Biokohle im Rinderfutter könnte Kohlenstoff im Boden speichern

Forschende haben festgestellt, dass der grösste Teil der dem Futter von Milchkühen zugesetzten Biokohle den Verdauungstrakt durchläuft und im Mist wieder auftaucht, wobei ihre Kohlenstoffstruktur weitgehend erhalten bleibt.

Diese Widerstandsfähigkeit könnte eine der grössten Emissionsquellen der Landwirtschaft in eine Kohlenstoffsenke verwandeln: Kohlendioxid würde der Atmosphäre entzogen und über bewirtschaftete Betriebe wieder in die Böden eingebracht.

Biokohle übersteht die Verdauung unversehrt

Dunkle Partikel, die aus dem Mist von Milchkühen zurückgewonnen wurden, lieferten den deutlichsten Nachweis dafür, dass der Futterzusatz die Verdauung überdauert.

Iva Lucill Walz von Agroscope verfolgte diese Partikel über mehrere Fütterungszeiträume hinweg und zeigte, dass der überwiegende Anteil der zugesetzten Biokohle nahezu unverändert wieder ausgeschieden wurde.

Die Rückgewinnungsraten lagen durchgehend bei 70 bis 90 Prozent; das erhaltene Material bewahrte zudem das dichte Kohlenstoffgerüst, das mit langfristiger Stabilität verbunden ist.

Der Nachweis ihres Überlebens war jedoch nur der erste Schritt. Ob dieser Ansatz landwirtschaftliche Emissionen spürbar senken kann, hängt letztlich davon ab, wie viel Biokohle erhalten bleibt und wie stabil sie bleibt.

Biokohle wird im Mist zurückgewonnen

Laboruntersuchungen ergaben, dass Biokohle – ein kohlenstoffreiches Material, das durch Erhitzen von Biomasse unter Sauerstoffausschluss entsteht – die Kühe grösstenteils passiert und im Mist wiedergefunden wird.

In den Fütterungsversuchen konnten nach der Verdauung der Mahlzeiten 70 bis 90 Prozent der Biokohle zurückgewonnen werden.

„Unsere Forschung zeigt, dass die Fütterung von Rindern mit Biokohle einen Kaskadeneffekt für die Umwelt erzeugen kann“, schrieben die Forschenden.

Während der Verdauung wurden die empfindlicheren Bestandteile abgebaut; zurück blieb ein widerstandsfähigerer Rest, der nach dem Ausbringen des Mists auf Felder voraussichtlich länger erhalten bleibt.

Stabiler Kohlenstoff verbleibt im Boden

Der in Biokohle gebundene Kohlenstoff ist nur dann relevant, wenn er nach dem Ausbringen von Mist auf Felder auch dort verbleibt.

Bodenmikroben bauen Pflanzenreste normalerweise ab und setzen den darin enthaltenen Kohlenstoff innerhalb von Monaten oder Jahren wieder als Kohlendioxid frei.

Diese Struktur widersteht diesem Abbau, ermöglicht die Kohlenstoffspeicherung und hält Kohlenstoff über Jahrzehnte aus der Atmosphäre fern.

Wie dauerhaft die Speicherung ist, richtet sich nach den Bodenbedingungen und der Handhabung des Mists; selbst stabile Partikel erfordern daher ein sorgfältiges Betriebsmanagement.

Biokohle verbessert die Wasserspeicherung

Beim Ausbringen des Mists gelangt die überlebende Biokohle zurück auf die Felder, wo sie sich mit Boden und Pflanzenwurzeln vermischt.

Dank ihrer porösen Struktur können die Partikel Wasser und Nährstoffe binden und so dazu beitragen, dass Böden in trockenen Wochen produktiv bleiben.

Eine weltweite Metaanalyse brachte die Zugabe von Biokohle in zahlreichen Versuchen und unterschiedlichen Umgebungen mit einer höheren Wasserspeicherfähigkeit der Böden in Verbindung.

Eine bessere Speicherung von Wasser und Nährstoffen kann verändern, wie Mist Gerüche freisetzt und wie gelöste Nährstoffe durch den Boden wandern, was sich auf die Pflanzenleistung und die Qualität nachgelagerter Gewässer auswirkt.

