72. Symposium des ANS e.V.

Biokohle - Klimaretter oder Mogelpackung? First INTERREG NSR Biochar conference am 5. & 6. Oktober 2011, Berlin

Der Klimawandel ist sicher eine der größten ökologischen Herausforderungen der Menschheit, da er mittlerweile offensichtlich die Lebensgrundlage für zukünftige Generationen gefährdet. Auf Grund der globalen Betroffenheit ist hier die gesamte Weltgemeinschaft aufgefordert, kurzfristig und gemeinsam Gegen- und Schutzmaßnahmen einzuleiten und umzusetzen.

Maßnahmen des Klimaschutzes zielen u.a. darauf ab, den Anstieg der CO2-Konzentration in der Erdatmosphäre zu bremsen. Dies erfolgt z.B. durch die verstärkte Nutzung regenerativer Energiequellen wie Sonnenenergie, Wind- und Wasserkraft sowie Biomasse.

Einen darüber hinaus gehenden Ansatz zum Klimaschutz stellt die Erzeugung und Nutzung von Biokohle dar. Das Prinzip ist einfach: Im natürlichen Kohlenstoffkreislauf befindliche Biomasse wird durch technisch gesteuerte Carbonisierungsprozesse innerhalb weniger Minuten bis einigen Stunden in kohleähnliche Produkte umgewandelt. Als Carbonisierungstechniken werden derzeit insbesondere die Pyrolyse, aber auch die Hydrothermale Carbonisierung (HTC) untersucht und weiter entwickelt.

Die erzeugte Biokohle kann entweder energetisch genutzt oder zur Kohlenstoff-Sequestrierung, d.h. zur langfristigen Entnahme aus dem natürlichen C-Kreislauf, eingesetzt werden. Bei der energetischen Nutzung werden fossile Energieträger substituiert, wodurch nahezu kein zusätzlicher Kohlenstoff in die Atmosphäre gelangt. Eine weitere Strategie stellt die Nutzung von Biokohle als Bodenverbesserer dar. Neben der C-Senke durch die langfristige Ablagerung der Biokohle im Boden wurden dabei auch positive Effekte auf die Bodenfruchtbarkeit im Hinblick auf den Wasser- und Nährstoffhaushalt beobachtet (z.B. das Phänomen der Terra Preta) und z.T. auch schon wissenschaftlich nachgewiesen. In diesem Themenbereich bestehen derzeit noch zahlreiche offene Fragestellungen, die in den kommenden Jahren durch wissenschaftliche Arbeiten weitergehend aufgeklärt werden müssen.

Ziel des 72. Symposiums des ANS e.V. war, hier einen Beitrag zu leisten und internationalen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern die Gelegenheit zu bieten, ihre aktuellen Forschungsergebnisse vorzustellen. Andererseits sollte der internationalen Fachöffentlichkeit die Möglichkeit zu einer umfassenden Information und Diskussion über den gesamten Themenbereich zu geben, wobei insbesondere auch die Risiken und Chancen für die Abfallwirtschaft betrachtet werden sollten.

Im Folgenden werden die wesentlichen Inhalte der einzelnen Beiträge des Symposiums kurz skizziert:
 
 
Hinweise: Die Vorträge stehen nicht zur Weitergabe zur Verfügung, dürfen nicht ohne Zustimmung des Referenten veröffentlicht werden (insbesondere im Internet) und es gilt das gesprochene Wort.
Die Vortragsunterlagen stehen Ihnen teilweise als Download kostenlos zur Verfügung.
 

Begrüßung
Nach einer kurzen Begrüßung der ca. 220 Teilnehmer und Einführung in das Thema durch Prof. Dr. Rainer Wallmann und Prof. Dr. Rob van Haren hielten folgende Referenten im Verlauf der Tagung ihre Vorträge.
 
 
 
72nd ANS Symposium on October 5th and 6th 2011 in the Botanical Garden Berlin

„Biochar – Climate saviour or bluff package?"

Brief summary of the presentations
Welcome
After a brief address of welcome and an introduction by Prof. Dr. Rainer Wallmann and Prof. Dr. Rob van Haren, the following speakers presented their papers during the symposium:





Prof. Dr. Anders Levermann

Klimawandel und Klimaschutz - Aktuelle Sachstandsanalyse

Herr Levermann zeigte die globale Entwicklung des Klimas und dessen Auswirkung auf verschiedene Klimaereignisse wie Hitzewellen und Wirbelstürme anhand von Daten aus den vergangenen 150 Jahren. Er erläuterte Zusammenhänge zwischen den sich gegenseitig verstärkenden Effekten der globalen Erwärmung. Um die globale Erwärmung bis zum Jahr 2100 auf 2 °C gegenüber 1990 zu begrenzen, dürften insgesamt nicht mehr als 1012 t CO2
 
Climate change and climate protection – Analysis of current state
 
On the basis of data from the last 150 years Mr. Levermann showed the global development of the climate and its effects on various climate events such as heat waves and hurricanes. He explained the relations between the mutually reinforcing effects of global warming. In order to limit the global warming to 2 °C until the year 2100 compared to 1990, a total of no more than 1012 t CO2 should be emitted. Of this amount already 33% have been released in the year 2000 to 2009.

