Wege zu Terra Preta – Aktivierung von Biokohle [von Hans-Peter Schmidt]

Biokohle ist kein Dünger, sondern vor allem ein Trägermittel für Nährstoffe sowie Habitat für Mikroorganismen. Um ihre bodenverbessernden Eigenschaften rasch und effizient zur Wirkung zu bringen, muss die Biokohle zunächst aufgeladen und biologisch aktiviert werden. Neben der Vermischung der Biokohle mit Kompost gibt es zahlreiche andere Methoden der Aktivierung und Herstellung Terra Preta ähnlicher Substrate.

Biokohle ist äußerst porös und besitzt eine enorme spezifische Oberfläche von teilweise über 300 m2 pro Gramm. Aufgrund der hohen Porosität vermag die Biokohle bis zur fünffachen Menge ihres Eigengewichtes an Wasser und den darin gelösten Nährstoffen aufzunehmen. Diese Eigenschaft nennt man die Adsorptionskapazität (AK) der Biokohle, die einerseits von der pyrolysierten Biomasse und andererseits von der Pyrolysetemperatur abhängt. Im Bereich von 450°C bis 700°C entstehen Biokohlen mit der höchsten Adsorptionskapazität.

Eine weitere wichtige Eigenschaft zur Erklärung der besonderen Nährstoffdynamik der Biokohle ist die hohe Kationenaustauschkapazität (KAK). Die KAK der Biokohle ist ein Maß für die Fähigkeit, positiv geladene Ionen (Kationen) an der Oberfläche der Biokohle zu binden und bei entsprechenden Verhältnissen wieder für Pflanzen und Mikroorganismen verfügbar zu machen. Die KAK hängt ebenfalls von der Oberfläche der Biokohle ab, ist aber eine chemische Größe, die durch Sauerstoff und Bodenkontakt zunimmt und erst nach einiger Zeit ihren Höchstwert erreicht. Eine hohe KAK verhindert das Auswaschen von mineralischen wie organischen Nährstoffen und sorgt insgesamt für eine höhere Nährstoffverfügbarkeit. Eine hohe KAK bindet zudem auch toxische Moleküle, wodurch das Bodenleben geschützt wird.

Die hohen AK und KAK der Biokohle führen dazu, dass sich die Biokohle hervorragend als Nährstoffträger eignet. Die von der Biokohle aufgenommenen Nährstoffe wiederum führen dazu, dass Mikroorganismen ideale Lebensräume in und um die Biokohle finden, was wiederum der gesamten mikrobiellen Belebung des Bodens und damit dem Potential für Symbiosen von Mikroorganismen und Pflanzenwurzeln zugute kommt.

Prinzipien der Biokohle Aufladung Würde man Biokohle unbehandelt in den Boden einarbeiten, würden deren hohe Adsoptionsleistung und die wachsende KAK dazu führen, dass verfügbare Nährstoffe und Wasser im Boden von der Biokohle aufgenommen und fixiert würden. Dies wiederum würde zumindest in der Anfangszeit (einige Monate bis zu einem Jahr) und je nach Nährstoffgehalt des Bodens zur Hemmung des Pflanzenwachstums führen. Um dies zu verhindern, sollte die Biokohle vor der Eintragung in den Boden:

  • mit Nährstoffen und Wasser aufgeladen werden
  • mit Mikroorganismen besiedelt werden, wodurch die fixierten Nährstoffe leichter pflanzenverfügbar werden
  • durch Oxidation gealtert werden, um die KAK vor dem Eintrag in den Boden in die Nähe ihres Maximums zu bringen.
  • Es gibt viele verschiedene praktikable Verfahren zur Aufladung von Biokohle und damit zur Herstellung von Terra Preta ähnlichen Bodensubstraten. Je nach Standort, Kultur, Klima, und vorhandener Technik können diese jeweils angepasst und modifiziert werden. Viele dieser Verfahren sind historisch gewachsen oder entsprechen der guten landwirtschaftlichen Praxis. Es gibt kein allgemein gültiges Patentrezept (auch wenn bereits Patente angemeldet wurden…), sondern nur die folgenden grundlegenden Prinzipien:

  • genügend Feuchtigkeit, damit die Nährstoffe in Lösung gehen können und die Poren der Kohle sich aufladen
  • eine möglichst hohe Vielfalt an möglichst organischen Nährstoffen, um keinen Mangel an bestimmten Nährstoffen aufkommen zu lassen
  • die wichtigsten Nährstoffe für die mikrobielle Besiedlung sind organischer Kohlenstoff und Stickstoff, welche in frischer Kohle besonders limitierend sind das C/N-Verhältnis des Biokohle-Substrates sollte zwischen 25 und 35 liegen
  • die Dauer der Aufladung sollte mindestens 14 Tage betragen
  • Inokulation mit bodenbürtigen Mikroben durch Zusatz humusreicher Erde, Komposttee, Kompost oder durch selektierte Mikroorganismen
  • Die folgenden vier Verfahren stellen Beispiele für eine praktische Umsetzung der Biokohle-Aktivierung für landwirtschaftlich relevante Mengen dar. Alle Verfahren lassen sich auch für den Kleingarten und sogar Balkon adaptieren: Weiterlesen beim Ithaka-Journal: ithaka-journal.net

    Wir danken Hans-Peter Schmidt für die Freigabe des Artikels.

    WPZ Redaktion

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