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Speicherung von CO2 im Boden

Maßnahmen zu CO2 Einsparung und Vermeidung werden an allen Bereichen vorangetrieben. Ein Instrument das dazu beitragen soll, ist der internationale Handel mit CO2 Zertifikaten, der sich aufgrund politischer Rahmenbedingungen jedoch als wenig wirksam zeigt und durch einen Verfall der Preise für gehandelte Zertifikate gekennzeichnet ist. Auch in der Landwirtschaft ist der Ausstoß von CO2 ein aktuelles und vielseitig diskutiertes Thema. Ursachen hierfür sind die intensive, humuszehrende Bewirtschaftung landwirtschaftlich genutzter Böden, einseitig mineralische Düngung und der Energie‐ und Ressourceneinsatz bei der Bewirtschaftung. Nachhaltige und regenerative Landwirtschaft die sowohl boden- als auch klimaschonend betrieben wird ist für viele Landwirte zu kostenintensiv und kann durch den reinen Erlös aus den Produkten nur schwer kostendeckend betrieben werden. Genau hier gibt es jedoch einen Ansatzpunkt der viel Potential bietet, stellen doch die Böden weltweit betrachtet das größte Kohlenstoff‐Reservoir auf der Welt dar und sind damit eine hervorragende CO2-Senke. Dieses Gut zu heben soll in Verbindung mit der Etablierung eines Zertifikathandels für Humusaufbau einen wirksamen Beitrag gegen den Klimawandel umgesetzt werden. Dabei können Firmen und Bürger mit dem Erwerb von CO2-Zertifikaten die Landwirte beim Humusaufbau motivieren und unterstützen und damit gemeinsam Klimaschutz voranzutreiben. Dafür soll für den Humusaufbau ein regional angepasster Maßnahmenkatalog entwickelt und ein freiwilliger regionaler CO2 Zertifikathandel etabliert werden. Mehr über die Speicherung von CO2 im Boden erfahren Sie auf der Webseite von CO2-Land.

++ Das Projekt CO2-Land sucht noch Landwirte, die sich und ihre Ackerflächen mit einbringen und Dauerkulturen wie beispielsweise eine Durchwachsene Silphie anplanzen. Pro Hektar stellt das Projekt 200 Euro als finanzielle Unterstützung bereit. ++

Bei Interesse nehmen Sie doch direkt Kontakt mit den Projektleitern auf:

CO2-Land Projekt
Schwegler Consulting
Schöneck 1
79219 Staufen

michael.schwegler@posteo.de

k.mueller-saemann@cult-tec.de

Projektdaten

Projektnummer 2019-13
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Schwegler Consulting
Laufzeit 01.05.2019 - 30.04.2021
Zuschuss 128.327€

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Unterstützung der Hydrolyse durch aerobe Produktion von Enzymen unter Verwendung von Gärresten in einer Biogasanlage
Offenburg