Dr. Oliver Bens

Perspektiven zur Definition standorttypischer Humusgehalte in Böden

Herr Bens berichtete über die Bedeutung von Humus und das Ziel, die Humusanreicherung in Böden gesetzlich voranzutreiben. Obwohl dieses Ziel sektorübergreifend akzeptiert und begrüßt wird, besteht noch sehr viel Definitionsbedarf, z.B. bezüglich optimaler und standorttypischer Humusgehalte. Auch gelang es in Deutschland bislang nicht, eine umfassende Kohlenstoffinventur in den Böden regelmäßig vorzunehmen, da hier geeignete Untersuchungsmethoden fehlen. Hauptgrund für die Probleme ist dabei die Fülle von Prozessen, die auf die Bodeneigenschaften einwirken.
 

Perspectives to define site specific humus contents of soils

Mr. Bens reported on the significance of humus and the target to support humus accumulation in soils through a respective legislation. However, even though this target is widely accepted and highly welcome in many sectors, there is still a high demand for specification, e.g. with regard to site-specific optimum humus contents. Until now a comprehensive carbon inventory in the soils on a regular basis does not exist in Germany since there is still a lack of appropriate methods of investigation. Main reason for this shortcoming is the depth of processes which influence soil characteristics.
 
Bei Interesse am Vortrag, setzen Sie sich bitte mit dem Referenten in Verbindung.
 
Bruno Glaser
Prof. Dr. Bruno Glaser

Möglichkeiten und Grenzen von Biokohle zur Bodenverbesserung und C-Sequestrierung

Herr Glaser stellte zunächst die von seiner Arbeitgruppe verwendete Definition von Biokohle und anschließend die Vorteile des Einsatzes von Biokohle nach dem Vorbild der „Terra Preta do Indio" in landwirtschaftlichen Böden vor. Hierfür zeigte er Messergebnisse und Bilder aus Labor- und Feldversuchen u. a. in Brandenburg. Wichtig ist, dass die Nährstoffe der Biokohle noch hinzugefügt werden müssen, z.B. durch „Aufladung" mit Kompost. Neben zahlreichen vielversprechenden Ergebnissen bestehen derzeit mindestens noch ebenso viele offene Fragen, z.B. betreffs einer einheitlichen Definition von Biokohle, der Stabilität der Biokohle im Boden, der Diversität sich ansiedelnder Mikroorganismen, toxikologische Fragestellungen usw. CCS als alternative Sequestrierung sei der Biokohle unterlegen, da das Verfahren eine schlechtere Energiebilanz aufweist.
 

Opportunities and limits of biochar for soil improvement and carbon sequestration

Mr. Glaser presented the definition of biochar supported by his working group and the advantages of biochar utilization on agricultural soils according to the „Terra Preta do Indio", showing results and figures from field and laboratory trials in Brandenburg and other locations. It is important to know that the nutrients have to be added to the biochar, e.g. by "charging” it with compost. Apart from many promising results there still remain at least as many open questions with regard to a uniform definition of biochar, the stability of biochar in soils, the diversity of microorganisms to be established, toxicological questions etc. CCS as an alternative sequestration is inferior to biochar since the process has a worse energy balance.
 
Dr. Mirjam Helfrich

Biokohle in der Landwirtschaft - Potenzial und mögliche Einschränkungen als Bodenverbesserer und zur Kohlenstoffsequestrierung

Frau Helfrich sprach über den Einsatz verschiedener Biokohlen als Bodenverbesserungsmittel. Da es zum Einsatz von HTC-Kohle erst sehr wenige Untersuchungen gibt, lässt sich diese Praxis kaum mit dem Einsatz von Pflanzenkohle vergleichen. Aufgrund der bisherigen Daten ist Pflanzenkohle länger im Boden haltbar als HTC-Kohle und diese ist wiederum stabiler als Biomasse. Es wurde deutlich, dass der pH-Wert der Biokohle von großer Bedeutung für die Nährstoffverfügbarkeit ist. Vorbehandelte Biokohle eignet sich als Bodenverbesserer. Biokohle ohne Vorbehandlung in den Boden einzubringen ist für die Pflanzen und Bodenlebewesen eher schädlich. Eine komplette Bilanzierung der HTC ist dringend notwendig.

Biochar in agriculture - potentials and limitations as soil improving agent and for carbon sequestration

Mrs. Helfrich reported on the utilization of different biochars as soil improving agents. Since there are very few investigations on the utilization of HTC coal yet, this can hardly be compared to the use of plant coal. On the basis of the data that exist so far, plant coal lasts longer in soils than HTC coal while HTC coal is more stable than biomass. It became clear that the pH value of biochar is of high importance for the availability of nutrients. Pre-treated biochar is more suitable as soil improving agent. To apply biochar without pre-treatment to the soil is rather harmful to plants and soil biota. A complete balancing of the HTC is imperative.
 
Hans-Walter Schneichel

Düngemittelrechtliche Aspekte des Einsatzes von Biokohle in Böden

Herr Schneichel stellte das Düngemittelrecht als letzte „filternde Einheit" vor der Einbringung von Substanzen in den Boden vor. Nach einer Einführung in die Geschichte, den Zweck und einige Definitionen des Düngerechts zeigte er, dass von den verschiedensten Pflanzen- und Biokohlen in Deutschland zur Zeit nur Holzkohle aus chemisch unbehandeltem Holz als Bodenverbesserer bzw. als Bestandteil von Kultursubstraten inkl. hergestellten Oberbodenmaterialien zulässig ist. Änderungen und Weiterentwicklungen düngerechtlicher Bestimmungen seinen nach Maßgabe bestimmter Voraussetzungen jedoch immer möglich.
 
