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Produktion von Aminosäuren im Biofilm an Pflanzenkohle bei der anaeroben Vergärung

Biochar, welche bei 800 °C aus Abfallholz pyrolysiert wurde, hatte für die Unterstützung von mikrobiologischen Synthesewegen zur Herstellung aromatischer Aminosäuren aus Ammonium-Stickstoff optimale Eigenschaften. Insbesondere die hohe Elektronen-Akzeptor-Kapazität einer solchen Biochar förderte die Produktion von jenen Aminosäuren, welche sich als pflanzliche Biostimulantien eignen. Das Upcycling von Ammoniak (NH3) aus Abfällen zu Aminosäuren und abgeleiteten pflanzlichen Biostimulantien stellt einen vielversprechenden Ansatz zur Förderung einer nachhaltigen Landwirtschaft und zur Abschwächung der durch bioaktive Stickstoff-Emissionen verursachten Klimaveränderungen dar.

Zitat:

Tang, Y. et al.: Waste Nitrogen Upcycling to Amino Acids during AnaerobicFermentation on Biochar: An Active Strategy for Regulating Metabolic Reducing Power. Environ. Sci. Technol. 2024, 58, 20060−20072.

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Review-Artikel über den Einfluss von Biochar als Zuschlagsstoff zu Zementprodukten

In dieser Übersichtsarbeit werden Faktoren, die die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Biochar beeinflussen, und deren Optimierungsmethoden sowie der Einfluss der Biochar-Zugabe auf verschiedene Zementkomposite und deren potenzielle Anwendungen analysiert. Darüber hinaus werden die jüngsten Fortschritte im Bereich des maschinellen Lernens zur Vorhersage der Eigenschaften von Verbundwerkstoffen und der umweltökonomischen Auswirkungen von Materialien überprüft. Die Fortschritte und Herausforderungen bei BC-Zement-Verbundwerkstoffen werden erörtert und mögliche Explorationsrichtungen aufgezeigt. Es wird angeregt, die lokalen Bedingungen für passende Kommerzialisierungspfade zu erforschen und Modelle des maschinellen Lernens zur Leistungsvorhersage und Lebenszyklusanalyse zu entwickeln, um so die breite Anwendung von Biochar in der Industrie und im Bauwesen zu fördern.

Zitat:

Ye, P., Guo, B., Qin, H. et al. The state-of-the-art review on biochar as green additives in cementitious composites: performance, applications, machine learning predictions, and environmental and economic implications. Biochar 7, 21 (2025). https://doi.org/10.1007/s42773-024-00423-1

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Biochar reduziert Methan-Ausstoß von Wiederkäuern

Der Artikel beschreibt die Entwicklung und in-vitro-Testung eines Pflanzenkohle-basierenden Präparates durch die Pyrolyse eines Gemisches aus Weizenstroh, Aluminiumsilikaten, Eisensulfat und Zinkoxid bei 600 °C mit nachfolgender Aktivierung durch Essigsäure, Propionsäure und Kaliumnitrat.

Das Präparat wies eine große Oberfläche und hohe Konzentrationen an freien Radikalen und sauerstoffhaltigen Bindungen auf. Eine Beimischung von 6,0 % (Trockenmasse) zu einem Grasheu-Substrat reduzierten die kumulierten Gas- und Methanproduktionen nach 48 Stunden um 12,7 % bzw. 29,3 %.

Zitat:

Tahery, S., Parra, M.C., Munroe, P. et al. Developing an activated biochar-mineral supplement for reducing methane formation in anaerobic fermentation. Biochar 7, 26 (2025). https://doi.org/10.1007/s42773-024-00403-5

Foto: pixabay.com Christina9999

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Österreich: Neues Syncraft-Rückwärtskraftwerk in Ostösterreich eröffnet

Ende Oktober wurde in Gänserndorf, Niederösterreich, ein neues Rückwärtskraftwerk feierlich eingeweiht. Nach neun Monaten Bauzeit erstrahlt die SYNCRAFT-Anlage des Typs 500 nun in vollem Glanz. Hier wird regionales Waldrestholz verwendet, um erneuerbare Energien in Form von Strom, Wärme und grünem Kohlenstoff zu erzeugen. Die Anlage speist 500 kW Elektrizität ins öffentliche Netz, liefert 750 kW Wärme für das Fernwärmenetz und produziert Biochar.

Die grüne Kohle, die dabei entsteht, speichert 30 Prozent des ursprünglichen CO2, das im Holz enthalten war. Sie kommt in der Metallurgie oder in Baumaterialien zum Einsatz. Bei einer kohlenstofferhaltenden Anwendung wird eine langfristige CO2-Senke geschaffen. Rückwärtskraftwerke funktionieren dadurch nicht nur klimaneutral, sondern entziehen der Atmosphäre aktiv CO2, indem sie Biochar / grünen Kohlenstoff produzieren.

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Namibia: Biochar-Produktion aus invasiven Wildpflanzen

Auf Kulturland vordringende Büsche stellen in Namiba eine Gefahr für Millionen Hektar Weideland dar. Für das Vordringen werden Klimawandel, die Abholzung großer Bäume und das durch Wilderei dezimierte Vorkommen großer Säugetiere verantwortlich gemacht. Die Verwendung dieses Pflanzenmaterials für die Produktion von Biochar / Pflanzenkohle soll erstmals ab 2025 in einer Anlage mit einer Produktionskapazität von 1000 Jahrestonnen realisiert werden. Die gewonnene Biochar soll der Sanierung degradierter sandiger Böden und dem Verkauf von Carbon Credits dienen. Dieser ersten Produktionsanlage sollen bis Ende des Jahrzehnts noch über 100 weitere folgen.

