Terra Preta: Das schwarze Wunder

Die eigentliche Terra Preta entsteht später im Boden, sagt Sagawe, wenn die durch das Rohmaterial eingebrachten Bakterien, Pilze und anderen Mikroorganismen ihre Wirkung entfalten und sich neuer, fruchtbarer Humus bildet. In diesem Boden gedeihen Sagawes Nutzpflanzen bestens. Jedes Jahr erntet der Hobbygärtner große, intensiv schmeckende Kürbisse, Tomaten, Zucchini und anderes Gemüse.

In Hameln haben Sagawe und Martini schon die Betreiber zweier Schulgärten von Terra Preta überzeugt. Die Garten-AG des Albert-Einstein-Gymnasiums hat eine Kleingartenparzelle neben dem Schulgrundstück damit in ein blühendes Paradies verwandelt. Ähnlich positiv fällt die Bilanz im Viktoria-Luise-Gymnasium aus.

Pflanzenkohle alleine reicht nicht aus

Der Agraringenieur Bernhard Osterburg vom Thünen-Institut, dem Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei in Braunschweig, sieht im Einsatz von Terra Preta ebenfalls eine „große Chance“.

Er berichtet, dass in mehreren Städten Straßenbäume in Roh-Terra-Preta gepflanzt worden seien. Diese litten danach weniger unter Schadstoffen, Hitze und Trockenheit. Wichtig sei jedoch, wirklich Roh-Terra-Preta einzusetzen. Es gäbe die verbreitete Meinung, Pflanzenkohle allein hätte schon genügend positive Effekte, doch das sei ein Irrtum. Die Kohle würde den Wurzeln der Pflanzen sogar noch Wasser und Nährstoffe entziehen. Besonders in Trockenjahren sei dies ein Problem. Eine Erfahrung, die Stadtförster 2022 in Hameln machten. Sie pflanzten Eichen in mit Pflanzenkohle versetzten Waldboden. Dort sind im ersten Jahr allerdings fast doppelt so viele neu gepflanzte Bäume eingegangen wie auf einer vergleichbaren Fläche ohne Pflanzenkohle.

Terra Preta für nachhaltige Landwirtschaft

In Geisenhausen bei Landshut setzt der Naturland-Bauer Barthl Gammel seit zehn Jahren auf Terra Preta. Dafür streut er seinen Kühen mit Effektiven Mikroorganismen angereicherte Pflanzenkohle in den Stall. Die Tiere treten die Kohle klein, wobei sich diese mit dem Dung der Rinder vermischt. Zusammen mit Erde reife diese Mischung dann zu einem Bodenverbesserer heran, der seine Erträge spürbar gesteigert habe, sagt Gammel. Der Herstellungsprozess dauere je nach Gegebenheiten zwei bis fünf Monate. Für das gewünschte Fermentierungsergebnis muss er genau darauf achten, dass das Material weder zu heiß noch zu kalt lagert. Es darf auch nicht zu feucht oder zu trocken werden.

Ebenfalls seit vielen Jahren beschäftigt sich Christoph Müller vom Institut für Pflanzenökologie der Uni Gießen mit Terra Preta und arbeitet dabei mit dem landwirtschaftlichen Forschungsinstitut des brasilianischen Agrarministeriums zusammen. In Brasilien liegt der Ursprung von „Terra Preta“. Die Böden im Amazonasgebiet sind unter anderem wegen ihres niedrigen Phosphatgehalts wenig fruchtbar. Doch es gibt kleine Areale mit besonders fruchtbarer Erde. Menschen haben dort über Jahrhunderte organische Abfälle mit Pflanzenkohle vermischt und im Boden vergraben. So entstand dort Terra Preta. Diese eigne sich in Deutschland, so Müller, vor allem für karge, trockene und sandige Böden, denen fruchtbarer Humus fehle.

Andere sehen Terra Preta als grundsätzliche Chance für eine nachhaltigere Landwirtschaft. So berichtet die Fachautorin Ute Scheub, dass noch im 19. Jahrhundert gute Böden in Mitteleuropa einen Humusanteil von 20 Prozent hatten, heute seien es nur noch zwei Prozent. Kurzfristig gleiche man diesen Verlust an Bodenfruchtbarkeit mit Kunstdünger aus. Um die gleichen Erträge zu erzielen, benötige man davon jedoch von Jahr zu Jahr mehr.