Legal aspects of fertilizing when applying biochar to soils
 
Mr. Schneichel introduced the fertilizer legislation as the last „filter" before bringing in substances into the soil. After an introduction into history, purpose and definition of the fertilizer law, he showed that of the various plant chars and biochars only charcoal from chemically untreated wood is allowed as soil improver or component of culture media, including manufactured top soil material, in Germany at the moment. However, provided that certain requirements are met, changes and further developments in fertilizer legislation are always possible.
 
Romke Postma

Einsatz von Biokohle im Boden: erwartete Effekte und erste Ergebnisse aus Feldversuchen

Herr Postma sprach zunächst über die Bedeutung von Humus für den Boden und über die Gefahren bei dessen Verlust. Anschließend stellte er die Einflüsse verschiedener Pyrolyseparameter auf die Kationenaustauschkapazität von Biokohlen aus verschiedenen Ausgangsmaterialen dar und zeigte erste Ergebnisse aus Feldversuchen in den Niederlanden.

Biochar addition to soil: expected effects and preliminary results of field experiments in the Netherlands

Mr. Postma started his presentation with explanations about the significance of humus for the soil and the dangers of humus loss. Then he showed the impact of different pyrolysis parameters on the cation exchange capacity of biochars of different parent materials and presented first results from field trials in the Netherlands.
 
Prof. Dr. Rainer Wallmann

Stabilität unterschiedlich aufbereiteter Biomassen

Herr Wallmann berichtete über eine Untersuchung zur Bestimmung der Stabilität von Kompost, Gärrest, Pyrolyse-Kohle und HTC-Kohle aus identischem Ausgangsmaterial, nämlich Treibsel von der Nordseeküste. Die Stabilitätsuntersuchungen wurden mit verschiedenen Methoden (darunter u.a. Elementaranalyse, Atmungsaktivitätstest und FT-IR) ermittelt. Weiteren Forschungsbedarf sieht er insbesondere für HTC-Kohle u.a. in der Strukturaufklärung sowie der Untersuchung der Qualität und Quantität der stabilen C-Verbindungen, der Kohlenstoffmassenbilanz und einer Anpassung und Weiterführung langfristiger Atmungsaktivitätstests.

Stability of differently treated biomass

Mr. Wallmann reported on a trial to determine the stability of compost, digestion residue, pyrolysis coal and HTC coal from the identical parent material, floating refuse from the North Sea coast. The stability tests were conducted with different methods (amongst other elementary analysis, respiration activity and FT-IR). Further demand for HTC coal research Mr. Wallmann sees in structure analysis and in investigating the quality and quantity of the stable C compounds, the carbon mass balance and in adaptation and continuation of long-term test of respiration activity.

Prof. Dr. Winfried Sehn

Biokohle durch Pyrolyse - Grundlagen, Möglichkeiten Grenzen

Herr Sehn erläuterte die grundlegenden Prinzipien der Pyrolysetechnologie und die charakteristischen Temperaturen der dabei aufeinander folgenden Verfahrensschritte. Anschließend gab er einen Überblick über den aktuellen Stand der Technik und zeigte einige Beispiele aus der Praxis. Zum Schluss appellierte er an das Auditorium, verstärkt die bei der Pyrolyse entstehenden heizwertreichen Gase und die Abwärme zu nutzen, um den C-Kreislauf der Pyrolysetechnik möglichst weitgehend zu schließen.
 
Biochar by pyrolysis - General aspects, options and limits
 
Mr. Sehn explained the basic principles of the pyrolysis technology and the characteristic temperatures of the succeeding processing steps. Then he presented an overview on the current state of the art and showed examples in practical application. He also appealed to the audience to utilize the excess heat and the gases of high heating value that are produced during pyrolysis in order to close the carbon cycle of the pyrolysis technology to the largest possible extent.
 

Dr. Bernd Schottdorf

 
Herr Schottdorf stellte seine Retortentechnologie vor. Das Besondere an der Retorte ist die stationäre Schwelzone. Fertige Biokohle fällt durch ein Gitter aus der Pyrolysezone. Aufsteigende Pyrolysegase werden zur Erwärmung des Eingangsmaterials genutzt und dabei gereinigt. Die vorgestellte Praxis-Anlage hat eine tägliche Produktionskapazität von 100 t Biokohle aus Holzhackschnitzeln.
 
Industrial scale production of biochar – Pyrolysis technology of German Charcoal GmbH
 
Mr. Schottdorf presented his retort technology. The distinct feature of the retort technology is the stationary smoulder zone. Ready charcoal falls from the pyrolysis zone through a grate. Upwardly moving pyrolysis gases are used to heat up the input material, thus being cleaned at the same time. The presented plant in practical operation has a daily production capacity of 100 t biochar from wood chips.
 
