Pflanzenkohle entsteht durch thermische Karbonisierung (Pyrolyse) von Biomasse wie unbehandeltem Holz, Hecken- oder Grünschnitt sowie anderer Rest-Biomassen z.B. aus der Lebensmittelindustrie. Durch ihre poröse Struktur und ihre gewaltige innere Oberfläche kann sie Wasser und Nährstoffe speichern und Schadstoffe binden. Zudem bleibt rund die Hälfte des Kohlenstoff des Ausgangsmaterials in ihr langfristig gebunden. Diese Eigenschaften machen sie zu einem wahren Alleskönner, der in der Landwirtschaft, Industrie, für Gewässer und Klimaschutz, in Kommunen und beim Gebäudebau eine wichtige Rolle spielen kann.

Zwar stellten die Ureinwohner Südamerikas im Amazonas-Gebiet bereits vor rund 4.000 Jahren Terra Preta mit Pflanzenkohle her, doch das Wissen darum geriet lange Zeit in Vergessenheit. Erst durch Fragen rund um den Klimawandel und Nahrungssicherheit ist das Potenzial der Pflanzenkohle seit etwa zehn Jahren wieder in den Fokus gerückt. Dennoch ist sie in all ihren Anwendungsmöglichkeiten noch zu unbekannt und insbesondere stehen noch einige rechtliche Rahmenbedingungen einem großflächigen Einsatz im Weg.

German Biochar setzt sich zurzeit im Bereich Landwirtschaft dafür ein, dass nicht nur Pflanzenkohle aus Holz mit einem Kohlenstoffgehalt von mindestens 80%, sondern auch Pflanzenkohle aus anderer Biomasse in der Düngemittelverordnung zugelassen wird, sofern sie nachweislich schadstoffarm ist. Denn die wirtschaftlichen Vorteile der Pflanzenkohle, ebenso wie ihre Vorzüge für das Klima, sind besonders dann ausgeprägt, wenn Reststoffe verwertet werden können, die sonst keiner sinnvollen Verwendung zukommen.

Das Europäische Pflanzenkohle Zertifikat (European Biochar Certificate EBC) stellt sicher, dass die so gekennzeichnete Pflanzenkohle

1. sauber und sicher anzuwenden ist, da sie strenge Grenzwerte für Schadstoffe einhält;
2. aus einer umweltschonenden Produktionsanlage stammt, und
3. aus nachhaltig erzeugter Biomasse hergestellt wurde.

In den Richtlinien für das EBC werden unter anderem die Materialien festgelegt, die zum Einsatz kommen dürfen. Außerdem ermöglicht das die EBC-Zertifizierung auch die Zertifizierung des in der Pflanzenkohle gespeicherten Kohlenstoffs als Kohlenstoff-Senke. Weitere Informationen: http://www.european-biochar.org/de/

Der Begriff PyCCS beschreibt das Prinzip mittels Pyrolyse Kohlenstoff abzuscheiden und so zu speichern, dass er nicht mehr in die Atmosphäre zurück gelangt. PyCCS steht neben Begriffen wie BECCS (Bioenergy with Carbon Capture and Storage) oder DACCS (Direct Air Capture with Carbon Storage) als eine Form von Negativemissionstechnologie, mit dem Vorteil, dass PyCCS technisch ausgereift, aktuell verfügbar und mit geringen Risiken verbunden ist.

Die Begriffe Pflanzenkohle und zum Teil auch Biokohle bezeichnen dagegen die Produkte der Pyrolyse von Biomasse. Bei Biokohle ist allerdings im Deutschen eine gewisse Unschärfe im Begriff festzustellen, da unter Biokohlen nicht nur pyrogene, sondern auch solche aus dem HTC-Verfahren (hydrothermale Karbonisation) gewonnenen Kohlen zusammengefasst werden. HTC-Kohlen sind äußerst instabil und ihre Herstellung erzeugt ein Prozesswasser, welches derart schadstoffbelastet ist, dass man es in Deutschland nicht in Kläranlagen einleiten darf. Um sich klar von HTC-Kohlen abzugrenzen wurde im Deutschen der Begriff Pflanzenkohle etabliert.

Pflanzenkohle entsteht durch ein Verfahren, das Pyrolyse genannt wird. Dabei wird die Biomasse bei hohen Temperaturen, in der Regel zwischen 400 und 750°C, seltener bis 900 °C, und unter weitgehendem Ausschluss von Luftsauerstoff thermisch behandelt. Das kann in großem Maßstab in industriellen Großanlagen geschehen, wobei hier auch noch die entstehenden Gase und die Wärme genutzt werden können. Pflanzenkohle kann aber auch in einer Bodengrube oder einem Kon-Tiki, einem trichterförmigen Metallbehälter, hergestellt werden.

Ja, Pflanzenkohle kann für den Eigengebrauch auch selbst hergestellt werden. Hierfür eignet sich besonders ein Kon-Tiki, eine tiefe, kegelförmige Feuerschale. Im Kon-Tiki wird zunächst ein kleines Lagerfeuer entfacht wird, auf das dann nach und nach weitere Biomasse gelegt wird, wird die im Feuer entstehende Kohle vor dem Verbrennung geschützt.