Enzymvorstufe verbessert Biogasproduktion

Bei Energiepflanzen der zweiten Generation nutzt man zunehmend nicht nur Teile sondern die gesamte Pflanze. Dies bedeutet jedoch auch, dass zunehmend cellulosehaltige Substrate in die Biogasanlagen gelangen. Cellulose ist Hauptbestandteil pflanzlicher Zellwände und besteht aus Kohlenhydraten, welche die Mikroorganismen nur schlecht oder schwer abbauen können. Die Forschung konzentriert sich deshalb darauf, diese Kohlenhydrate durch Hydrolyse – d.h. eine chemische Spaltung mit Wasser - besser zu zersetzen. Dafür kann man das Substrat beispielsweise mechanisch besser zerkleinern oder Druck und Temperatur in den Gärbehältern verändern. Die Hochschule Offenburg verfolgt einen dritten Weg: Sie setzt hydrolytisch wirkende Enzyme ein – ein Ansatz, der andernorts bereits erfolgreich erprobt wurde. Anstatt ständig neue Enzyme zuzusetzen, zielte man in Offenburg darauf, sie im Gärprozess selbst fortlaufend herzustellen. Dazu trennten die Forscher einen Nebenfermenter ab und füllten ihn mit einem Kultivierungsmedium aus einem Teil Gärrest sowie einem cellulosehaltigem Teilstrom. Der mineralstoffreiche Gärrest versorgt die enzymproduzierenden Pilze und Bakterien mit Nährstoffen, die Cellulose sorgt für die notwendige Stärke. Die Wärme aus dem Hauptfermenter sichert die notwendige Temperatur. Das nun enzymhaltige Gemisch fließt dann später wieder dem Hauptfermenter zu. Ziel des Projektes war es, Pilze und Bakterien zu identifizieren, die thermophil wachsen und besonders gut die gewünschten Enzyme produzieren. Anschließend entwickelten die Forscher Analyseparameter und optimieren die Zusammensetzung von Substrat und Kultivierungsmedium. Nach der Wirtschaftlichkeitsberechnung entwickelten sie dann ein Model um die Fermentationsstufe mit Enzymeinsatz vom Labor auf größere Anlagen zu übertragen. Das Offenburger Model bietet mehrere Vorteile für viele ähnliche Biogasanlagen in Deutschland: Die Ausbeute an Biogas steigt während gleichzeitig bisher ungenutzte cellulosehaltige Substrate zum Einsatz kommen können. Durch die Enzyme verbleibt das Substrat außerdem kürzer im Hauptfermenter. Weil der Gärrest als Kultivierungsmedium dient, können die Anlagenbesitzer außerdem ihre Lager verkleinern.

	Machbarkeitsstudie zum Einsatz einer innovativen Technologie zur Bioenergieerzeugung mittels Pyrolyse mit niedrigen Staubemissionen und hohem CO2-Reduktionspotential
Freiburg

Studie zur Pyrolyse von Biomasse

Anders als beim Vergasen oder Verbrennen von Biomasse benötigt die Pyrolyse (auch Verschwelung genannt) keinen Sauerstoff, um Stoffe zu zersetzen. Deshalb nennt man dieses Verfahren, dessen Name sich vom griechischen ‚pyr’ für Feuer und ‚lysis’ für Auflösung ableitet, auch eine thermo-chemische Spaltung. Alleine durch das Erhitzen verschwelt der eingesetzte Stoff zu einer kohleartigen Masse. Das macht das Verfahren interessant, um biogene Reststoffe, wie sie in der Landwirtschaft oder der Lebensmittelproduktion anfallen, energetisch zu verwerten. Bei vielen Stoffen ist noch nicht bekannt, ob sie sich für eine Pyrolyse eignen. Ein Freiburger Projektteam testet das Pyrolyseverfahren für Kleegrasmischungen und für Okara, einem wässrigen Nebenprodukt der Tofuproduktion. Während man in Asien Okara in Suppen oder Gebäck verwendet, entsorgen hiesige Produzenten die Masse überwiegend als Abfallstoff oder verkaufen sie als Viehfutter. Wegen des hohen Wassergehaltes war es bisher schwierig, den Restenergiegehalt von Okara zu nutzen, ohne vorher viel Energie in die Trocknung zu stecken. Mit einer Pilotanlage testet das Projekt deshalb, ob sich Okara und Kleegras für Pyrolyseverfahren nutzen lassen. Hierbei wird die Biomasse im luftdichten Reaktor zu Synthesegas und Biokohle umgesetzt, die als konzentrierter Kohlenstoff (C) anfällt. In einem zweiten Reaktor verbrennt das Synthesegas emissionsarm zur Wärmenutzung. Biokohle – d. h. verkohlte Biomasse – zeichnet sich durch zwei Eigenschaften aus: In den Boden eingearbeitet verbessert sie dessen Fähigkeit, Wasser und Nährstoffe zu speichern. Unter dem Namen Terra Preta ist dieses Prinzip aus Südamerika bekannt, wo die Ureinwohner in präkolumbianischer Zeit so die Erträge auf den nährstoffarmen Böden verbesserten. Das Projekt untersucht, wie sich Biokohle aus Okara auf das Pflanzenwachstum und Stoffflüsse auswirkt, ob sie eventuell Schadstoffe enthält und ob sie sich überhaupt für hiesige Böden eignet. Noch eine zweite Eigenschaft macht die Biokohle zu einem besonderen Stoff. Sie speichert einen Großteil des Kohlenstoffes, einem Hauptbestandteil von Biomasse. Anders als bei fossilen Brennstoffen, deren Nutzung große Mengen an CO2 freisetzt oder beim Verbrennen von Biomasse bzw. Biogas, bei dem die ausgestoßene Menge an CO2 dem entspricht, was die Pflanzen während ihres Wachstums aufgenommen haben, hat die Pyrolyse eine negative CO2-Bilanz. Mit dieser sogenannten C-Sequestrierung bindet man durch die langsame Zerfallsrate der Biokohle den klimaschädlichen Stoff langfristig im Boden. Damit hat die Pyrolyse das Potential, bisher unbrauchbare oder gemischte biogene Resstoffe zu nutzen und mit dem Düngepotential der Biokohle die CO2-Bilanz verschiedenster Produktionskreisläufe zu verbessern. Ein weiteres Projekt

