Landwirtschaft – Kreislaufwirtschaft: Mit Solarenergie aus Reststoffen Biokohle machen

04.01.2024 – Die Landwirtschaft in Deutschland ist laut Boden-Bulletin des WWF für rund sieben Prozent der Treibhausgasemissionen verantwortlich – vor allem aus der Massentierhaltung, aber auch aus der Bodenbewirtschaftung mit massiver Düngung. In Zeiten der Klimakrise ist daher ein Umdenken notwendig. Denn Böden haben ein immenses Potenzial im Kampf gegen die Klimakrise. Für die natürliche Bodenfruchtbarkeit gilt der Humusanteil als entscheidend, der Kohlenstoff bindet. Laut Boden-Bulletin des WWF verliert Deutschland jedoch jährlich rund zehn Tonnen an fruchtbarem Boden pro Hektar Ackerland. Daher sollten weniger oder bestenfalls keine synthetischen Stickstoffdünger mehr in die Böden gelangen, raten die WWF-Experten.

Landwirtschaft und Landnutzung müssten demnach so verändert werden, dass Böden Kohlenstoff aus der Atmosphäre wieder besser aufnehmen und somit mehr CO₂ speichern.

Forschende im europäischen Verbundprojekt PYRAGRAF haben sich daher nun das Ziel gesetzt, den CO₂-Fußabdruck in Land- und Forstwirtschaft zu verringern und gleichzeitig die Bodenqualität und Artenvielfalt zu steigern.

Mobile solarbetriebene Anlage wandelt Reststoffe um

Ihre Grundidee dabei ist ein mobiles Komplettsystem, das dezentral eingesetzt und eine möglichst weitgefächerte Bandbreite an land- und forstwirtschaftlichen Rückständen und Abfallstoffen verwerten kann: eine mobile Anlage, die mittels Solarenergie aus Rest-Biomasse von der Land- und Forstwirtschaft wertvolle Biokohle zur Bodenverbesserung sowie biologische Pflanzenschutzmittel und erneuerbare Energieträger macht.

Kernstück der Anlage ist ein Pyrolyse-Reaktor, der mit einem Solarenergie-betriebenen Vergasungsbrenner und einem Biomasse-Trockner gekoppelt wird, erläutert das Forscherteam im Fachgebiet Konversionstechnologien nachwachsender Rohstoffe unter der Leitung von Prof. Andrea Kruse an der Universität Hohenheim. Bei der Pyrolyse wird laut Projektstudie Biomasse bei hohen Temperaturen und weitgehend unter Ausschluss von Sauerstoff in hochwertige Produkte umgewandelt.

Bodenverbesserer Biokohle und Holzessig

Der Schwerpunkt des Vorhabens liege auf der Produktion von Biokohle und Holzessig. Denn Biokohle gilt als vielversprechender Bodenverbesserer, der CO₂ binden, einer Verschlechterung der Bodenqualität entgegenwirken und so helfen könnte, die landwirtschaftlichen Erträge zu verbessern, berichten die Forschenden.

Ähnliches gelte für Holzessig, einem Nebenprodukt der Pyrolyse, das als biologisches Pflanzenschutzmittel interessante Eigenschaften aufweise. Ziel im Projekt sei es daher, die Vielfalt der verwendeten Materialien und technologischen Ansätze zu erhöhen, erläutern die Forschenden, um Biokohle und Holzessig verstärkt als Düngemittel und biologisches Pflanzenschutzmittel vermarkten zu können – und damit die Bodenverbesserung voranzubringen.

Biokraftstoff für Landmaschinen

Das Forscherteam nutzt alle Synergien im Projekt: Ein weiterer Fokus liegt auf erneuerbaren Energieträgern wie veredeltem Pyrolysegas und Bioöl. Diese Produkte ließen sich als Biokraftstoff für verschiedene landwirtschaftliche Zwecke einsetzen: Beide könnten in Dual-Fuel-Motoren verwendet werden, erläutern die Forschenden, und Prolysegas sogar noch zusätzlich in Brennstoffzellen. Damit würden sie dazu beitragen, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen sowie die Emissionen von Treibhausgasen zu reduzieren, sehen die Wissenschaftler darin die Vorteile, gleichzeitig würden sie damit die ländliche Entwicklung fördern.

Mobile Anlage im Praxistest unterwegs

Um die solarbetriebene Anlage in der Praxis zu testen, haben die Projektierer Pilotregionen mit unterschiedlichen klimatischen Bedingungen und Bodeneigenschaften ausgewählt – darunter Portugal, Deutschland und die Türkei. In diesen Ländern testen die Forschenden in Feldversuchen mit lokalen Akteuren den Betrieb der mobilen Pyrolyse-Einheit – „für innovative Lösungen, die angesichts der wegen des Klimawandels fortschreitenden Verschlechterung der Boden- und Wasserqualität dringend benötigt werden“, heißt es im Bericht. Finanziell gefördert wird das Projekt von der European Climate, Infrastructure and Environment Executive Agency (CINEA). na