Helmut Gerber

Pyrolysetechnik der Pyreg GmbH

Herr Gerber sprach über die Vorteile des Pyregverfahrens gegenüber der klassischen Pyrolyse. Hierbei wird vor allem die Abwärme der Pyrolysegase zur Erwärmung der Biomasse genutzt. Auch Substrate mit höherem Wassergehalt sind für dieses Verfahren geeignet. Die Pyrolysegase werden flammenlos oxidiert, wobei die Verbrennungsenergie über verschiedene nachgeschaltete Komponenten genutzt werden kann. Pyrolyse solle in die jeweiligen lokalen Strukturen eingebunden werden. Ein wichtiger Vorteil der Pyrolyse sei zudem die Hygienisierung der Produkte.

Pyrolysis technology of Pyreg GmbH

Mr. Gerber talked abou the advantages of the Pyreg process compared to the conventional pyrolysis. The Pyreg process uses the excess heat of the pyrolysis gases to heat up the biomass. Input materials with higher water contents are therefore also suitable for this process. The pyrolysis gases are oxidized without flame, whereas the incineration energy can be used by different subsequent components. Pyrolysis should be integrated into the respective local structures. Another important advantage is also the sanitation of the products.
 
Robert Leicht

Pyrolysetechnik zur Klärschlammbehandlung

Herr Leicht stellte den Pyrobuster und ein Anwendungsbeispiel aus der Praxis vor. Ziel des Verfahrens ist die dezentrale thermische Verwertung mittelkalorischer Substanzen. Das Prinzip beruht auf einer Pyrolyse des Substrats unter Sauerstoffausschluss mit anschließender oxidativer Verbrennung der Gase und des Pyrolysekokses. Durch diesen Prozess wird eine Massenreduktion von bis zu 90 % erreicht.
 
Pyrolysis technology for sewage sludge treatment
 
Mr. Leicht presented the Pyrobuster and an example from practical application. Target of the process is the decentralized thermal recovery of materials of medium calorific value. The principle is based on the pyrolysis of the substrate under the exclusion of oxygen, followed by oxidative combustion of the gases and the pyrolysis coke. This process reaches a mass reduction of up to 90 %.
 
Chris Adam

Angepasste Pyrolyse-Technologie für Entwicklungs- und Schwellenländer

Herr Adam stellte die von ihm entwickelte low-cost Retorten-Technologie vor. Hierbei werden die Vorteile einer relativ einfachen Bauweise mit den Vorteilen der Rückgewinnung und Nutzung der Pyrolysegase kombiniert. Besonders in Entwicklungs- und Schwellenländern ist der Einsatz der adam-retort ökonomisch möglich und sinnvoll. Sie wird mit Abfallrestholz betrieben, und es wird ein Wirkungsgrad von 30-35 % erzielt.
 
Pyrolysis technologies adapted to the need of developing and emerging countries
 
Mr. Adam introduced a low-cost retort technology that he developed. It combines the advantages of a fairly simple construction with the recovery and utilization of the pyrolysis gases. Especially in developing and emerging nations the use of the Adam retort is economically possible and reasonable. It is operated with waste wood and reaches an efficiency of 30-35 %.
 
Prof. Dr. Markus Antonietti
 
Biokohle durch Hydrothermale Carbonisierung - Grundlagen, Möglichkeiten und Grenzen

Herr Antonietti sprach darüber, dass seine Motivation zur HTC zu forschen aus der Problematik der Rohstoffverfügbarkeit für die chemische Industrie stammt. Er stellte einige erfolgreiche Produkte vor in denen HTC-Kohle enthalten ist, darunter Kationenaustauscher, Kondensatoren, Baumaterialien und Brandschutzgel. Die Reaktionszeit sei durch Anpassung der Prozessparameter auf 90 Minuten gesenkt worden. Er wies darauf hin, dass HTC-Kohle nach einer thermischen Nachbehandlung chemisch identisch zu Pyrolysekohle sei.
 
Biochar through hydrothermal carbonization - General aspects, options and limits

Mr. Antonietti reported that his motivation to research HTC resulted from the problems with raw material availability for the chemical industry. He presented several successful products that contain HTC coal such as cation exchangers, condensers, construction materials and fire protection gel. He pointed out that after a thermal treatment HTC coal is chemically identical to pyrolysis coal.

Bei Interesse am Vortrag, setzen Sie sich bitte mit dem Referenten in Verbindung.
 
Michael Diestel

HTC-Verfahren der Artec GmbH

Herr Diestel vertrat das Gemeinschaftsunternehmen Artec GmbH. Die Firma entwickelt, baut und vertreibt Anlagen zur Hydrothermalen Carbonisierung. Er stellte die bereits praxiserprobte Technikumsanlage „mole I" vor und gab einen Ausblick auf die Weiterentwicklung der Technologie, welche demnächst unter der Bezeichnung „mole 3000k" im großtechnischen Maßstab auf den Markt kommt.
 
HTC process of Artec GmbH
 
Mr. Diestel is a representative of the joint venture Artec GmbH. The company develops, constructs and distributes plants for hydrothermal carbonization. He presented the pilot plant "Mole I” which is already field-proven, and talked about the planned further development of the technology. It will soon be marketed as "Mole 3000k” on a large technical scale.
 
