Pflanzenkohle ist ein Gamechanger
Von den Böden des Amazonasgebiets bis hin zu innovativen Formen von Beton – als wirksames Mittel im Kampf gegen den Klimawandel gewinnt Pflanzenkohle zunehmend an Bedeutung.
Das kohlenstoffreiche Material entsteht durch Pyrolyse, ein Verfahren, bei dem Biomasse unter sauerstoffarmen Bedingungen zu einer stabilen, kohleähnlichen Substanz erhitzt wird. Da bei ihrer Herstellung weniger CO2 freigesetzt wird, als dauerhaft gebunden werden kann, gilt Pflanzenkohle als kohlenstoffnegativ. Ihre Wurzeln finden sich in den alten Terra-Preta-Böden im Amazonasbecken, wo die Ureinwohner nährstoffarme Böden mit Holzkohle und organischen Abfällen anreichern und so eine außergewöhnliche Fruchtbarkeit schufen, die bis heute anhält.
Im Gegensatz zu herkömmlicher Holzkohle wird Pflanzenkohle mit spezifischen Eigenschaften für gezielte Anwendungen entwickelt: von besserer Bodenfruchtbarkeit über die Aufwertung von Baumaterialien bis hin zur Unterstützung der Kreislaufwirtschaft.
Einer der führenden Experten auf diesem Gebiet ist Dr. Mauro Giorcelli, außerordentlicher Professor am Politecnico di Torino und Vorstandsmitglied der Italian Biochar Association (ICHAR). Als Materialwissenschaftler untersucht Dr. Giorcelli seit über zehn Jahren, wie sich Pflanzenkohle für hochwertige Anwendungen wie Polymerverbundwerkstoffe, Beschichtungen, Filtersysteme und kohlenstoffarme Baumaterialien optimieren lässt.
Seine Forschung schlägt eine Brücke zwischen Labor und Praxis und nutzt Elementaranalysen wie CHNS+O-Analysen und thermogravimetrische Analysen (TGA), um zu verstehen, welche Eigenschaften Pflanzenkohle für unterschiedliche Anwendungen braucht. Dabei setzt sich der Forscher besonders für Standards und Transparenz ein, die er als entscheidende Basis für Investitionen und klimapolitische Glaubwürdigkeit betrachtet.
Wir sprachen mit Dr. Giorcelli über das Potenzial von Pflanzenkohle, die Risiken der Anwendung und warum er sie für einen Grundpfeiler der kohlenstoffbasierten Wirtschaft hält.
Professor Giorcelli, wo sehen Sie das größte Potenzial der Pflanzenkohle für die Dekarbonisierung? Was braucht es, um sie in größerem Umfang einsetzen zu können – und welche Rolle spielen Emissionszertifikate dabei?
Der Nutzen für das Klima liegt auf der Hand: Biogener Kohlenstoff wird in eine stabile Form umgewandelt und in vielen Fällen in den Boden zurückgeführt. Für eine größere Verbreitung sind drei Faktoren entscheidend. Erstens: zuverlässige Lieferketten für Rohstoffe, die auf Abfällen basieren und nicht auf Primärbiomasse. Zweitens: kontrollierte Produktionsprozesse, die die definierten Eigenschaften liefern. Und drittens: die Finanzierung. Bei korrekter Messung und Verifizierung kann Pflanzenkohle hochwertige CO2-Zertifikate generieren. Mit diesen Einnahmen können Landwirte und KMUs in Ausrüstung, Schulungen und Qualitätskontrolle investieren.
Entscheidend ist, das zu verwerten, was lokal verfügbar ist.
Beeinflussen unterschiedliche Rohstoffe – wie beispielsweise Reisschalen im Vergleich zu Holz – wirklich die Leistung?
Auf jeden Fall! Der Ausgangsstoff bestimmt die Porosität, die Oberfläche, den Asche- und Mineralgehalt. Pflanzenkohle aus Reisschalen enthält mehr Siliziumdioxid und kann für Bauzusatzstoffe interessant sein, während viele aus Holz gewonnene Pflanzenkohlen kohlenstoffreich sind und sich aufgrund ihrer großen Oberfläche hervorragend für Böden oder zur Filtration eignen. Entscheidend ist, das zu verwerten, was lokal verfügbar ist. Wenn man den Rohstoff auf die Endverwendung abstimmt, lässt sich Pflanzenkohle gut in eine Kreislaufwirtschaft einbetten.
