Pflanzenkohle für Boden und Klima

2021 publizierte Agroscope, das Kompetenzzentrum des Bundes für Forschung in der Landwirtschaft, eine Studie zum Potenzial der Pflanzenkohle in der Landwirtschaft. Die Resultate sind durchweg positiv und belegen wissenschaftlich, was Praktikerinnen und Praktiker bereits erfahren haben: Mit Pflanzenkohle angereicherte Böden können mehr Wasser speichern, stellen Pflanzen mehr Nährstoffe zur Verfügung und fördern das Bodenleben. «Die Wasserspeicherfähigkeit ergibt sich aufgrund der sehr porösen Struktur der Pflanzenkohle», erklärt der Umweltwissenschaftler Stephan Gutzwiller, der sich beruflich mit dem Thema befasst. «Dadurch kann sie das Vierfache ihres Eigengewichtes an Niederschlägen aufnehmen und später wieder abgeben.» Ähnlich ist es bei den Nährstoffen: «Pflanzenkohle kann an ihrer Oberfläche und in ihren Poren Nährstoffe binden und wieder freisetzen», so Stephan Gutzwiller weiter.

Pflanzenkohle ist vergleichbar mit einem Schwamm, der nicht nur Nährstoffe und Wasser aufnehmen kann, sondern auch Lebensraum für Mikroorganismen bietet. Die Oberfläche eines Pflanzenkohlepartikels könne über 300 Quadratmeter pro Gramm betragen, schreibt Andrea Preissler-Abou El Fadil in ihrem Buch «Gärtnern nach dem Terra-Preta-Prinzip». Gibt es etwas Besseres für den Gartenboden, in dem die Wurzeln von Nutzpflanzen genau dies suchen und brauchen? «Pflanzenkohle ist ein Hype», so Stefan Baumann, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Forschungsinstitut für biologischen Landbau FiBL in Frick AG, «neueste Untersuchungen zeigen jedoch, dass man auf unseren Böden im Mittelland punkto Ertrag und Wasserhaushalt keine allzu grossen Effekte feststellt.» Der tonhaltige Boden biete bereits gute Voraussetzungen für Nährstoff- und Wasserspeicherfähigkeit, sodass die Zufuhr von Pflanzenkohle keinen grossen Unterschied ausmache. Fakt ist aber auch: Die wissenschaftliche Begleitung und Untersuchung von Pflanzenkohle und ihrer Auswirkung auf den Boden ist noch jung. Vor gut acht Jahren starteten in den USA die ersten breit angelegten Studien. Um die Wissenslücken zu schliessen, betreibt auch das FiBL seit 2017 verschiedene Feldversuche. «Klar ist, dass Pflanzenkohle das grösste Potenzial auf stark verwitterten oder sandigen Böden hat», sagt Stefan Baumann. Dies deckt sich mit den Erfahrungen, die aus der Praxisbekannt sind. Beat Rölli, Permakultur-Berater aus Emmen LU, gehörte zu den Ersten, die in der Schweiz mit Pflanzenkohle zu experimentieren begannen. Bereits 2006 hörte er bei einem Workshop in den Niederlanden zum ersten Mal davon. Zurück in der Schweiz, fing er ebenfalls an, Pflanzenkohle zur Verbesserung des Bodens einzusetzen. Sein Fazit: «Bei bereits sehr gut gepflegten Böden merkt man den Unterschied weniger deutlich, bei ausgelaugten Böden hingegen schon.»

Beat Rölli setzt Pflanzenkohle auch in Hochbeeten ein, da diese aufgrund ihrer exponierten Lage schneller austrocknen als Gartenböden. Auch Gärtnereien machen gemäss Stefan Baumann vom FiBL gute Erfahrungen, wenn sie dem Topfsubstrat Pflanzenkohle beimischen. «Sie müssen weniger wässern und die Pflanzen sind gesünder, da durch die Pflanzenkohle auch gewisse Krankheitserreger unterdrückt werden.» So konnte beispielsweise festgestellt werden, dass durch die Pflanzenkohle Bakterienstämme, die die Pflanzenabwehrmechanismen stimulieren, gefördert werden und Krankheitserreger weniger beweglich sind.

Wo immer Pflanzenkohle ausgebracht wird – wichtig ist, dass sie nicht direkt ins Gartenbeet gestreut, sondern vorab mit Nährstoffen aufgeladen wird. Wird sie direkt in ein bepflanztes Beet gegeben, «saugt sie wie ein Schwamm die Nährstoffe im Boden auf, während die Pflanzen hungern müssen», schreibt Andrea Preissler-Abou El Fadil in ihrem Buch. Die einfachste Auflade-Methode ist darum die eingangs erwähnte Beigabe via Kompost, wie dies auch der Pflanzenkohle-Experte Stephan Gutzwiller praktiziert. Je nach Literatur oder Auskunftsperson werden 10 bis 30 Volumenprozent (ein bis drei Teile Pflanzenkohle auf 10 Teile Kompost) empfohlen. Möglich ist aber auch eine Aufladung mit Mist, Komposttee (eine aus Kompost hergestellte Lösung aus Mikroorganismen und Nährstoffen) oder dem Fermentationsprodukt Bokashi.