Ellen Brinkhege

HTC im Wechsel-Batchverfahren

Frau Brinkhege stellte mit dem Wechsel-Batchverfahren eine Möglichkeit der Hydrothermalen Carbonisierung im großtechnischen Maßstab vor. Hierfür werden Autoklaven aus der Kalksandsteinproduktion verwendet. Der Vorteil des Verfahrens liegt u.a. auch in der Möglichkeit, die bestehende Infrastruktur bestehender Produktionsstandorte zu nutzen.
 
HTC in exchange batch process
 
With the exchange batch process Mrs. Brinkhege introduced a large scale option for hydrothermal carbonization. For this purpose autoclaves from lime sand brick production are used. An advantage of this process is the opportunity to use existing production infrastructure.
 
Rainer Schlitt

HTC-Verfahren der Schlitt GmbH

Herr Schlitt stellte ein Verfahren zur Vapothermalen Carbonisierung vor. Hierbei wird Biomasse, wie bei der Hydrothermalen Carbonisierung, über längere Zeit hohem Druck und hohen Temperaturen ausgesetzt. Allerdings dient hier übersättigter Wasserdampf als Wärmetransportmedium. Dieses eigne sich besonders für relativ trockene Biomasse. Nach vielversprechenden Ergebnissen aus Laborversuchen wurde das Verfahren auch im großtechnischen Maßstab in Autoklaven aus der Kalksandsteinproduktion erfolgreich erprobt.
 
HTC process of Schlitt GmbH
 
Mr. Schlitt presented a process of vapothermal carbonization. As in hydrothermal carbonization, biomass is exposed to high pressure and high temperatures over a longer period of time. However, the oversaturated water vapor serves as heat transport media. This is especially suitable for relatively dry biomass. After promising results from the laboratory tests, the process was also successfully tested large scale in autoclaves from the lime sand brick production.
 
Dr. Tobias Wittmann

HTC-Verfahren der SunCoal Industries GmbH

Herr Wittmann erläuterte, wie die SunCoal Industries GmbH aus Grünabfällen mittels eines hydrothermalen Verfahrens einen standardisierten homogenen Biobrennstoff herstellt. Dieser unterliegt nach seinen Aussagen angeblich keiner Abfallvorschrift mehr. Im Vergleich zur Kompostierung und Vergärung erzielt das Verfahren hohe Energieausbeuten und ein hohes Kohlenstoff-einsparpotential.
 
HTC process of SunCoal Industries GmbH
 
Mr. Wittmann explained how SunCoal Industries GmbH produces a standardized homogeneous biofuel by means of a hydrothermal process. As he pointed out, the product is not subject to waste regulations any longer. Compared to composting and digestion, the process has higher energy yields and a higher carbon savings potential.
 
Marc Buttmann

HTC-Projekt Kläranlage Kaiserslautern

Herr Buttmann stellte den praktischen Einsatz der Hydrothermalen Carbonisierung von Klärschlamm vor. In der Anlage in Kaiserslautern können ca. 10000 t Klärschlamm pro Jahr carbonisiert werden. Das Reaktionsprodukt wird zu homogenen abriebfesten Pellets verarbeitet und energetisch verwertet. Herr Buttmann forderte erweiterte rechtliche Regelungen zur Ausbringung unbelasteter Asche.
 
HTC project of sewage plant Kaiserslautern, TerraNova Energy GmbH
 
Mr. Buttmann reported on the field application of hydrothermal carbonization of sewage sludge. In the sewage plant Kaiserslautern approx. 10000 t/a can be carbonized. The product is processed into abrasion-resistant pellets and used energetically. Mr. Buttmann asked to expand the legal options to apply uncontaminated ash on soils.

Dr. Haiko Pieplow

Terra Preta - Chance für eine nachhaltige Landwirtschaft?

Herr Pieplow begann seinen Vortrag mit der Aussage, dass Trinkwasser zu schade sei, um damit Fäkalien an den Stadtrand zu spülen. Dann sprach er über die Bedeutung des Humus für den Boden und die Folgen von Humusverlusten. Darüber gelangte er zu anthropogenen Schwarzerden, speziell zu der bereits recht gut erforschten „Terra Preta do Indio" und endete mit der Forderung nach mehr Förderung regionalen Stoffstrommanagements, neuer Abwassersysteme, Urban Farming und Multifunktionslandschaften.
 
Terra Preta - Chance for a sustainable agriculture?
 
Mr. Pieplow started his presentation with the statement that drinking water is too valuable to use it for flushing feces to suburban areas. Then he talked about the importance of humus for the soil and the consequences of humus losses. This led him to the anthropogenic black soils, especially to the „Terra Preta do Indio", which is already well explored. He ended with the call for more support for regional material flow management, new wastewater systems, urban farming and multifunction landscapes.
 
Robert Wagner

Herr Wagner stellte ein aktuelles Forschungsprojekt des Botanischen Gartens in Berlin-Dahlem vor. Bisher war Eigenkompostierung aus personellen und phytohygienischen Gründen nicht möglich, so dass Pflanzsubstrate bisher teuer zugekauft werden mussten. In dem Projekt werden die von jährlich 260.000 Besuchern der Einrichtung ausgeschiedenen Nährstoffe durch innovative Sanitärsysteme zurückgehalten und zusammen mit Pflanzenkohle und Kompost zu Terra Preta verarbeitet. Dadurch konnte die CO2-Bilanz verbessert und der Wasserverbrauch gesenkt werden.
 
