Kategorie: Publikationen

Nitratkontamination im Wasser ist ein globales Problem, aber modifizierte Biochar aus Raps-Stängel bietet eine nachhaltige und kostengünstige Lösung zur Nitratentfernung.

Der Zeitpunkt der chemischen Modifikation ist der wichtigste Faktor, um Biochar zu einem effektiven Adsorbens zu machen. Die Modifikation der Biochar mit Aluminium nach dem ersten Erhitzungsprozess erzeugt die beste Struktur und Chemie zum Binden von Nitrat. Nicht-lineare machine-learning-Modelle können vorhersagen, wie gut die Biochar das Wasser unter verschiedenen Bedingungen reinigen wird. Die effektivste Biochar kann mehrfach wiederverwendet werden und behält den Großteil ihrer Reinigungsfähigkeit.

Zitat:

Hafshejani L.D. & Saeidinia M.: Integrating chemical modification pathways and machine learning for optimization of nitrate removal by rapeseed (Brassica napus L.) biochar. Scientific Reports (2025).

Die nicht zuletzt seitens der EU vorangetriebenen Bemühungen, einen homogenisierten Markt für CO2-Zertifikate für die Entfernung von CO2 aus der Atmosphäre oder aus Abgasen zu etablieren, hat bezüglich Biochar Diskussionen über die verlässlichsten Berechnungsmethoden des im Boden verbleibenden Kohlenstoffs angeheizt. Gegenwärtig stehen zwei Verfahren zur Diskussion:

a) ein algorithmen-getriebenes Verfahren bezieht Biochar-Charakteristika sowie Boden- und Umweltparameter für die Dauerhaftigkeit des Kohlenstoffs im Boden ein,

b) ein aus der Charakterisierung fossiler Kohle übernommenes Verfahren bestimmt durch Reflexionsmessungen den Inertinit-Anteil, der als sehr langfristig stabil und vollständig abbauresistent angesehen wird.

Während in den aktuellen Verhandlungen für die CRCF-Methodik derzeit beide Verfahren noch als gleichwertig angesehen werden, argumentieren Schmidt et al. für die Präferenz einer algorithmischen Berechnungsmethode für die Dauerhaftigkeit des Biochar-Kohlenstoffs im Boden. Sie sehen die Unterschiede zwischen einer fossilen Kohle und einer den variablen (abbauenden ebenso wie stabilisierenden) Bodenbedingungen ausgesetzten Biochar als zu gravierend an, als dass die beiden Verfahren der C-Permanenz-Bewertung als gleichwertig angesehen werden können. Sie empfehlen Vorsicht bei der Festsetzung von Standards und schlagen die Verbesserung von Biochar-Abbaumodellen mit ausreichenden Sicherheitsmargen unter konservativen Annahmen vor. Allerdings gehen die AutorInnen kaum auf die bereits existierenden Vorschläge in diese Richtung ein und diskutieren nicht die möglichen Auswirkungen auf den freiwilligen Kohlenstoff-Markt und auf die CRCF-Verordnung.

Zitat:

Schmidt, H.-P. et al.: Biochar Permanence—A Policy Commentary. Global Change Biology Bioenergy 17(12), e70092, 2025.

Diese globale Marktstudie wurde von der belgischen Entwicklungsagentur (ENABEL) im Rahmen des VABICUI-Programms in Auftrag gegeben. Ziel war es, einen umfassenden Überblick über den Biochar-Sektor und insbesondere die Markttrends zu geben, um potenzielle Investoren zu informieren und Investitionen in Biocharprojekte insgesamt zu fördern (Schwerpunkt Elfenbeinküste und Westafrika). Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden in 4 separaten Ergebnissen (auf Französisch) präsentiert, die jeweils einen spezifischen Aspekt der Analyse abzielten: 1. Überprüfung der Methoden und Technologien der Biocharproduktion 2. Analyse des globalen Angebots und der Nachfrage nach Biochar 3. Analyse des Biocharmarktes 4. Chancen und Risiken für die Entwicklung des Biocharsektors in der Elfenbeinküste. Dieses Dokument ist eine übersetzte Zusammenfassung der Ergebnisse 2 & 3 für Branchenakteure und potenzielle Investoren als Überblick über die Marktchancen und Risiken für den Biochar-Sektor.

Das ist das Biokohlenparadoxon: Eine technisch machbare Lösung mit enormem Potenzial für Kohlenstoffspeicherung, Bodengesundheit und Abfallmanagement bleibt kommerziell stagnierend. Die Hauptbeschränkungen sind nicht technologisch, sondern ein tiefgreifendes und miteinander verbundenes Versagen von Marktstrukturen, Wirtschaftsmodellen und politischer Koordination.

