Kohlenstoffdioxid (CO₂) ist Fluch und Segen für die Menschheit: Als schädliches Klimagas sorgt es für eine steigende Erwärmung der Erde. Gleichzeitig ist es aber auch ein wichtiger Baustein für die Vegetation: Denn Pflanzen nutzen CO₂ im Rahmen der Photosynthese. „Der Klimawandel ist seit 1950 belegbar. Ein Beispiel ist der Termin für die Weinlese: Sie hat sich beim Riesling von 1955 bis heute um gut vier Wochen nach vorn verschoben“, erklärte Dr. Nikolas Hagemann vom Ithaka Institut (Freiburg) und Agroscope (Zürich) auf dem 20. Fachkongress Holzenergie. Diesen haben die Veranstalter Fachverband Holzenergie und Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe in diesem Jahr digital durchgeführt.

Wie Hagemann weiter deutlich machte, werden aktuell verschiedene Möglichkeiten diskutiert, wie sich CO₂ aus der Atmosphäre entziehen lässt. Als denkbare und sinnvolle Lösung sieht er die Zugabe von Gesteinsmehl in den Boden an, mit denen CO₂ chemisch gebunden werden könnte.

Pflanzenkohle aus Pyrolyse

Ein anderer Weg ist die Herstellung von Pflanzenkohle über die Pyrolyse von Biomasse. Allerdings ist die Kohle auch keine Problemlösung für alles, schränkt Hagemann ein und stützt sich dabei auf die Kohlenstoffeffizienz. Nur 30 bis 50 % des Kohlenstoffs aus der Biomasse befinden sich hinterher in der Pflanzenkohle. 15 bis 45 % dagegen sind im Pyrolysegas, 25 bis 50 % im Pyrolyseöl. „Das Pyrolyseöl wird bisher nur eingeschränkt wirtschaftlich genutzt, das Gas wird ausschließlich verbrannt“, erklärte er. Für die Pflanzenkohle gibt es eine Vielzahl von Verwendungsmöglichkeiten: Als Bodenhilfsstoff, als Futtermittelzusatz in der Tierhaltung, als aktivierte Pflanzenkohle in der Abwasserreinigung, zur Optimierung von Biogasanlagen oder als Ausgangsbasis für verschiedene Werkstoffe mit besonderen Eigenschaften. „In der Landwirtschaft ist die Kohle ideal für die Kaskadennutzung, man bringt die Pflanzenkohle z.B. in den Silierprozess ein, dann nehmen die Kühe die Kohle über das Futtermittel auf“, nannte er ein Beispiel.

Später ist sie dann in der Gülle bzw. dem Mist enthalten und wird auf dem Acker ausgebracht. Auch hier gab der Experte zu bedenken: „Die Pflanzenkohle ist nur eine temporäre Senke. Denn Pflanzenkohle wird auch im Boden von Mikroorganismen wieder oxidiert und geht als CO₂ zurück in die Atmosphäre. Allerdings dauert dieser Prozess mehrere Jahrhunderte.“Damit Rohstoffe und Verwendung genau definiert sind und keine Schadstoffe in der Kohle enthalten sind, gibt es das Europäische Pflanzenkohle-Zertifikat (EBC).

Kritik an Düngemittelrecht

In diesem Zusammenhang kritisierte er die Vorgabe, dass als Bodenhilfsstoff mindestens 80 % Kohlenstoff in der Pflanzenkohle enthalten sein müssen. „Dafür gibt es keine wissenschaftliche Grundlage. Mit einem niedrigeren C-Gehalt könnte man aus der gleichen Biomasse mehr Pflanzenkohle herstellen“, unterstrich er.

Als weitere dringende Maßnahme rät Hagemann dazu, Waldholz zunächst stofflich zu nutzen, bevor daraus Pflanzenkohle und Wärme entstehen.

In einem weiteren Vortrag stellte Nikola Renke von der Firma „Polytechnik“ eine Möglichkeit vor, Biomasse in einer Gegenstromvergaseranlage ab 300 kW zu vergasen. Das entstehende Holzgas wird zur Wärmeerzeugung verbrannt. Damit sind verschiedene Anwendungen wie die Warmwassererzeugung möglich.

Kohleproduktion im Batch-Verfahren

Außerdem stelle Renke die Carbonisierungsanlage von GreenCarbon vor, die speziell für die Kohleherstellung entwickelt worden ist. Hier wird im Batch-Verfahren Pflanzenkohle hergestellt. Die bei der Herstellung entstehenden Pyrolysegase werden aus den Retorten zu Feuerung transportiert und dort über einen Gasbrenner verbrannt. Die entstehende Wärme kann nach Bedarf zur Wärmeversorgung oder zur Stromerzeugung z.B. über ein ORC-Modul genutzt werden.

Der C-Gehalt in der Kohle beträgt laut Renke über 90 %. In der Standardgröße produziert die Anlage 3000 t Kohle pro Jahr.

Holzgas plus Pflanzenkohle

In der Anlage „Notar“ von Xylowatt lässt sich neben Pflanzenkohle auch Wasserstoff herstellen. Nach der Pyrolyse entsteht zunächst ein Pyrolysegas, das bei hohen Temperaturen von 1200 °C in ein teerfreies Synthesegas umgewandelt wird. Dieses lässt sich in BHKW verbrennen, die Strom und Wärme erzeugen. „Nebenbei entsteht auch Pflanzenkohle, die bei uns aber nicht im Fokus ist“, erklärt Referent Peter Breitfelder von Xylowatt. In der Stunde entstehen bei 600 kg Ausgangsmaterial 45 kg Kohle. Aus dem Holzgas lässt sich aber auch per Druckwechseladsorption (DWA) Wasserstoff abtrennen. Pro Stunde lassen sich laut Breitfelder 65 kg H₂ erzeugen. „Ab einem Verkaufspreis von 4 €/kg ist die Wasserstoffproduktion wirtschaftlicher als die Verstromung des Holzgases“, rechnete er vor.

Klimaschutzwirkung von Kurzumtriebsplantagen

Biomasse auf dem Acker erzeugen war Thema des abschließenden Vortrags von Tobias Ehm, der für die Vattenfall-Tochter Energy Crops tätig ist. Energy Crops arbeitet mit über 100 Landwirten in Brandenburg und Polen zusammen, die auf rund 2000 ha im Vertragsanbau Kurzumtriebsplantagen mit Pappeln angelegt haben. Diese werden alle drei bis vier Jahre geerntet. „Gegenüber dem konventionellen Ackerbau können wir netto 1,4 t CO₂-Äquivalent pro ha einsparen“, rechnete Ehm vor. Netto bedeutet, dass die Emissionen für Pflanzung, Pflege, Ernte und Rückbau bereites abgezogen sind. Solange die Bäume stehen, stellen sie zudem eine temporäre Kohlenstoffsenke dar. Aufgrund der Bodenruhe und dem regelmäßigen Laubabfall kommt es zudem zu einer Humusneubildung mit einem Speicherpotenzial von etwa 4 t CO₂ je Hektar und Jahr. „Damit eigenen sich Kurzumtriebsplantagen aus unserer Sicht als Instrument zur Kompensation von Treibhausgasemissionen“, lautete Ehms Fazit.