emissionen zu verringern", sagt Lehmann, "es gibt keinen Grund, sie anders zu bewerten als zum Beispiel die Wiederaufforstung."
Der Wissenschaftler hofft auf entsprechende Beschlüsse auf der Weltklimakonferenz in Kopenhagen im Dezember. Einmal von der Staatengemeinschaft als probate Klimaarznei anerkannt, könne es gelingen, das Material in den internationalen Kohlenstoffhandel zu integrieren. An den Klimabörsen etwa in Leipzig, London oder Chicago könnte Biokohle dann gehandelt werden. Der Erlös würde die Technik vermutlich rentabel machen.
"Die Biokohleproduktion ist robust und kann in sehr vielen Weltregionen angewendet werden", sagt Lehmann: "Die Technik ist einfach zu vielversprechend, um ignoriert zu werden." PHILIP BETHGE
* Johannes Lehmann, Stephen Joseph: "Biochar for Environmental Management". Earthscan, London; 448 Seiten; 58,95 Euro.
Von Bethge, Philip

DER SPIEGEL 27/2009
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