Kohlenstoff-Marktversagen: Eine Vertrauenskrise der Anleger lähmt den Kohlenstoffmarkt für Biokohle, getrieben durch unklare Standardregeln und wissenschaftliche Debatten über deren Dauerhaftigkeit, wodurch der Vermögenswert schwierig zu bewerten ist.

Hohe Investitionskosten (CAPEX) bedeuten, dass das einzige tragfähige Geschäftsmodell das Revenue Stacking ist – also die Kombination von Einnahmen aus CO2-Gutschriften, physischen Biochar-Verkäufen, Co-Produktion von Energie und Abfallgebühren.

Dieses Geschäftsmodell wird durch institutionelle Fragmentierung oder politische Silos gelähmt. Da die Vorteile von Biochar mehreren Sektoren (Landwirtschaft, Energie, Klima, Abfallwirtschaft) zugutekommt, ist es eine Technologie, die oft als Querschnittsmaterie betrachtet wird, für die sich kein Sektor primär zuständig fühlt.

Als Lösung wird bessere Integration angesehen: Der Weg nach vorne ist keine neue Technologie, sondern strukturelle Veränderungen: Durch die Nutzung von Aggregator-Geschäftsmodellen und einer gesamtstaatlichen Politik, um Biochar systematisch in bestehende Rahmenwerke zu integrieren.

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Bodenproben als Berechnungsbasis für CO₂-Zertifikate können fehlerhafte Resultate liefern. Ein Feldtest ergab, dass eine Probenahmemethodik die Menge des hinzugefügten Biochar-Kohlenstoffs um bis zu 6,9 t/ha überschätzte, was die Methode für die quantitative Bestimmung „ungeeignet“ machte.

Biochar mischt sich als Feststoff nicht gleichmäßig mit Boden (einem anderen Feststoff). Eine zu kleine Stichprobe zur Analyse ergibt ein zufälliges Ergebnis, keinen genauen Durchschnitt.

Die methodischen Vorschriften für die Probenahmen sind offenbar nicht zuverlässig: Das EU-REDII-IR, das Bodenproben für Biochar vorschreibt, basiert auf einer wissenschaftlich fehlerhaften Methode, die Unsicherheit und hohe Kosten für Landwirte und Produzenten schafft.

Die Studie empfiehlt daher, die Berechnung von carbon credits durch Biochar nicht auf Bodenbeprobungen zu basieren. Eine genauere Methode würde darin bestehen, (1) Biochar vor der Anwendung genau zu charakterisieren und zu zertifizieren, um den genauen Kohlenstoffgehalt zu kennen, und (2) ein Audit zu nutzen, um zu beweisen, dass die Biochar tatsächlich in den Boden eingebracht worden ist.

Zitat:

Chiaramonti, D., Lotti, G., Tozzi, F., Casini, D., Vaccari, F. P., Sanei, H., Luconi, M., & Buffi, M. (2026). Is soil sampling appropriate for quantitative carbon accounting for biochar? An experimental investigation to assess soil carbon accumulation. Biomass and Bioenergy, 205, 108537.

Foto: flickr.com

Diese Studie untersuchte 8 Anwendungsszenarien von Biochar, welche für die Schweizer Landwirtschaft typisch sind, welche aber auch Relevanz für die österreichische Landwirtschaft haben:

(1) Biochar in Tiereinstreu gemischt (entsprechend 1 % des Futters, m/m)

(2) Biochar in Tiereinstreu gemischt (10 % des Strohvolumen)

(3) Biochar als Schwimmschicht in der Güllelagerung als Beispiel für ein innovatives Wirtschaftsdünger-Management

(4) Direkte Biochar-Anwendung auf Boden (1000 kg/ha) 

(5) Direkte Biochar-Anwendung auf den Boden (5000 kg/ha)

(6) Kombination der Szenarien 1, 3 und 4

(7) Kombination der Szenarien 2, 3 und 5

(8) Kombination der Szenarien 1 und 4

Diese Ökobilanzstudie zeigt, dass im gesamten Lebenszyklus von Biochar / Pflanzenkohle (Produktion, Kaskaden-nutzung und C-Sequestrierung) die C-Sequestrierung den bei weitem wichtigsten Klimaschutzfaktor darstellt. Der positive Effekt der C-Sequestrierung aufgrund der Applikation von Biochar in den Boden fällt in allen untersuchten Szenarien (ausgenommen Szenario 3) über 50-mal stärker ins Gewicht als die modellierten Änderungen der direkten Feld- und Tieremissionen im ersten Jahr nach der Applikation. Biochar zeigt jedoch auch in den Folgejahren noch Wirkung im Boden und trägt daher weiter zur Abmilderung der unerwünschten Nebeneffekte der Landwirtschaft bei, z. B. durch die Reduktion der Nitratauswaschung.

