Bioenergie Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V.

 

Projekt 2012 - 2015: Detail

 

Projekt: Energiepflanzenanbau auf ehemaligen Rieselfeldern

Region: Bioenergie-Region Ludwigsfelde plus+
Beschreibung:

Die Bioenergie-Region Ludwigsfelde Plus+ regte einen stetigen Austausch zum Energiepflanzenanbau auf den ehemaligen Rieselfeldern mit Akteuren an. Hierzu gehören die Berliner Stadtgüter als Grundstückseigner und -verwalter, die Berliner Wasserbetriebe als Leitungsnetzinhaber, das Landesumweltamt, die Technische Universität Berlin mit  dem FG Bodenkunde als Forschungspartner und die Zwillingskommunen. Vorrangig wurden folgende Themen behandelt: „Nutzung von Rieselfeldern für den Energiepflanzenanbau“, Bestandspläne, Zustand des Wasserleitungsnetzes, Erfahrungen zur energetischen Nutzung von Rieselfeldern und „Forschungsergebnisse der TU Berlin zur Nachnutzung der Rieselfelder“[Siehe Veröffentlichungen unten 1,2, 3]. Ergebnisse der Untersuchungen des Fachgebiets Bodenkunde der TU Berlin:

Nutzungspotenzial der Rieselfelder: Da die Rieselfelder aufgrund ihrer Schwermetallbelastung nicht für die Nahrungsmittelproduktion zugelassen sind, könnte die dort bereits etablierte Vegetation als Substrat für Biogasanlagen ohne Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion genutzt werden. Allerdings kann die Schwermetallbelastung zu geringerem Wachstum und damit Ertrag der Pflanzen und einer eingeschränkten Verwertbarkeit der Gärreste führen. Ziel mehrerer von der Bioenergie-Region Ludwigsfelde Plus+ geförderten und am Fachgebiet Bodenkunde der TU Berlin durchgeführten Studien war es, den Biogasertrag sowie die Schwermetallgehalte in verschiedenen Energiepflanzen und ihren Gärresten abzuschätzen, den Biomasseertrag der aktuellen Ruderalvegetation auf den ehemaligen Rieselfeldern zu ermitteln und potenziell negative Effekte der Schwermetallbelastungen auf diese zu untersuchen. Darüber hinaus sollte geprüft werden, ob die Schwermetalle durch Zugabe von Biokohle gebunden werden können, um ihre negativen ökologischen Auswirkungen zu verringern. Dazu wurden Labor- und Feldexperimente mit verschiedenen Biokohlen durchgeführt. Unterstützt wurde das Fachgebiet dabei von den Berliner Stadtgütern.

 

Nutzung der Rieselfelder als Standort für Energiepflanzenanbau: Die ermittelten Biogaserträge der verschiedenen getesteten Substrate liegen auf dem gleichen Niveau wie auf unbelasteten Standorten und auch die in den Gärresten gemessenen Schwermetallgehalte überschritten nur in einem Fall die zulässigen Schwermetall-Grenzwerte. Negative Auswirkungen erhöhter Schwermetallgehalte auf den Ernteertrag konnten jedoch für einige der getesteten Energiepflanzen festgestellt werden. Die aktuelle Ruderalvegetation weist in Bereichen mit hohen Schwermetallgehalten deutlich weniger Arten und durch Quecke dominierte Bestände auf. Die Ernteerträge liegen aufgrund der hohen Nährstoffvorräte dennoch im Bereich durchschnittlicher Grünlanderträge in der Region. Mit fortschreitender Versauerung der Böden und Mineralisierung der organischen Substanz ist jedoch mit einer Abnahme der Nährstoffvorräte und einer zunehmenden Mobilisierung der Schwermetalle zu rechnen. Deshalb sind künftig Ertragsrückgänge zu erwarten. Die Humusgehalte liegen im Mittel bei 3,7 % und damit zwar immer noch über den standorttypischen Gehalten, aber schon deutlich unter den in den 1990er Jahren ermittelten Vergleichswerten (7,5 %). Auch die pH-Werte liegen heute mit durchschnittlich 4,7 (pHCaCl2) inzwischen eine pH-Einheit unter den Vergleichswerten aus früheren Jahren. In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen überschreiten vor allem die pflanzenverfügbaren Zink-Gehalte die Grenzwerte im Hinblick auf Wachstumsbeeinträchtigungen. Dies schränkt auch die Verwendung der ehemaligen Rieselfelder als Standort für den Anbau nachwachsender Rohstoffe ein.