Sie legen besonderen Wert auf Laboranalysen – insbesondere CHNS+O. Warum gerade diese Elemente?
Genaue Daten zur CHNS+O-Zusammensetzung bei Pflanzenkohle sind für die Überprüfung ihrer Klimavorteile unerlässlich. Nur durch genaue Messungen können Hersteller, Anwender, Wissenschaftler und Regulierungsbehörden die Menge des gebundenen Kohlenstoffs bestätigen und die Gesamtwirkung der Dekarbonisierung berechnen. Dies ist gerade für Emissionszertifikate und andere marktbasierte Mechanismen wichtig, da es die notwendigen Daten für den Nachweis liefert, dass Pflanzenkohle tatsächlich CO2 aus der Atmosphäre entfernt.
Was sagen Verhältnisse wie H/C und O/C genau aus?
Ein niedrigeres H/C-Verhältnis deutet darauf hin, dass Pflanzenkohle kohlenstoffreicher und weniger reaktiv – also stabiler ist. Ein niedriges O/C-Verhältnis lässt auf weniger sauerstoffhaltige funktionelle Gruppen schließen. Einfach ausgedrückt: niedrigere Verhältnisse bedeuten eine längere Kohlenstoffbindung. Sie sind zwar nicht alles, aber sie sind ausgezeichnete Messgrößen für die Konsistenz von Charge zu Charge.
Welche weiteren Anwendungsbereiche – neben den Böden – finden Sie am spannendsten?
Das Bauwesen. Die bebaute Umwelt steht unter hohem Dekarbonisierungsdruck, und Pflanzenkohle ist kohlenstoffnegativ. Wir sehen vielversprechende Anwendungen in Leichtbeton und Mörtel, Akustik- und Wärmedämmplatten, feuchtigkeitsregulierenden Putzen und sogar Asphaltmodifikatoren. Der Schlüssel ist Konsistenz, denn schon ein einfacher Lieferantenwechsel kann die Dichte, den Wasserbedarf und die Festigkeit verändern. Hier braucht es Standards, deklarierte Eigenschaften und eine gute Qualitätskontrolle, damit Pflanzenkohle mit Vertrauen spezifiziert werden kann.
Wir sehen vielversprechende Anwendungen in Leichtbeton und Mörtel, Akustik- und Wärmedämmplatten, feuchtigkeitsregulierenden Putzen und sogar Asphaltmodifikatoren.
Lassen Sie uns über die Risiken sprechen: Wo liegen hier Fallstricke und wie vermeidet man Greenwashing?
Es gibt drei Warnsignale: Das erste ist die Verwendung von neuen Rohstoffen. Pflanzenkohle sollte aus Reststoffen hergestellt werden. Das zweite sind schwache Daten – also fehlende Elementaranalyse und TGA. Das dritte sind übertriebene Behauptungen: Gutschriften ohne transparente Beschränkungen oder Annahmen zur Dauerhaftigkeit. Die Lösung sind zertifizierte Rohstoffe, veröffentlichte Methoden und unabhängige Überprüfung.
Und die „Magic Box”, die Sie manchmal zu Vorträgen mitbringen?
Das ist eine Präsentation von Alltagsprodukten, die Kohlenstoffmaterialien enthalten, wie Shampoo, Gesichtsmasken, Pflaster, Mittel für die Tierpflege sowie eine Probe von Zement auf Pflanzenkohlebasis. Dieser hat die gleiche mechanische Leistung wie herkömmliches Material, enthält aber deutlich weniger Kohlenstoff. Das hilft, Skepsis abzubauen. Die Menschen erkennen, dass Pflanzenkohle bereits Teil ihres Lebens ist.
Wie kann Pflanzenkohle andere Klimalösungen ergänzen?
Wiederaufforstung ist eine gute Möglichkeit, CO₂ zu binden. Und Dauerhaftigkeit. Wenn man Pflanzenkohle herstellt und in den Boden einbringt, kann sie dort 100 bis 200 Jahre lang verbleiben. Bei Bäumen wird der Kohlenstoff so lange gespeichert, wie die Biomasse gespeichert bleibt. Verbrennt ein Baum, gelangt das CO2 zurück in die Atmosphäre. Pflanzenkohle kann also die Wiederaufforstung ergänzen, indem sie eine dauerhaftere Form der Kohlenstoffspeicherung bietet.