Closing cycles through energy and material flow management when using the Terra Preta technology in the Botanical Garden with regard to resource efficiency and climate protection – Pilot project "Urban Farming Terra BoGa”
 
Mr. Wagner introduced an ongoing research project of the Botanical Garden Berlin-Dahlem. So far on site-composting was not possible due to the lack of staff and for plant health reasons. Therefore additional money had to be spent to buy plant substrata. In this project innovative sanitary systems for the 260,000 visitors of the Botanical Garden per year collect the nutrients from the excreta. Together with plant coal and compost it is processed to Terra Preta. This improves the CO2 balance and decreases the water consumption.
 
Dr. Alfons-E. Krieger

Großtechnische Erzeugung und Nutzung von Terra Preta

Herr Krieger berichtete über Betriebserfahrungen zur großtechnischen Herstellung von Terra Preta Nova - einer fermentierten, kompostierten und hygienisierten Mischung aus Grünschnitt, Pflanzenkohle und weiteren Zuschlagstoffen, die in Zusammenarbeit mit verschiedenen wissenschaftlichen Einrichtungen seit 2005 entwickelt wird. Das Produkt findet als Kultursubstrat im Biolandbau, als Bodenhilfsstoff und als Toiletteneinstreu Anwendung.
 
Production and use of Terra Preta on a large technical scale
 
Mr. Krieger reported on operational experiences with large scale production of Terra Preta Nova – a fermented, composted and sanitized mixture of green waste, plant coal and further additives - that is being developed jointly by different scientific institutions since 2005. The product can be used as culture media in organic farming, as soil additive and as toilet litter.

Prof. Dr. Thomas Dockhorn

Klärschlamm als Nährstoff und Biomasseträger

Herr Dockhorn sprach über die Ressource Klärschlamm von der in Deutschland derzeit jährlich 2 Mio. t Trockensubstanz anfallen, wovon mehr als 50 % verbrannt werden. Die aerobe Aufbereitung kostet Energie, wohingegen die anaerobe Behandlung und Nutzung des anfallenden Faulgases Energie freisetzt. Ähnlich verhält es sich mit den Elementen N und P. Einerseits wird für deren wirtschaftliche Nutzbarmachung viel Energie und damit Geld aufgewendet, anderseits werden sie durch teure und energieintensive Verfahren aus den Abwässern entfernt. Daraus ergibt sich eine ökonomische und ökologische Notwendigkeit, Verfahren zum besseren Recycling der im Abwasser enthalten Wertstoffe zu entwickeln und zu etablieren.
 
Sewage sludge as nutrient source and biomass
 
Mr. Dockhorn talked about the resource sewage sludge of which in Germany currently 2 million tons of dry matter is produced annually. Of this amount more than 50 % are incinerated. The aerobic treatment consumes energy while the anaerobic treatment and recovery of the sludge gas produces energy. This is similar with the elements N and P. On the one hand for the economic exploitation of these elements much energy and money is spent, on the other hand N and P are removed from wastewater by expensive and energy consuming processes. This shows an economic and ecologic necessity to develop and establish processes for better recycling of the valuable substances contained in wastewater.

Dr. Bertram Kehres

Möglichkeit der Qualitätssicherung von Biokohle im Rahmen der RAL-Gütesicherung von Dünge- und Bodenverbesserungsmitteln

Herr Kehres stellte das RAL-Zertifikat des Deutschen Instituts für Gütesicherung und Kennzeichnung vor. Ziele dieser freiwilligen Gütesicherung zur Selbstordnung der Hersteller von Düngern aus der Kreislaufwirtschaft sind u. a. die Rückführung von Pflanzennährstoffen, die Humusreproduktion und die Substitution von Torf. Da die stoffliche Verwertung von Reststoffen nach künftigem Abfallrecht Vorrang vor der Verbrennung hat, sei zu prüfen, ob und wenn ja welche Verwertungsverfahren dem Verwertungsgebot entsprechen und ob die C-Sequestrierung überhaupt als eine Verwertung im Sinne des Abfallrechts angesprochen werden kann.
 
Quality control of biochar through RAL quality assurance of fertilizers and soil improvers
 
Mr. Kehres introduced the RAL certificate of the German Institute of Quality Control and Labeling. Targets of the voluntary quality control for the purpose of self-organization of manufacturers of fertilizers from recycling, are the recycling of plant nutrients, the humus reproduction and the peat substitution. Since for the upcoming waste legislation the material recovery of residuals is prior to combustion, it should be checked if and which recovery processes match the recovery imperative and if the C sequestration is a form of recovery compliant with the waste law at all.
 
Prof. Dr. Rob von Haren

Vorstellung des Interreg-Projektes: „Biochar - climate saving soils

Herr van Haren stellte die wesentlichen Ziele, Rahmenbedingungen und Strukturen sowie die beteiligten Institutionen des EU-Projektes der Förderlinie „Interreg IVB North Sea Region" vor. Die Durchführung von Topf- und Feldversuchen zur Untersuchung des Biokohleeinsatzes in landwirtschaftlichen Böden sowie die umfassende ökologische Bewertung des Biokohleeinsatzes stellen in dem als Demonstrationsvorhaben ausgelegten Projekt die wesentlichen Arbeitsschwerpunkte dar. Im Sinne des Demonstrationscharakters des Projektes werden in den verschiedenen Ländern Biochar-Kompetenzzentren gegründet, wodurch die Informationen zum Biochar-Einsatz in der Bevölkerung sowie bei Entscheidungsträger und Produzenten in den Ländern verbreitet werden sollen.
 
