Welche besonderen Eigenschaften besitzt die Pflanzenkohle und wie kann man sie gewinnen? Pflanzenkohle ist der Definition nach ein Produkt, welches durch pyrolytisches Verkohlungsverfahren aus rein pflanzlichen Ausgangsstoffen hergestellt wird. Sie zeichnet sich durch ihre ökologische und nachhaltige Produktion aus. Von Pyrolyse spricht man, wenn Biomasse unter starker Einschränkung von Sauerstoff verkohlt. Die langkettigen Moleküle der pflanzlichen Zellen brechen dabei auf, wobei leicht flüchtige Bestandteile der Biomasse ausgasen, Wärme entsteht und die kohlenstoffhaltige Grundstruktur der Biomasse zurückbleibt. Mineralstoffe der ursprünglichen Biomasse werden dabei in den Poren und an der Oberfläche der Pflanzenkohle gebunden.
Pflanzenkohle zeichnet sich durch seine höchst poröse Struktur aus. Dabei ergibt sich eine enorme spezifische Oberfläche von teilweise mehr als 300 m² pro Gramm. Durch diese Eigenschaft ist es der Pflanzenkohle möglich, bis zur fünffachen Menge ihres Eigengewichtes an Wasser und den darin gelösten Stoffen aufzunehmen. Man spricht hier von der Adsorptionsfähigkeit der Pflanzenkohle, die wiederum unterschiedlich hoch sein kann, je nachdem welche Temperatur sich beim Pyrolysevorgang einstellt und welche Ausgangsbiomasse gewählt wird. Prinzipiell ist die Adsorptionsfähigkeit der Kohle am besten, wenn sie mit einer Temperatur zwischen 450 und 700 °C produziert wird.
Eine weitere vorteilhafte Eigenschaft der Pflanzenkohle ist ihre gute Kationenaustauschkapazität (KAK), die ebenfalls auf ihre Porosität zurückzuführen ist. Die KAK ist ein Maß der Bodenkunde und beschreibt die Fähigkeit positiv geladene Ionen an der Oberfläche zu speichern und diese daraufhin für Pflanzen und Mikroorganismen wieder verfügbar zu machen. Ein hoher KAK Wert sorgt dafür, dass weniger mineralische, aber auch organische Nährstoffe aus dem Boden ausgewaschen werden und führt dadurch zu einer höheren Nährstoffverfügbarkeit im Boden.
Doch es gibt noch weitere positive Eigenschaften der Pflanzenkohle, die zu einer Verbesserung des Bodens führen: Mischt man das Erdreich mit Pflanzenkohle, können das Wasserspeichervermögen und die Bodendurchlüftung deutlich verbessert werden. Durch die bessere Durchlüftung des Bodens, kann es gleichzeitig zu einer besseren Aktivität von Stickstoffbakterien kommen, wodurch der Austritt von klimaschädlichen Methan- und Lachgasemissionen reduziert werden kann.
Wie bereits beschrieben, bietet die Pflanzenkohle durch ihre Struktur verschiedenen Bodenbakterien einen geschützten Lebensraum, wodurch auch die Nährstoffumsetzung für Pflanzen gefördert wird. Die hohe Adsorptionsfähigkeit führt ebenfalls zu einer Speicherung toxischer Bodenstoffe (z. B. Schwermetalle) auf der spezifischen Oberfläche der Kohle. Diese werden dann von den Pflanzen nicht mehr aufgenommen, schützten sie dadurch und das Grundwasser wird dabei ebenfalls vor Kontaminationen durch toxische Stoffe bewahrt.
Da Pflanzenkohle zum überwiegendem Teil aus reinem Kohlenstoff besteht, kann dieser von Mikroorganismen nicht oder nur sehr schwer abgebaut werden. Wenn Pflanzenkohle nun in den Boden eingearbeitet wird, bleibt ein Anteil von über 80 % des Kohlenstoffgehalts für mehr als 1000 Jahre stabil. In der im Amazonasgebiet entdeckten Terra Preta findet sich der Beweis für die lange Haltbarkeit des Kohlenstoffes, denn in ihr wurde auch noch nach über 2500 Jahren der Pflanzenkohleanteil im Boden nachgewiesen. Diese hohe Beständigkeit der Pflanzenkohle führt dazu, dass das von der Pflanze aufgenommen CO₂ langfristig der Atmosphäre entzogen wird und dadurch imstande ist, den Klimawandel abzubremsen.
Ein weiteres Potenzial der Kohlenstoffsequestrierung befindet sich im Pyrolyseverfahren selbst: Biomasse verschwelt hierbei zu 40 % zu reiner Pflanzenkohle, das heißt, dass der Kohlenstoff der Biomasse nicht gänzlich in CO₂ umgewandelt wird und in die Atmosphäre gelangt, sondern eben ein Großteil des Kohlenstoffs in der Pflanzenkohle gebunden bleibt. Auch das kann sich klimapositiv auswirken.
Wird die Pflanzenkohle in den Boden eingebracht, bleibt dieser über Jahrtausende stabil, zudem wird der Kohlenstoff der Pflanzenkohle und somit dem Kohlenstoffzyklus entzogen, da er weder durch Verbrennung noch durch Verrottung zu CO₂ oder CH4 (Methan) umgewandelt wird.
Seit dem 7.1.2020 ist eine neue EU Verordnung in Kraft getreten. Die EG-Bio Verordnung wurde angepasst und Pflanzenkohle offiziell als Bodenverbesserer zugelassen. EBC-Pflanzenkohle (Premium-Qualität mit PAK < 4 mg/kg) kann nun in allen EU-Ländern offiziell im Biolandbau eingesetzt werden. Die Zulassung für die konventionelle Landwirtschaft in Deutschland ist damit nur noch eine Formsache. Jedoch ist die Anwendung in der Tierfütterung weiterhin nicht gedeckt und die Behandlung von Gülle liegt im Graubereich.