Mobile Pyrolyse in Weinberg- und Landschaftspflege für effiziente Biomassenutzung, Klimaschutz und CO2-Reduktion
Ihringen

Mobile Pyrolyse in Weinberg- und Landschaftspflege für effiziente Biomassenutzung, Klimaschutz und CO2-Reduktion

Bei der Landschaftspflege sowie beim Reb- und Obstschnitt fallen jährlich große Mengen Biomasse an. Diese bleiben bisher meist ungenutzt, denn Blätter, Gras und manchen Holzschnitt zu transportieren ist aufwändig und zeitintensiv. Das Material eignet sich nur wenig für die Verbrennung und auch kaum, um Biogas zu produzieren. Mobile Pyrolysegeräte hingegen eignen sich bestens für diese Situation. Unter großer Hitze und ohne Sauerstoffzufuhr wandelt die Pyrolyse Biomasse in Verbrennungsgas und Biokohle um. Dabei verringert sich das Volumen stark: Aus 10 cbm Grünschnitt – das entspricht in etwa drei Tonnen Trockenmasse – entstehen etwa 500-700 kg leicht transportfähige Biokohle. Gas und Biokohle kann man anschließend energetisch nutzen. In den Boden eingearbeitet bietet die Biokohle außerdem weitere Vorteile. Da sie Nährstoffe- und Wasser speichert, verbessert die schwarze Masse den Boden. Viele Biokohlen (allgemein gesagt „Pflanzenkohlen“ oder bei holzigem Material „Holzkohle“) sind mit ihrer enormen Oberfläche ein effektiver Nährstoff- und Wasserspeicher. Richtig angewandt, kann die schwarze Masse daher den Boden verbessern. Die bodenverbessernde Wirkung von Holzkohle ist zwar auch in Europa schon lange bekannt. Außerdem eignet sie sich als Kohlenstoffsenke: Anders als herkömmliche Verfahren, deren CO2-Bilanz 1:1 beträgt, speichert die Kohle den Großteil des pflanzlichen Kohlenstoffes langfristig im Boden. Das Projekt testete für zwei Jahre eine mobile Pilotanlage im Weinbau und in der Landschaftspflege und prüfte, wie rentabel und klimaschützend das Verfahren mit dem ist. Der BiGchar-Prototyp, der hierfür verwendet wurde, stammt aus Australien, wo man die ofenartigen Geräte schon erfolgreich mit verschiedenen Biomassen einsetzte. Die Anlage passt auf einen herkömmlichen Anhänger und eignet sich somit bestens für die steilen südbadischen Weinberge. Außerdem prüften die Forscher, wie sich die Biokohle für den Boden eignet und ob eventuell Begleitstoffe wie Dioxine entstehen. Eine Nachverbrennung oder andere Abgasreinigungstechnik soll die deutschen Abgasstandards sicherstellen. Die Pilotanlage zeigt so neue Wege, die Landschaftspflege zu vereinfachen und mit Biokohle neue Einkommensquellen zu finden.