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HTC-Biokohle

  • Langtitel: Landbauliche Verwertung von HTC-Produkten aus Bioabfall
  • Status: abgeschlossen
  • Mitarbeiter/in: Ana Gajić
  • Betreuer/in: Heinz-Josef Koch (Projektkoordination)
  • Kategorie: Boden, Pflanzenernährung
Montag, 02 Februar 2015 15:01

In Deutschland fallen in erheblichem Umfang Bioabfälle an, die bislang z. T. kompostiert werden. Die C-Verluste bei der Kompostierung  sind beträchtlich und tragen zum Treibhauseffekt bei. Dem gegenüber weist die hydrothermale Carbonisierung (HTC), bei der eine wässrige Verkohlung des Pflanzenmaterials bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck stattfindet, nur geringe C-Verluste auf. Die anschließende Ausbringung von HTC-Biokohle auf landwirtschaftlichen Flächen könnte dem zufolge eine wesentlich klimaschonendere Verwertung von Bioabfall darstellen. HTC-Biokohlen könnten als Humusersatzstoff die zunehmende Abfuhr von Getreidestroh und anderen pflanzlichen Reststoffen im Sinne einer ausgeglichenen C-Bilanz kompensieren und zusätzlich aufgrund ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber mikrobiellem Abbau zur C-Sequestrierung beitragen. Bislang sind jedoch weder die bodenbiologischen, -chemischen und -physikalischen Eigenschaften und Wirkungen von HTC-Biokohle noch deren Abbauverhalten im Boden bekannt. Gegenüber dem Einsatz von pyrolytisch gewonnenem Material (Biochar), das durch thermische Spaltung unter Sauerstoffabschluß hergestellt wurde, bieten HTC-Biokohlen Vorteile aufgrund (I) ihres vermutlich deutlich geringeren Schadstoffgehaltes, (II) der günstigeren Energiebilanz und (III) geringeren C-Verluste im Herstellungsprozess, sowie (IV) der uneingeschränkten Verwendbarkeit von Ausgangsmaterialien mit einem hohen Wassergehalt. Ziel des Projektes (Laufzeit 2009-2012) ist deshalb die umfassende Prüfung der agronomisch-ökologischen Eigenschaften von HTC-Biokohle als Voraussetzung einer landbaulichen Verwertung. Dieses Ziel ist nur durch die enge Kooperation von 5 Arbeitsgruppen möglich, die aufeinander abgestimmt Labor-, Gefäß- und mehrjährige Feldversuche durchführen.

Verwertung aus Bioabfall

Prof. Dr.-Ing. H.-G. Ramke, Hochschule Ostwestfalen-Lippe, Höxter
Dr. M. Kücke, Prof. Dr. J. M. Greef, Institut für Pflanzenbau & Bodenkunde, Julius Kühn-Institut, Braunschweig
 Prof. Dr. M. C. Rillig, Pflanzenökologie, Institut für Biologie, Freie Universität Berlin
HTC Biokohle und KompostZiel dieses Teilprojekts am IfZ ist es, die bodenphysikalischen Effekte von HTC-Biokohle im Vergleich zu Kompost im Feldeinsatz zu quantifizieren. Dazu werden umfangreiche Feldversuche durchgeführt, in denen gleichzeitig Proben für agrikulturchemische (Teilprojekt 2) und biologische (Teilprojekt 3) Bodenuntersuchungen gezogen werden.  

Der Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung von Porengrößenverteilung, pneumatischer Leitfähigkeit, gesättigter hydraulischer Leitfähigkeit, Eindringwiderstand, Aggregatstabilität, Wasserinfiltration, Bodentemperatur und Bodenatmung. Weiterhin werden Wachstum und Ertragsbildung der Kulturen Zuckerrübe und Winterweizen verfolgt. 

Es wird vermutet, dass sich eine Applikation von HTC-Biokohle vergleichbar einer Kompostanwendung vorteilhaft auf das Pflanzenwachstum auswirkt und dass diese Wirkung zumindest partiell durch bodenphysikalische Effekte bedingt ist.

Im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen Feldversuche mit Zuckerrüben und Winterweizen, zu denen HTC-Biokohle ausgebracht wird. Die Wirkung der HTC-Produkte wird durch Messung relevanter Bodenparameter und des Pflanzenwachstums untersucht.

  • Standort Göttingen (Löss)
  • Ausbringung von HTC-Biokohle im September 2009 und April 2010; Menge 10 t/ha (TM)
  • 3 Formen von verschiedenen HTC-Biokohlen und Kontrollen
  • Variierte N-Düngung zur Prüfung einer möglichen N-Immobilisation
  • Anbau von Zuckerrübe und Winterweizen (2010, 2011).

Untersuchungen:

  • Agrochemische (Corg, Nt, pH, PCAL, KCAL, MgCaCl2, KAK, Nmin) und -physikalische Charakterisierung des Bodens (Porengrößenverteilung, Feldkapazität, Luftkapazität, Pneumatische Leitfähigkeit, Gesättigte hydraulische Leitfähigkeit, Eindringwiderstand, Aggregatstabilität, Wasserinfiltration, Bodentemperatur, Bodenatmung) mit und ohne HTC- bzw. Kompost-Aufbringung
  • Charakterisierung des Pflanzenwachstums im Feld (Feldaufgang, Blattflächenindex, N-Tester, Ertrag, Nährstoffaufnahme).
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