Foto: Les Chatfield auf flickr

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Indien: Einsatz von Biochar in der Stahlproduktion

Tata Steel ist der erste indische Stahlhersteller, der Biochar / Pflanzenkohle als teilweisen Ersatz für fossile Brennstoffe eingeführt hat, was einen wichtigen Schritt in Richtung Nachhaltigkeit darstellt. Beginnend mit einem Versuch im Januar 2023 hat das Unternehmen in seinem Werk in Jamshedpur rund 30.000 Tonnen fossile Brennstoffe durch Pflanzenkohle ersetzt. Es wird erwartet, dass durch diese Umstellung jährlich mehr als 50.000 Tonnen CO2-Emissionen eingespart und gleichzeitig die Energieeffizienz gesteigert wird, indem ein Teil der Kohlestaubinjektion ersetzt wird. Dieser Ansatz, der erfolgreich in Hochöfen mit mehr als 3.000 m³ und einer Produktion von 9.000 Tonnen pro Tag angewendet wird, ist ein globaler Fortschritt in der Stahlerzeugung.

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Brasilien: Nespresso verbessert den Kaffeeanbau mit Pflanzenkohle

Die Biochar-Pilotprojekte von Nespresso verfolgen unterschiedliche Ansätze: ein Pilotprojekt arbeitet mit NetZero, einem Produzenten für Pflanzenkohle / Biochar, zusammen. Bei einem anderen ist DSS involviert, ein Unternehmen, das tragbare Pyrolyseure anbietet, mit denen landwirtschaftliche Abfälle vor Ort in Biochar umgewandelt werden können. Im dritten Pilotprojekt geht es um den direkten Vertrieb von vorproduzierter Biochar an die Kaffeefarmen.

Diese Initiativen erstrecken sich über 60 Produzenten, die alle Teil des AAA Sustainable QualityTM-Programms von Nespresso sind. Diese Farmen wurden aufgrund ihrer vorbildlichen Praktiken und Führungsqualitäten ausgewählt. Durch die Ausrichtung auf einflussreiche Produzenten zielt Nespresso darauf ab, Welleneffekte in den landwirtschaftlichen Gemeinschaften zu erzeugen, die Praktikabilität des Biochar-Einsatzes zu demonstrieren und eine breitere Akzeptanz zu fördern.

Dennoch bleibt die Skalierbarkeit eine Herausforderung. Wie bei vielen Biocharprojekten in Lateinamerika ist das Erreichen der wirtschaftlichen Tragfähigkeit – also die Sicherstellung, dass Biochar für die Landwirte sowohl verfügbar als auch nachhaltig ist – noch ein Stück Arbeit. Wenn diese Modelle jedoch erfolgreich sind, könnten sie angepasst und in verschiedenen Regionen mit unterschiedlichen landwirtschaftlichen Bedürfnissen umgesetzt werden.

Die sauren, oft nährstoffarmen Böden in Brasilien bieten ein ideales Umfeld, um die Wirksamkeit der Pflanzenkohle zu testen. Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend. Landwirte, die Pflanzenkohle verwenden, berichten von einer verbesserten Bodengesundheit, einer geringeren Abhängigkeit von synthetischen Düngemitteln und einer verbesserten Wasserspeicherung.

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Kanada: Kompost aus Alpaka-Wollabfällen und Pflanzenkohle

Wollabfälle, die bei der Schur von Alpakas anfallen, haben eine andere Zusammensetzung als Schafwollabfälle und können daher nicht für Produkte eingesetzt werden, für die heimische Schafwollabfälle geeignet sind. Forscherinnen und Forscher der Universität Waterloo / CDN haben eine Kompostierungssystem entwickelt, das die Alpake-Wollabfälle gemeinsam mit Alpaka-Mist und Pflanzenkohle aus lokalen Biomasse-Abfällen zu einem hochwertigen Kompost für den landwirtschaftlichen Einsatz umwandelt.

Foto: Lewis Clarke auf https://www.geograph.org.uk/photo/4536079

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Globaler Biochar-Marktbericht – mit Ausblick bis 2030

Dieser Marktbericht stammt zwar aus den USA zum Stand 11/2023, versucht aber einen globalen Überblick zu geben. Die globale Biochar-Marktgröße wurde für 2023 mit USD 542 Mio. und für 2024 mit USD 615 Mio. geschätzt. Für die weitere Marktentwicklung werden bis 2030 jährliche Zunahmen von ca. 14 % für realistisch gehalten. Nordamerika wird als marktdominierend mit 58 % Marktanteil am Umsatz (market revenue share) und 80 % der großen und mittelgroßen Produzenten angesehen. Der landwirtschaftliche Einsatz von Biochar dominiert mit einem Anteil von 77 %. Unter den Technologiesegmenten wird Pyrolyse mit 65 % als am wichtigsten angesehen, mit kleineren Anteilen für Vergaser- und hydrothermale Karbonisierungstechnologien.