Ihre für den Boden nützlichen Eigenschaften erhält die Pflanzenkohle bei ihrem Herstellungsprozess. Als Ausgangsmaterial eignet sich sämtliches getrocknetes Pflanzenmaterial, vor allem Holz. Dieses Material wird nicht verbrannt, sondern verkohlt. Während dieses Prozesses wird die Biomasse ohne Sauerstoffzufuhr auf 400 bis 700 Grad erhitzt. Bei dieser sogenannten Pyrolyse wird das Ausgangsmaterial schwarz, sieht aber noch fast gleich aus. Die chemischen Eigenschaften haben sich durch die Verkohlung aber komplett verändert: Das Material enthält nun vor allem Kohlenstoff, aber auch Kalium, Phosphor, Magnesium und andere Stoffe, wobei davon die meisten gebunden bleiben und nicht für die Pflanzen verfügbar sind.

Gewisse Schadstoffe, die sich in den Pflanzen befunden haben – etwa Antibiotika oder Pestizide – sind zerstört. Schwermetalle hingegen, die vor der Verkohlung in der Pflanze vorhanden waren, bleiben auch danach darin enthalten. Sie bleiben zwar gemäss der Agroscope-Studie in der Kohle gebunden und werden nicht an die Pflanzen abgegeben. Trotzdem soll eine Anreicherung von Schwermetallen im Boden grundsätzlich verhindert werden, weshalb das Ausgangsmaterial für die Herstellung von Pflanzenkohle möglichst arm an Schwermetallen sein sollte. Das heisst: Nicht jede Pflanzenkohle ist qualitativ gleich gut. Die Schweiz hat deshalb das Europäische Pflanzenkohle-Zertifikat «EBC Agro- Bio» als Standard für den Einsatz von Pflanzenkohle in der Landwirtschaft eingeführt. Was für die Landwirtschaft sinnvoll ist, gilt auch im Garten. Wer Pflanzenkohle kauft, sollte nur zertifizierte nehmen. Nicht zu empfehlen ist Grillkohle, da bei dieser die Herkunft des Materials sowie die Herstellungsart der Kohle oftmals unklar sind.

Pflanzenkohle lässt sich auch selbst herstellen. Viele Gärtnernde haben genug Häcksel oder Holz und möchten davon einen Teil selber verkohlen, um den Kreislauf zu schliessen. Am weitesten verbreitet ist die sogenannte Kontiki-Methode. Dabei wird in einer konischen Form – entweder einer Feuerschale oder einer Vertiefung in der Erde – ein Feuer entfacht. Wer jedoch mit offenem Feuer Pflanzenkohle herstellt, produziert immer auch noch andere, unerwünschte Emissionen. Zudem können bei diesem Prozess auch polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) entstehen, von denen einige Krebs erzeugen oder das Erbgut schädigen können. Mittlerweile gibt es bereits einige kleinere Pyrolyseöfen auf dem Markt, die professionell hergestellt wurden und das Holz sauber verkohlen. Auf manchen lässt sich gleichzeitig auch kochen.

Doch selbst bei korrekt produzierter Pflanzenkohle bleibt die Frage: Welches sind ihre Nachteile in den Gartenböden? Wie viel soll man beigeben? Wann ist genug? Stefan Baumann vom FiBL sagt, es gebe wenig Anhaltspunkte zu möglichen Schäden. Er weiss von Berichten, die den Rückgang der Anzahl an Bodenwürmern beschreiben – aber auch hierzu braucht es weitere Holz lässt sich mit professionell hergestellten Pyrolyseöfen auch im Hausgarten sauber verkohlen. Forschungen. Damit in der Schweiz das schwarze Pulver nicht unkontrolliert in die Böden eingearbeitet wird, reglementiert die 2024 in Kraft getretene überarbeitete Düngeverordnung auch alle «durch Pyrolyse oder Vergasung gewonnenen Materialien» in der Landwirtschaft. Darin wird unter anderem festgehalten, dass in einem Jahr maximal eine Tonne Pflanzenkohle pro Hektare und insgesamt nicht mehr als zehn Tonnen pro Hektare über 20 Jahre ausgebracht werden dürfen. Denn sicher ist: Pflanzenkohle hat viele positive Eigenschaften. Sie baut sich aber nicht ab. Ist sie einmal drin, bleibt sie es auch.