Torf: Biokohle als nachhaltige Alternative

Jeder kennt Torf als Hauptbestandteil von Blumenerde, aber die Ernte des Materials wird immer schwieriger. Torf wird nicht nur schneller abgebaut, als er sich neu bilden kann, sondern trägt durch seine Verwendung im Substrat auch zur Freisetzung von Kohlendioxid in die Atmosphäre bei.

"Torfmoore speichern auf natürliche Weise Kohlenstoff. Wenn Torf geerntet wird, wird eine natürliche Kohlenstoffsenke in eine Nettoquelle umgewandelt. Das liegt daran, dass innerhalb einiger Vegetationsperioden der größte Teil des Torfes aus der Blumenerde entweder durch Mikroben mineralisiert oder hinausgeworfen und zersetzt wird. In jedem Fall wird Kohlendioxid freigesetzt", sagt Andrew Margenot, Assistenzprofessor am Department of Crop Sciences.

In einer kürzlich durchgeführten Studie untersuchten Margenot und seine Kollegen von der University of California, Davis, ein Material namens Biokohle als Alternative zu Torf in Topfmischungen. Ähnlich wie bei Holzkohle wird Biokohle durch einen Prozess hergestellt, der Pyrolyse genannt wird, das Erhitzen auf hohe Temperaturen in Abwesenheit von Sauerstoff. Und wie Holzkohle kann sie aus praktisch jeder organischen Substanz gewonnen werden.

"In unserer Studie haben wir Biokohle von Nadelhölzern aus selektivem Holzschlag verwendet. Aber Biokohlen lassen sich auch aus Getreidereste, Grasschnitt und vielen anderen organischen Abfallprodukten herstellen", sagt Margenot. "Biokohle könnte sogar aus den eigenen Abfällen eines Gewächshausbetriebes gewonnen werden, wenn Pflanzenreste oder altes Torfsubstrat vorhanden sind." Margenot betont, dass"Biokohle" sich auf eine sehr breite Materialklasse bezieht, deren Eigenschaften je nach Pyrolysetemperatur und verwendetem Ausgangsmaterial stark variieren kann.

Wenn sich organisches Material auf natürliche Weise zersetzt, setzt der Prozess Kohlendioxid frei. Aber Biokohle zersetzt sich äußerst langsam, unter Umständen spricht geht man von Jahrhunderten aus. So wird bei der Umwandlung von organischem Material in Biokohle der Kohlenstoff im Wesentlichen gebunden und kann nicht wieder in die Atmosphäre entweichen.

Aber wie gut funktioniert es in einer Topfmischung? Um das herauszufinden testeten Margenot und sein Team Ringelblumen vom Samen bis zur Blüte, in einer Reihe verschiedener Mischungen, in denen Torf durch einen zunehmenden Anteil handelsüblich erhältlicher Nadelholz-Biokohle ersetzt wurde.

"In den Biokohle-Mischungen stieg der pH-Wert in die Höhe. Die Versuchsaufbauten mit viel Biokohle erreichten einen pH-Wert von bis zu 10,9, was absurd ist, wenn man versucht, Pflanzen anzubauen" sagt Margenot. Jedoch war das nicht überraschend für die Art von Biokohle, die die Forscher verwendeten.

Ringelblumen wuchsen und blühten sehr gut, auch wenn Biokohle den gesamten Torf in der Topfmischung ersetzte. Für Pflanzen, die in hohen Konzentrationen von Biokohle wuchsen, waren die frühen Stadien jedoch ein Kampf.

"Man konnte sehen, dass die Pflanzen in den frühen Wachstumsphasen, in den ersten zwei bis drei Wochen, ihre Probleme hatten. Sie waren kürzer und produzierten weniger Chlorophyll, was auf einen Stickstoffmangel hindeutet, den man bei einem so hohen pH-Wert auch erwarten würde. Aber diese Pflanzen holten zum Ende hin auf. Während der Blütezeit gab es keine negativen Auswirkungen von Biokohle im Vergleich zu Torf" sagt Margenot.

Nicht nur, dass die Pflanzen keine langanhaltenden negativen Auswirkungen durch die Biokohle erlitten haben, der pH-Wert in den Töpfen neutralisierte sich sogar bis zum Ende der Studie. Margenot glaubt, dass dies auf einen natürlichen Prozess des Ionenaustausches zwischen Pflanzenwurzeln und Erdemischung, auf natürlich vorkommende Karbonate im Gießwasser oder auf die Verwendung von Flüssigdünger nach Industriestandard, der Zuführung von geringen Mengen an gelösten Nährstoffionen wie Nitrat und Phosphat, im Experiment zurückzuführen sein könnte.

Obwohl er nur eine Art von Biokohle in einem Pflanzentyp getestet hat, ist Margenot optimistisch, was die Verwendung von Biokohle in der Pflanzenzucht betrifft. "Da wir Biokohle aus Nadelholz verwendet haben, welche für ihren hohen pH-Wert bekannt ist, haben wir das ungünstigste Szenario getestet. Wenn es in diesem Fall funktionieren könnte, wird es wahrscheinlich auch mit anderen Arten von Biokohle funktionieren."

Der Artikel "Substitution von Torfmoos durch Biokohle aus Nadelholz für ein schadstofffreies Wachstum der Ringelblume" ist in der Fachzeitschrift Industrial Crops and Products erschienen. Margenots Co-Autoren, alle von UC Davis, sind Deirdre Griffin, Barbara Alves, Devin Rippner, Chongyang Li und Sanjai Parikh.

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