 

Biokohlen als Bodenzuschlagsstoff zur Immobilisierung von Schwermetallen: Eine Möglichkeit zur Verminderung der Mobilität von Schwermetallen und damit auch der Toxizität für Pflanzen und des Transports ins Grundwasser kann die Zugabe von immobilisierenden Substanzen sein. Seit kurzer Zeit wird Biokohle als Zuschlagsstoff zur Schwermetallimmobilisierung diskutiert. Biokohle ist ursprünglich als Schlüsselzutat der außerordentlich fruchtbaren menschengemachten Terra-Preta-Böden im Amazonasgebiet bekannt und bezeichnet zum Zwecke der Bodenverbesserung, meist durch Pyrolyse, karbonisierte organische Substanz. Sowohl in dem Labor- als auch in dem Feldversuch steigerte pyrogene Biokohle (zugegebene Mengen: 0, 1, 2,5 und 5 %) die Biomasseproduktion und reduzierte die Zink- und Cadmium- Konzentrationen in den Pflanzen. Die im Feld ermittelten kumulativen Auswaschungsraten von Zink und Cadmium nahmen ebenfalls ab. Dies ist auf eine Reduzierung der Bodenlösungskonzentrationen und eine gesteigerte Wasserspeicherkapazität und damit einhergehende Verringerung der Sickerwassermenge, die durch die Zugabe pyrogener Biokohle erreicht wurde, zurückzuführen. Die Kupfer- und Blei-Konzentrationen stiegen dagegen in der Bodenlösung an. Diese Mobilisierung ist jedoch wahrscheinlich ein initialer, vorübergehender Effekt, da die Kupfer- und Blei-Konzentrationen im Lauf des Feldversuchs abnahmen. Trotz höherer Blei- und Kupfer-Konzentrationen in der Bodenlösung bei Zugabe von Biokohle stiegen die Auswaschungsraten jedoch nicht an, was auf die erhöhte Wasserspeicherkapazität und damit reduzierte Sickerwasserrate zurückzuführen ist. Auch in den Pflanzen konnten nur zu Beginn erhöhte Kupfer-Konzentrationen nach Zugabe von Biokohle nachgewiesen werden. Der Einsatz von pyrogener Biokohle als Bodenadditiv zeigt daher ein Potenzial für die Verringerung der Schwermetallmobilität und -verfügbarkeit vor allem für Zink und Cadmium auf ehemaligen Rieselfeldböden.

 

Veröffentlichungen

[1] A. Wagner & M. Kaupenjohann (2014). Suitability of biochars (pyroand hydrochars) for heavy metal immobilization on former sewage field soils. European Journal of Soil Science vol. 65, 139–148.

[2] C. Schweiker, A. Wagner, A. Peters, W.A. Bischoff & M. Kaupenjohann (2014). Biochar reduces zinc and cadmium but not copper and lead leaching on a former sewage field. Journal of Environmental Quality, vol.43, 1886–1893.

[3] A. Wagner & M. Kaupenjohann (2015). Biochar addition enhanced growth of Dactylis glomerata and immobilized Zn and Cd but mobilized Cu and Pb on a former sewage field soil. European Journal of Soil Science (in press).

Ansprechpartner: Iris Feldmann, Anne Wagner
Telefon: 03378 8606 63
Email: i.feldmann(bei)bioenergie-region-ludwigsfelde.de
WWW: zur Website des Projektes
Projektzeitraum: 01.09.12
Kategorien:Ebene des Stoffstroms:
  • Biomassebereitstellung
Weitere Kategorien:
  • Bildung & Wissenstransfer
  • Öffentlichkeitsarbeit & Kommunikation
  • Netzwerke / Organisation
 
 
Basisdaten Nachwachsende Rohstoffe
 
Bauer Hubert
 
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