Die Herstellung von Stickstoffdünger verbraucht jedoch enorme Mengen an fossiler Energie, deren Verbrennung die Erderwärmung beschleunigt. Zudem wird der Kunstdüngerrohstoff Phosphat immer knapper. Auch belasten sein Abbau und Transport Umwelt und Klima.

Die Boston Consulting Group nennt in einer im Januar 2023 veröffentlichten Studie speziell den Terra-Preta-Bestandteil „biologisch aktivierte Pflanzenkohle“ einen „Beitrag zu einer nachhaltigeren, regenerativen Landwirtschaft“: Sie binde Nitrat und Kohlenstoff. So wirke sie wie kaum ein anderes Material klimapositiv, weil sie der Atmosphäre Kohlendioxid entziehe, rund drei Kilogramm CO₂ je Kilo Eigengewicht.

Auch Bernhard Osterburg, der zu Klima und Boden forscht, sieht in der Pflanzenkohle einen „sehr sicheren“ Kohlenstoffspeicher, der „auf die Klimaziele einzahlt“. Dem Klimaschutz bringe es allerdings nichts, wenn man für die Herstellung der Pflanzenkohle Bäume abholze oder sie über weite Wege transportiere.

Zudem müsse die Pflanzenkohle, soll sie für Terra Preta verwendet werden, „aus sicheren Quellen“ stammen. Damit meint er Pyrolyseanlagen, die Biomasse bei mindestens 800 Grad unter Sauerstoffabschluss verschwelen. Denn bei niedrigeren Temperaturen entstehen krebserregende polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKS).

Streit um die Schadstoffbelastung

Beim Thema Schadstoffe gehen die Meinungen allerdings auseinander. Die Agrarwissenschaftlerin und Geografin Andrea Beste etwa warnt, Pflanzenkohle enthalte auch nach der Pyrolyse bei sehr hohen Temperaturen noch zu viele Schadstoffe, darunter die oben genannten PAKS. Diese „können nicht beseitigt werden, weil sie zu stark an das Material gebunden sind“, betont sie. Deshalb ließen sie sich auch nicht zuverlässig messen. Das European Biochar Certificate (EBC), mit dem die Unbedenklichkeit erzeugter Pflanzenkohle bestätigt werden soll, nennt Beste ein „Lobbysiegel“, das als freiwilliger Industriestandard nicht von unabhängiger Seite kontrolliert werde. Zudem fehle laut Beste bisher auch der Nachweis, dass der Einsatz von Pflanzenkohle in Terra Preta die grundsätzlich nährstoffreichen mitteleuropäischen Böden tatsächlich verbessern könne.

Stephan Martini und Rainer Sagawe sehen das anders. Sie berufen sich ihrerseits auf verschiedene Studien. Eine davon habe etwa nachgewiesen, dass sich der Ertrag durchschnittlicher Böden wie im Weserbergland mit Terra Preta um „durchschnittlich 130 Prozent“ steigern lasse. Das EBC-Zertifikat für die Pflanzenkohle sei außerdem von mehreren unabhängigen Stellen unter anderem in der Schweiz geprüft und für zuverlässig befunden worden.

Auch der dritte Punkt, die Wirksamkeit der Pflanzenkohle im Kampf gegen die Klimakrise, überzeugt Andrea Beste nicht. Sie sagt, Pflanzenkohle sei für den Klimaschutz „zu ineffizient“. Bei der Pyrolyse entweiche etwa die Hälfte des in der Biomasse gebundenen Kohlenstoffs in die Umgebung. „Um ein Prozent des deutschen Treibhausgas-Reduktionsziels zu erreichen“, müsse man „die gesamte Biomasse Deutschlands zu Pflanzenkohle verarbeiten.“

Pflanzenkohle macht Terra Preta teuer

Bernhard Osterburg vom Thünen-Institut sieht das Problem eher im Preis. Die Pflanzenkohle sei mit 800 bis 1.000 Euro je Tonne sehr teuer. Bernhard schätzt die Kosten für die Vermeidung einer Tonne CO₂ durch den Einsatz von Pflanzenkohle heute auf rund 300 Euro. Bei einem aktuellen CO₂-Preis von unter 100 Euro sei das als Klimaschutzmaßnahme unwirtschaftlich. Auch für die meisten Bauern rechne sich laut Osterburg der Einsatz von Terra Preta auf der Basis von Pflanzenkohle bisher nicht.