Introduction of Interreg project „Biochar - climate saving soils”
 
Mr. van Haren presented fundamental targets, framework requirements and structures as well as involved institutions of the EU project funded by „Interreg IVB North Sea Region". Essential work areas are pot and field trials to investigate the biochar effects in agricultural soils as well as an extensive ecologic assessment of biochar application. With regard to the demonstration character of the project, biochar centres of excellence are funded in different countries to disseminate information on biochar utilization to population and decision makers as well as producers in these countries.

Dr. Simon Shackley

Machbarkeit und Kosten von Pyrolyse-Biokohlesystemen in der Nordsee-Region Europas

Herr Shackley trug Überlegungen zum Life Cycle Assessment (Ökobilanzierung) von Pflanzenkohle innerhalb des Interreg IVB NSR Projektes vor. Es werden verschiedene Kosten-Nutzen-Szenarien zu den Einsatzmaterialen, der Pyrolysetechnologie und der Anwendung von Pflanzenkohle erstellt, kombiniert und die Ergebnisse miteinander verglichen. Die Teilnahme am Handel mit Emmissionszertifikaten aufgrund des Einsatzes von Pflanzenkohle ist rechtlich noch unzureichend geregelt.
 
The feasibility and costs of pyrolysis biochar systems in the North Sea region of Europe
 
Mr. Shackley presented ideas on Life Cycle Assessment of plant coal within the Interreg IVB NSR project. Different cost-benefit-scenarios considering the input material, the pyrolysis technology and the application of plant coal are being developed, combined and the results will be compared to each other. Due to the utilization of plant coal, the participation in emission certificate trading is not yet clearly defined by legislation.

Dr. Claudia Kammann

Chancen und Risiken der Nutzung von Biokohle in der Landwirtschaft - Forschungsstand der Uni Gießen

Frau Kammann sprach über den Kohlenstoffkreislauf im Allgemeinen und die Rolle der Biokohle darin im Besonderen. Für eine Bewertung von Biokohle sollten folgende drei Punkte berücksichtigt werden; enthaltene Schadstoffe, Emissionen von Treibhausgasen und die Stabilität der Biokohle. In diesem Zusammenhang wurden u.a. auch Keimuntersuchungen und der Regenwurmtests durchgeführt. Sie betonte, dass insbesondere im Bereich der HTC noch ein großer Forschungsbedarf und auch die Notwendigkeit zur weitergehenden Standardisierung bestehen.
 
Chances and risks of biochar utilization in agriculture - State of research at University of Giessen
 
Mrs. Kammann spoke about the carbon cycle in general and the role of biochar in it particularly. To assess biochar the following three points should be considered: containing contaminants, emissions of greenhouse gases and the stability of biochar. In this context Mrs. Kammann conducted tests of germination capacity and earthworm tests. She explained that especially for HTC there is still a large demand for research and a need for further standardization efforts.

Prof. Dr. Hans-Günter Ramke

HTC-Biokohle aus organischen Abfällen

Herr Ramke stellte Ergebnisse aus rund 250 Versuchen zur Hydrothermalen Carbonisierung vor, wodurch an seinem Institut bereits umfangreiche Erkenntnisse und Erfahrungen zur HTC vorliegen. Je härter das Eingangssubstrat ist, desto höher sollte die Carbonisierungstemperatur ausfallen. Untersuchungen auf organische Schadsubstanzen wie PAK und BTX fielen bisher negativ aus. Es wurden jedoch biologisch abbaubare Phenolhomologe gefunden.
 
HTC biochar from organic wastes
 
Mr. Ramke presented results of about 250 tests on hydrothermal carbonization from which his institutes gained extensive experience in HTC. The harder the input material, the higher the carbonization temperature should be. Testing for harmful organic substances such as PAH and BTX were negative so far. However, biodegradable phenol homologues were found.
 
Felix Jenny

Stellenwert der Biokohle im Rahmen der Entwicklungshilfe - Projektbericht aus Ghana

Herr Jenny berichtete über das Projekt der Abokobi Society Switzerland in dem Reste aus der Holzkohleproduktion zusammen mit NPK-Kunstdünger sehr erfolgreich zur Verbesserung landwirtschaftlicher Böden in Ghana eingesetzt werden. Im afrikanischen Raum wird Holzkohle bisher fast ausschließlich zu Heizzwecken erzeugt und verbraucht.
 
Mr. Jenny reported on the project Abokobi Society Switzerland. The project applies residues from charcoal production, combined with NPK mineral fertilizer, very successfully on agricultural soils in Ghana. In many African countries, charcoal is produced and used almost exclusively for heating purposes.