Feldversuche in verschiedenen Trockengebieten haben gezeigt, dass eine Kombination von Biochar im Boden und Blattanwendung von verdünnter Salicylsäure die Toleranz gegen Trockenperioden und Bodenversalzung und somit den Ertrag von Kulturpflanzen und die Qualität von Früchten erhöht.

Da Salicylsäure ein kostengünstiges Pflanzenhormon ist, das extern angewendet werden kann, ergänzt es andere Methoden zur Pflanzenverbesserung.

Zitat:

Tadayon, M.S., Mousavi, S.M. & Hosseini, S.M. Salicylic Acid and Biochar-Biofertilizer Improve Soil Fertility, Drought Tolerance, and Fig Yield in a Semi-Arid Region. J. Soil Sci. Plant Nutr. 25, 7496–7510 (2025)

Foto: freepik.com

Das Mischen von Flugasche mit Maisstängeln zur Biochar-Erzeugung mittels Pyrolyse steigerte die Biochar-Ausbeute um 54 % und die Kohlenstoffbindung um 6,8 %.

SiO2, Al2O3 und andere Bestandteile der Flugasche lösten sich weiterhin bei hohen Temperaturen auf und reagierten mit Kohlenstoff in Biochar, was die Bildung von aromatischem Kohlenstoff förderte und eine physikalische Schutzschicht bildete, um die Oxidation von Biokohle zu verhindern, wodurch die chemische und thermische Stabilität der Biokohle verbessert wurde. Hohe Temperaturen und mineralische Wechselwirkungen trugen ebenfalls zur Bildung hoher aromatischer Struktur (H:C<0,4) bei und verbesserten die spezifische Oberfläche und die thermische Stabilität von Biokohle erheblich.

Zitat:

Li, G., Ye, R., Wu, S., Liu, X., Huang, M., Guo, J., Gao, Y., Chen, W., & Ma, Y. (2025). Fly ash-doped biochar fabricated by pyrolysis and hydrothermal strategies: characteristics and potentialities of carbon sequestration. Carbon Research, 4(23).

Der Review-Artikel fasst neuere Literatur über Biochar zusammen, wenn nach der Pyrolyse verschiedene Modifikationsschritte zur anwendungsspezifischen Optimierung der Biochar-Eigenschaften angewendet werden. Die untersuchten Wirkungen fokussieren auf Nährstoff-Ungleichgewichte im Boden, Bodenversauerung und -versalzung sowie Treibhausgas-Emissionen des Bodens.

Insbesondere wird auf die Schadstoffsorption im Boden eingegangen, wobei sowohl Spurenelemente als auch organische Schadstoffe berücksichtigt werden. Die besprochenen Biochar-Modifikationen beziehen sich auf konventionelle chemische und physikalische Aktivierungsmethoden und Kombinationen mit Kompost, beziehen aber auch innovative Verfahren wie Chitosan-Kombinationen ein.

Zitat:

Pokharel, U.;   Neelgund, G.;   Ray, R.L.;   Balan, V.;   Kumar, S. (2025):    Biochar   for   Soil   Amendment:   Applications,   Benefits,   and   Environmental      Impacts.      Bioengineering 12, 1137.

Besiedlung und Überleben sind mit herkömmlichem Beton vergleichbar

Der zunehmende Einsatz konventionellen Betons für künstliche Meeresstrukturen (wie Meeresmauern) führt zu einem Umweltproblem namens „Ozeanausbreitung“ und steht im Zusammenhang mit der zunehmenden Zahl störender Arten in marinen Ökosystemen wie Quallen. Wissenschaftler testeten ein nachhaltigeres Baumaterial für den maritimen Gebrauch: Beton gemischt mit Biochar. Dies wird als vielversprechender Weg angesehen, den CO2-Fußabdruck der Bauindustrie zu verringern.

Der Biochar-basierte Beton als nachhaltige Alternative für gebaute Strukturen im Meer bevorzugte nicht die lästige Qualle Chrysaora hysoscella gegenüber herkömmlichem Beton. Die Überlebensraten von Polypen sowie Larvenbesiedlungen und waren statistisch über alle Materialtypen hinweg vergleichbar, was die Verwendung des Biochar-Betons unterstützte, ohne die Gefahr von Quallenblüten zu erhöhen

Zitat:

Piccardo, M., Motta, G., Vellani, V., Avian, M., Rogelja, M., & Bevilacqua, S. (2026). Can nuisance species profit from new materials for marine artificial structures? A pilot study on settlement of Chrysaora hysoscella on biochar-based concrete. Marine Environmental Research, 213, 107623.