Was ist mit Produzenten in Ländern mit niedrigen Einkommen?
Hier gibt es gute Chancen, insbesondere dort, wo landwirtschaftliche Rückstände im Freien verbrannt werden. Kleine oder modulare Pyrolyseanlagen können ein Umweltproblem in eine Einnahmequelle verwandeln und gleichzeitig den Boden verbessern. Die Zertifizierung eröffnet den Zugang zu Kreditmärkten, wo die Einnahmen zum Beispiel lokale Schulen und Gesundheitszentren unterstützen können, während gleichzeitig Arbeitsplätze geschaffen werden. Entscheidend dafür sind Technologietransfer und faire Abnahmeverträge.
Gibt es irgendwelche Mythen, die Sie gerne ausräumen würden?
Erstens: „Pflanzenkohle ist nur Holzkohle.“ Es handelt sich um technische Holzkohle mit deklarierten Eigenschaften und konkreten Verwendungen. Dieser Unterschied ist wichtig. Zweitens: „Pflanzenkohle löst alle Probleme“ – das tut sie nicht. In Böden funktioniert sie am besten als Bestandteil eines Gesamtsystems mit angemessener Düngung und Wasserbewirtschaftung. Im Bauwesen ist sie ein Bestandteil, keine Wunderwaffe.
Welches politische Signal würde den nächsten Schritt ermöglichen?
Klare Standards und intelligente Beschaffung. Wenn öffentliche Projekte geprüfte kohlenstoffarme Materialien gezielt nachfragen, schafft man eine Nachfrage, die Qualität belohnt. In Kombination mit einheitlichen Regeln für Messung, Berichterstattung und Überprüfung werden Investitionen wahrscheinlicher.
Was wird die Rolle von Pflanzenkohle in einer kreislauforientierten, kohlenstoffarmen Wirtschaft in Zukunft am stärksten prägen?
Drei Dinge: Erstens eine bessere Integration in Abfallsysteme durch die Auslegung der Pyrolyse auf lokale Rückstände, um Logistik-Emissionen zu reduzieren. Zweitens: eine Produktion, die nützliche Nebenprodukte wie Wärme oder Synthesegas gewinnt, um fossile Energien zu ersetzen. Und drittens: eine interdisziplinäre Zusammenarbeit, damit Landwirte, Chemiker, Ingenieure und Politiker die gleichen Probleme lösen. Wenn das gelingt, wird Pflanzenkohle vom Nischenprodukt zum etablierten Baustein.
Nadelholzpellets vor (links) und nach (rechts) der Pyrolyse. Beim Erhitzen unter Sauerstoffausschluss wird die Biomasse in Biokohle umgewandelt.
Über
Professor Dr. Mauro Giorcelli
Mit seiner jahrzehntelangen Erfahrung in der Erforschung von Kohlenstoffmaterialien gilt Dr. Mauro Giorcelli international als Experte für innovative Anwendungen von Pflanzenkohle. Er ist Professor am Fachbereich Angewandte Wissenschaft und Technologie (DISAT) des Politecnico di Torino und entwickelt als Vorstandsmitglied der Italian Biochar Association (ICHAR) internationale Standards und Leitlinien mit. Auf Konferenzen und Messen zeigt er gern seine „Magic Box“ mit Alltagsprodukten auf Pflanzenkohlebasis – vom Shampoo über Nahrungsmittel bis zum nachhaltigen Zement.
Element's Magazin Nr. 3
In unserem ELEMENT’s Magazin behandeln wir anspruchsvolle analytische Themen und zeigen, wie die CHNOS-Elementanalyse, die Stabilisotopenanalyse (IRMS), die TOC-Analyse, die Proteinanalyse nach Dumas und die optische Emissionsspektrometrie (OES) eingesetzt werden können und welchen Einfluss sie auf unseren Alltag haben.
Ausgabe Nr. 03 zum Megatrend Neo-Ökologie (Dekarbonisierung, chemisches Recycling, Energiegewinnung aus Abfall)
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