Victoria Nelissen

Instabile Kohlenstofffraktionen unterschiedlicher Biokohlen und Effekt von Biokohle auf den Stickstoff-Kreislauf

Frau Nelissen stellte Ergebnisse aus Stickstoff-Mineralisierungsexperimenten vor. Hierfür wurden Wachstumsversuche in verschieden dosierten Boden-Biokohlegemischen mit unterschiedlichen Dosen N-Dünger durchgeführt. Es wurden Untersuchungen mit 15N-markierten Stickstoffisotopen angestellt. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass Stickstoff kurzfristig abiotisch an der Oberfläche der Biokohle gebunden wird. Längerfristig wird er biotisch in der Mikrofauna inkorporiert.
 
Labile carbon fractions of different biochar types and the effect of biochar on the nitrogen cycle
 
Mrs. Nelissen presented results of nitrogen mineralization experiments. For this purpose growth tests were conducted in different soil-biochar mixtures with a changing ratio of N fertilizer. From the results it can be concluded that biochar causes net immobilisation of nitrogen in the short term. Tests with 15N-marked nitrogen isotopes were made. The results show that the biochars used increase gross nitrogen transformation rates in the short term, especially mineralisation of organic nitrogen and immobilisation of ammonium to the organic nitrogen pool.
 
Bei Interesse an den Folien, setzen Sie sich bitte mit dem Referenten in Verbindung.
 
Henrik Hauggaard-Nielsen

Biokohle und Stickstoffdynamik im Boden - Effekte der Pyrolysetechnologie und Temperatureinstellungen

Herr Hauggaar-Nielsen berichtete von den Beobachtungen zum Einfluss der Pyrolysetemperatur von Weizenstroh auf dessen Bodenstabilität und Stickstoffbindefähigkeit. Im Ergebnis führen höhere Pyrolysetemperaturen zu höheren Kohlenstoffverlusten während und nach der Pyrolyse. Auch die Stickstoffdynamik ist von der Pyrolysetemperatur abhängig. Besonders betonte er die Bedeutung der Qualifikation und Einbindung der Landwirte in den Biokohle-Landwirtschaftsprozess.
 
Biochar and soil nitrogen dynamics - effect of pyrolysis technology and temperature settings
 
Mr. Hauggaar-Nielsen spoke about the findings on the impact of pyrolysis temperature of wheat straw on its soil stability and ability to bind nitrogen. The result was that higher pyrolysis temperatures lead to higher carbon losses during and after pyrolysis. Nitrogen dynamics also depend on the pyrolysis temperature. He especially emphasized the significance of involving and training farmers with regard to biochar.
 

Jan-Markus Rödger

Ökologische Bewertung verschiedener Biokohle-Nutzungspfade 

Herr Rödger stellte die Ziele, Rahmenbedingungen sowie erste Ergebnisse einer ökologischen Bewertung verschiedener Biokohle-Nutzungspfade aus einer gemeinsamen Arbeit der HAWK mit der Universität Edinburgh im Rahmen des EU-Projektes „Biochar – climate saving soils" vor. Dabei verdeutlichte er auch den Einfluss der berücksichtigten Daten auf die Aussagekraft der Berechnungen. Als Ergebnis der Klimabilanzierung zur Nutzung von Pyrolyse-Biokohle wurde ein Vorteil des Einsatzes als Bodenverbesserer gegenüber der energetischen Verwertung identifiziert. Im Rahmen des Interreg-Projektes „Biochar – climate saving soils" sollen für alle Partner vergleichende Ökobilanzen auf Basis der in dem Projekt gewonnenen Daten erstellt werden.

 
Ecological assessment of different biochar utilization paths
 
Mr. Rödger introduced targets, framework conditions and first results of an ecologic assessment of different biochar utilization paths, jointly researched by HAWK and Edingburgh University during the EU project „Biochar – climate saving soils". He also illustrated the impact of the considered data on the value of the calculations. A result of climate balancing of the benefit of pyrolysis biochar, an advantage of applying it as soil improving agent compared to energetic recovery was identified. During the Interreg project „Biochar – climate saving soils" comparative eco-balances based on the data obtained from the project will be prepared for all partners.

Fazit

Zum Ende des Symposiums verabschiedeten Herr Prof. Dr. Rainer Wallmann und Herr Prof. Rob van Haren die Tagungsteilnehmer mit einem kurzen Fazit der Veranstaltung. Dabei wurde betont, dass im Verlauf der Tagung viele Aspekte zur Produktion, zum Einsatz und zur Bewertung von Biokohle in verschiedenen Einsatzbereichen angesprochen und diskutiert wurden. Darüber hinaus bestehen jedoch zahlreiche weitere Fragestellungen, die in den nächsten Jahren im Rahmen von Forschungsvorhaben geklärt werden müssen. Eindeutig kann die Kernfrage des 72. ANS-Symposiums nach „Klimaretter oder Mogelpackung
 

Conclusion

At the end of the symposium Prof. Dr. Rainer Wallmann and Prof. Rob van Haren thanked the audience and made a brief conclusion emphazising the many aspects on production, application and assessment of biochar in the different field of utilization that were discussed during the symposium. Beyond that there are many further questions to be answered in the course of research projects within the next years. There is no clear answer to the crucial question of the 72nd ANS symposium "Climate saviour of bluff package?” yet. However, there is a very high potential for biochar to considerably contribute to climate protection.

Some presentations can be downloaded from http://www.ans-ev.de/. The proceedings can be ordered at info@ans-ev.de.
 
 
 
 

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