Der Einsatz rheinischer Braunkohle zur Bodenverbesserung

Das im politischen Raum diskutierte Auslaufen der Verstromung von Braunkohle (energetische Verwertung) gibt Anlass, eine stoffliche und möglichst nachhaltige Verwertung von Braunkohle in den Mittelpunkt weiterer Überlegungen zu stellen. Die Entwicklung von Alternativen in Form veredelter Produkte ist daher eine vorrangige Aufgabe mit strukturpolitischen Konsequenzen für das rheinische Braunkohlerevier.

Bereits heute gibt es im rheinischen Revier Ansätze, braunkohlebasierte Produkte (Huminsäuren) für die Erhöhung der Ertragsfähigkeit von Böden einzusetzen. Vermischt mit Reststoffen der landwirtschaftlichen Tierproduktion (Gülle) wird die Fruchtbarkeit von Grenzertragsböden im Mittleren Osten erhöht. Andere braunkohlebasierte Produkte werden als Perlhumus oder nährstoffliefernde Bodenverbesserer weltweit exportiert. Auch sogenannte „Biokohlen“ wurden in der Vergangenheit bereits vielfach zur Bodenverbesserung gerade auf Standorten mit geringer natürlicher Bodenfruchtbarkeit eingesetzt, sowohl in Mitteleuropa als auch in Übersee, z. B. in Afrika. Die Zugabe von Kohle-Kompost-Gemischen kann in Abhängigkeit von den lokalen Bodeneigenschaften unter anderem folgende positive Effekte nach sich ziehen:

  • Strukturverbesserung der Böden (ausgeglichener Wasser- und Lufthaushaushalt bei zu nassen oder zu trockenen Standorten)
  • Stabilisierung der organischen Bodensubstanz (Erhaltung der Sorptionsstellen für Pflanzennährstoffe)
  • Verminderung von Stickstoffverlusten (klimawirksame Gase, Grundwasserbelastung)
  • Reduktion der CO2-Freisetzung aus Böden
  • Verminderung von Priming-Effekten (Konservierung der organischen Bodensubstanz)

Während grundlegende Zusammenhänge zur Verwendung von Braunkohleextrakten und Biokohlen bereits bekannt sind, klärt das Promotionsvorhaben, inwieweit die positiven Wirkungen auf die Verwendung von anderen braunkohlebasierten Materialien übertragbar sind. Hieraus ergibt sich ein besonderer Forschungsbedarf. Braunkohle besitzt eine von den genannten Kohlearten abweichende chemische Zusammensetzung und physikalische Struktur. Außerdem ist der Verwendung von Braunkohle zur Bodenverbesserung die Extraktion von Huminstoffen vorgeschaltet. Forschungsbedarf besteht auch zur Zugabe von Gülle, die in der Tierhaltung in großen Mengen anfällt und bei Ausbringung auf Ackerflächen zur Trinkwasserbelastung beiträgt.

Die geplante bodenökologische Studie erweitert die Kenntnisse über die ertragssteigernde und bodenstabilisierende Wirkung verschiedener braunkohlebasierter Produkte und gibt Hinweise für die Produktoptimierung im Hinblick auf die weltweit unterschiedlichen Anforderungen, die sich aus den spezifischen Mangelsituationen der Böden und Anbausystemen ergeben. Somit soll die Studie neue Wege für den weiteren Ausbau einer industriellen Infrastruktur aufzeigen, mit dem Ziel, braunkohlehaltige bodenverbessernde Stoffe für den Einsatz auf Grenzertragsböden zu entwickeln und zu produzieren

Aufgabe

Im Blick auf den möglichen Export von braunkohlehaltigen bodenverbessernden Stoffgemischen arbeitet das Promotionsprojekt literaturbasiert die Defizite und Handicaps von Böden in potentiellen Exportländern heraus. Da die wesentlichen ertragsbestimmenden Faktoren für verschiedene landwirtschaftliche Kulturen bekannt sind, kann auf dieser Basis die Zusammensetzung bodenverbessernder Produkte optimiert werden. Dabei ist zu klären, ob eventuell vorhandene unerwünschte Inhaltsstoffe des Ausgangsproduktes Braunkohle zunächst eliminiert werden sowie die Kompositionen gewünschter Inhaltstoffe wie Huminstoffe verbessert werden sollten. Außerdem ist eine Produktionskette möglich, bei der die Reststoffe der synergetischen Nutzung von Braunkohle und Gülle aus dem Gärprozess der Biogasanlage weiter als wertvolle Bodenverbesserer für die Landwirtschaft genutzt werden können.

Die bodenchemische Zusammensetzung verschiedener braunkohlebasierter Bodenverbesserer und ihre Wirkung auf wesentliche ertragsbestimmende Faktoren werden im Promotionsprojekt untersucht. Hier werden sowohl bereits auf dem Markt erhältliche als auch speziell aufbereitete Produkte geprüft, die auch die Mischung mit Reststoffen der landwirtschaftlichen Tierproduktion (Gülle) einschließen.
In Inkubationsversuchen werden der C-Umsatz und die Veränderungen der chemischen, physikalischen und biologischen Bodeneigenschaften nach Zugabe verschiedener braunkohlebasierter Bodenverbesserer an repräsentativ ausgewählten ertragsschwachen Versuchsböden aus Deutschland, Westafrika und dem Nahen Osten über einen längeren Zeitraum analysiert. Dies erlaubt Aussagen zur Stabilität der organischen Substanz und zur Nachhaltigkeit der Maßnahmen auf die Bodenfruchtbarkeit.

Ergänzende Versuche im Gewächshaus erlauben es, die aus den Laborversuchen abgeleiteten Effekte auf ihre Wirksamkeit in Bezug auf das Wachstum von Kulturpflanzen zu prüfen.