Rainer Sagawe und Stephan Martini haben deshalb nachgerechnet: Schon vor dem Ukraine-Krieg und den damit verbundenen Preiserhöhungen für Kunstdünger benötigte ein konventionell wirtschaftender Landwirt für Spritzmittel und Dünger jährlich zwischen 600 und 800 Euro pro Hektar. Roh-Terra-Preta müsse man dagegen nur einmal ausbringen, damit sie ihre Wirkung über viele Jahre entfalte. Damit sie rentabel sei, dürfe sie höchstens 1.000 bis 1.500 Euro je Hektar Ackerfläche kosten. Umgerechnet wären dies, so Martini, 100 Euro pro Tonne Pflanzenkohle und 15 Euro für eine Tonne Terra Preta. Aktuell liegt der Preis rund fünfmal so hoch. Also brauchen sie einen anderen Ansatz.

Pflanzenkohle als Energiequelle

Der Landkreis Hameln-Pyrmont sammelt Grünschnitt und Gartenabfälle getrennt von anderem Müll. Daraus entsteht hochwertiger Qualitätskompost, der den Bürgern auf den Kompostplätzen kostenfrei zur Mitnahme angeboten wird. „35.000 Tonnen wertvoller Rohstoff“, nennen Martini und Sagawe diese Ausbeute.

Ihre Idee: Der Kreis soll diese gewonnene Biomasse zukünftig in einer Pyrolyseanlage zu Pflanzenkohle verschwelen. Anschließend könne daraus wertvolle Terra Preta entstehen.

Doch das ist noch nicht alles. „Die wenigsten Pyrolyseanlagen, die es bisher in Deutschland gibt, nutzen ihre Abwärme“, sagt der Ingenieur Stephan Martini und verweist auf den österreichischen Heizungsbauer Guntamatic. Statt wie üblich klimaschädlich Holzhackschnitzel zu verbrennen, biete dieser eine Heizung mit Pyrolyseofen an. Die Anlage verschwele das Holz zu Kohle, die die Betreiber anschließend verkaufen oder zu Terra Preta weiterverarbeiten könnten. So gäbe es einen Doppelnutzen: heizen und dabei Pflanzenkohle herstellen.

Im schweizerischen Frauenfeld ist seit 2022 ein Holzheizkraftwerk in Betrieb, das den jährlichen Strombedarf von rund 8.000 Haushalten deckt. In dem Kraftwerk wird ungenutztes Schnittholz aus der Wald- und Landschaftspflege, Sturmholz oder von Schädlingen befallenes Holz zu Pflanzenkohle verschwelt. Mit dem dabei entstehenden Gas lassen sich wiederum Häuser heizen. Die Anlage bindet CO₂ und macht so die gesamte Produktion zu einem klimapositiven Prozess. Die Pflanzenkohle geht als wertvoller Reststoff zur Weiterverarbeitung in die Landwirtschaft.

Ähnlich arbeitet ein Pionierprojekt in Darmstadt: Dort werden in einer Pyrolyseanlage organische Abfälle sowie Gehölz aus Hecken- und Baumschnitt der Stadt-, Park- und Landschaftspflege zu Pflanzenkohle verschwelt. Die entstehende Wärme und die daraus dann gewonnene Elektrizität nutzt die Anlage für den eigenen Betrieb.

Sagawe und Martini stellen sich ihr Projekt im Kreis Hameln so vor: Die jährlich rund 35.000 Tonnen Grünschnitt reichen für 24.000 Tonnen Pflanzenkohle. Diese kann der Landkreis zum Selbstkostenpreis an Landwirte und Gartenbesitzer verkaufen, die damit günstig Terra Preta herstellen können. Für die Herstellung der Pflanzenkohle soll der Landkreis eine große Pyrolyseanlage bauen. Die Abwärme der Anlage soll zusätzlich genutzt werden.

Nimmt man zu dem Grünschnitt der Bürger noch die Abfälle der Straßenbaumeistereien hinzu, kann man mit einer solchen Pyrolyseanlage über ein angeschlossenes Nahwärmenetz „schon fast die ganze Stadt heizen“, berechnet Martini.

Zur Umsetzung dieser Pläne wollen Martini und Sagawe mit Stadt und Landkreis eine Genossenschaft gründen. Diese soll die Pyrolyseanlage bauen und betreiben sowie eine Terra-Preta-Modellgärtnerei und ein Bildungszentrum mit Tagungszentrum und Hotel. //