Emissionen aus der Rinderverdauung

Methan und Lachgas, ein Treibhausgas, das beim Abbau von Stickstoff entsteht, nehmen in der Landwirtschaft weiter zu, insbesondere durch die Verdauung von Rindern und durch Mist.

Im ersten Magen einer Kuh vergären Mikroben Fasern und setzen dabei während der Verdauung Methan als Abgas frei.

Eine internationale Klimabewertung führt die Verdauung von Wiederkäuern als eine der weltweit wichtigsten Quellen landwirtschaftlichen Methans auf.

Versuche mit Biokohle im Futter berichteten unterschiedliche Veränderungen bei Methan, und eine Rinderstudie stellte lediglich geringe sowie uneinheitliche Rückgänge fest.

Biokohle im Rindermist messen

Hinter diesem Ergebnis stand eine schwierigere Frage: Landwirte und Wissenschaftler müssen Biokohle im Mist zuverlässig quantifizieren können.

Das Team verglich drei Labormethoden und stellte fest, dass jede den Biokohleanteil im Dung mit einer Genauigkeit von plus oder minus einem Prozent bestimmen konnte.

Von diesen Verfahren lieferte die Dichromatoxidation, ein chemisches Bad zum Entfernen leicht abbaubaren Kohlenstoffs, über die Proben hinweg die präzisesten Messwerte.

Eine eindeutige Messung ist entscheidend, weil Kohlenstoffprogramme Nachweise voraussetzen und ungenaue Zahlen Klimaversprechen zu Spekulationen machen könnten.

Die Produktionsqualität bestimmt die Haltbarkeit

Biokohle verhält sich nicht immer gleich, denn sowohl das Ausgangsmaterial als auch die Herstellungsbedingungen bestimmen die Eigenschaften des Endprodukts.

Bei der Pyrolyse, bei der Pflanzenmaterial mit wenig Sauerstoff erhitzt wird, können Produzenten je nach Verarbeitung eine dichte, stabile Kohle oder ein empfindlicheres und weniger haltbares Material erzeugen.

Für ihren Versuch verwendete das Team futtergeeignete Biokohle aus Holzspänen, sodass die Verdauung mit einem gezielt langlebigen Material begann.

Diese Ausgangsqualität macht die Auswahl des Futters zu einer entscheidenden Frage, denn minderwertige Biokohle könnte enttäuschen oder sogar Probleme verursachen.

Tiergesundheit bleibt entscheidend

Landwirte werden Biokohle dem Futter nicht beimischen, wenn sie die Tiergesundheit nicht unterstützt oder die Sicherheit von Milch beziehungsweise Fleisch gefährdet.

Eine umfassende Übersicht fand überwiegend positive Hinweise, doch in vielen Versuchen zeigte sich keine eindeutige Veränderung der Leistung.

In seltenen Fällen schien Biokohle die Aufnahme fettlöslicher Nährstoffe wie Vitamin E zu beeinträchtigen, was Bedenken hinsichtlich einer langfristigen Fütterung aufwirft.

Die Sicherheit hängt ausserdem von einer sauberen Herstellung ab, da verunreinigte Kohle Schwermetalle oder andere Giftstoffe in die Ration einbringen könnte.

Künftige Forschungsrichtungen

Langfristige Feldstudien werden klären, ob verdaute Biokohle tatsächlich im Boden verbleibt, sobald Witterung, Pflügen und Mikroben berücksichtigt werden.

Unterschiedliche Böden können Partikel in tiefere Schichten verlagern, auswaschen oder begraben; deshalb muss die Überwachung dem Kohlenstoff über Jahre hinweg folgen.

Auch Gutschriftssysteme verlangen von Landwirten eine Dokumentation von Einträgen und Austrägen, wodurch Laborinstrumente zu praktischen Kontrollen auf dem Betrieb werden.

Ohne solche Nachweise könnte die Fütterung mit Biokohle eine Nischenpraxis bleiben, selbst wenn die Chemie heute vielversprechend wirkt.

Die Fütterung von Rindern mit Biokohle verbindet zwei Systeme, die gewöhnlich getrennt bleiben: die Ernährung von Tieren und die Kohlenstoffspeicherung im Boden über Mist.

Künftige Versuche müssen verschiedene Biokohlen und reale Feldbedingungen prüfen und dabei zugleich die Auswirkungen auf Tiere sowie Treibhausgase verfolgen.