Zur Verkohlung eignen sich holzige Gartenabfälle, wie z.B. Äste von Bäumen und Sträuchern. Gras und Laub eignen sich meist nicht, da diese Materialien wenig holzige Substanz besitzen und zudem zu fein sind um ein gleichmäßiges Verkohlen zu erzielen.

Am Ende des Prozesses wird durch einen dafür vorgesehenes Rohr mit Absperrhahn Wasser in den Kon-Tiki geleitet. Damit wird die Kohle langsam abgelöscht und darüber liegende Kohle mit Dampf umströmt. Dies verbessert die Nährstoffspeicherfähigkeit der Pflanzenkohle und vermeidet ein vollständiges Verbrennen der Kohle sobald eben auf den vollen Kon-Tiki keine weitere Schicht Biomasse mehr aufgelegt werden kann.

Weitere Informationen finden Sie auf der Webseite des Ithaka Instituts. Kon-Tiki sind je nach Bedarf in verschiedenen Größen erhältlich, oder können auch ohne Stahl als kegelförmiges Erdloch ausgeführt werden. Nicht komplett verkohlte Stücke müssen entfernt werden und können beim der nächsten Verkohlung erneut eingesetzt werden.

Eine Pyrolyse-Anlage erzeugt nicht nur Pflanzenkohle:

• sie stellt Wärme bereit, die in industrielle Prozesse oder in ein Nahwärmenetz eingespeist werden kann, feuchte Biomasse trocknen kann oder ein Gebäude beheizen
• sie kann Reststoffe durch die Abwärme trocknen und entsorgen
• sie kann je nach Bauart Strom erzeugen

Dadurch ergeben sich unterschiedliche Möglichkeiten, Geschäftsmodelle rund um die Herstellung von Pflanzenkohle zu entwickeln. Die Bandbreite reicht von der Pyrolyse-Anlage zur Herstellung von Futtermittelkohle, die sich vor allem durch die hohen Verkaufspreise rechnen kann bis hin zur Pyrolyse-Anlage, die Prozesswärme aus einem vor Ort anfallenden Reststoff erzeugt und so die Wirtschaftlichkeit vor allem aus reduzierten Energie- und Entsorgungskosten resultiert. Durch inzwischen über 50 beschriebene Nutzungsmöglichkeiten der Pflanzenkohle stehen hier sehr viele Optionen offen. Als Wärmequelle kann eine Pyrolyse-Anlage unter Umständen durch die KfW förderfähig sein.

Pflanzenkohle wird idealerweise aus trockener, nährstoffarmer Biomasse hergestellt. Feuchte Biomasse kann mit der Abwärme der Pyrolyse-Anlage getrocknet werden und/oder vorgängig noch durch eine Biogasanlage geführt werden. Nährstoffreiche und feuchte Biomasse sollte besser kompostiert oder gegebenenfalls als Mulch verwendet werden, d.h. dass das Pflanzenmaterial direkt auf dem Boden ausgebracht wird.

Bei der Herstellung gilt es folgendes zu vermeiden:

• Es darf nur naturbelassene, unbehandelte Biomasse eingesetzt werden. Der Einsatz von mit Chemikalien kontaminiertem Material muss unbedingt vermiedern werden – wie z.B. lackiertes oder grün-imprägniertes Holz – daher besondere Vorsicht bei Altholz aus dem Außenbereich.
• Zu geringe oder ungleichmäßige Hitze: Das führt dazu, dass das Brenngut nur unvollständig verkohlt wird.
• Unvollständiges Ablöschen: Das Brenngut schwelt weiter und schließlich bleibt nur Asche übrig.
• Rauch: bei jedem Feuer und bei jeder Pyrolyse entstehen Pyrolyse-Gase, die vollständig verbrennen müssen, so dass kein Rauch entsteht und damit sowohl die Kohle als auch die Luft frei von Schadstoffen bleibt. Mit etwas Übung und ausreichend trockener Biomasse ist dies schnell zu erlernen.
• Pyrolyse-Kocher: gerade in Entwicklungsländern werden Pyrolyse-Kocher eingesetzt, um Holz zum Kochen einzusparen und die Luftqualität zu verbessern. Hierbei entsteht zum Teil ebenfalls Kohle. Jedoch sind diese Öfen meist nicht dazu erdacht worden, Pflanzenkohle herzstellen. Stattdessen wurde meist geplant, die hier anfallende Kohle auch anschließend zum Kochen oder Grillen zu verwenden. Daher wurden diese Kocher meist nicht auf ihre Kohle-Qualität hin optimiert – es mag Ausnahmen geben, dennoch sollte man zunächst davon ausgehen, dass diese Kohle Schadstoffe enthalten kann. Pflanzenkohle aus dem Kon-Tiki wurde wiederholt auf Schadstoffe geprüft, sie ist nach sachkundiger Herstellung für die Anwendung im Boden unbedenklich.