Mikrobielle Carbonisierung: Der Kompost mit Kohleherstellung

Microbielle Carbonisierung
Pflanzenkohle beim Kompostieren herstellen? Mikrobielle Carbonisierung macht's möglich! Das Verfahren wurde vom Ökolandbau-Berater Walter Witte entwickelt und vom Biolandwirt Christoph Zehrfuchs beim zweiten Vortrag des Online-Seminar aufbauende Landwirtschaft 2020 vorgestellt. Interessant an dem Verfahren für die Praxis ist natürlich zum einen die Herstellung der Pflanzenkohle mit ihren positiven Eigenschaften für den Boden. Zum anderen die direkte Anreicherung der Kohle mit Nährstoffen, schon während der Kompostierung. In der Theorie entsteht dabei also fertige Terra Preta zusammen mit hochwertigem Kompost. Aber ist der fertige Kompost wirklich besser oder gleich hochwertig wie ein normaler Kompost? In diesem Artikel stellen wir erst die Beschreibung des Praktikers Christoph Zehrfuchs vor und gehen dann auf eine wissenschaftliche Untersuchung des Themas ein. Aber der Reihe nach.
Vermutlich wird jeder der das hier liest das Prinzip eines klassischen Komposthaufens kennen: Es werden Stickstoff- und Kohlenstoffhaltige Materialien vermischt oder in Schichten übereinander auf einen Haufen gegeben und gewässert. Im Idealfall wird der Kompost in der ersten Phase dann durch chemische Reaktionen heiß und verliert dabei einen Großteil seines Volumens (Heißrotte). Im nächsten Schritt, der bis zu 12 Monate dauern kann setzen die Bodenorganismen die restlichen Bestandteile des Haufens dann in Erde um und der Kompost kann geerntet werden. Was ist nun im Vergleich zur Heißrotte der Vorteil der Mikrobiellen Carbonisierung für den Kompost?

Mikrobielle Carbonisierung: Es wird weniger CO2 freigesetzt

Durch die Prozesse der Kompostierung werden bei einer Heißrotte und der anschließenden Umsetzung des der Kompostbestandteile pro m³ Kompost 3t CO2 in die Luft freigesetzt, weltweit entspricht das 23,1 Mio t CO2 (was im Angesicht der 45 Mrd. t CO2, die weltweit jährlich emittiert werden übrigens kaum ins Gewicht fällt). Das ist erstmal nicht so schlimm, weil das CO2 vorher meistens in Form von Holz eingelagert wurde. Der Kompost ist also kein Netto-Emittent von Treibhausgasen. Allerdings wäre es doch schön genau diesen Kohlenstoff dauerhaft in fester Form speichern zu können? Dann wäre die Kompostierung nämlich eine Netto-Speichermethode für CO2, vor allem wenn der Kohlenstoff im Anschluss dauerhaft im Boden verbleibt und sogar die Fruchtbarkeit steigert.

Mit der MC-Kompostierung können pro Hektar 14,8 t CO2 (in Form von 4 t festem Kohlenstoff / ha -> als Kohle) jedes Jahr im Boden eingelagert werden. Vorausgesetzt, die Kohle wird nicht wieder aufgebrochen oder verbrannt. Da jeder Bundesbürger in Deutschland im Durchschnitt um die 11 t CO2/Jahr ausstößt könnten wir die Emissionen von 21 Millionen Bundesbürgern der BRD ausgleichen, wenn man von einer Landwirtschaftlichen Nutzfläche von 16 Mio. ha (Zahl von 2012) ausgeht. Natürlich sind das nur Berechnungen und Gedankenspiele, die auf der Annahme aufbauen, dass auf der gesamten landwirtschaftlichen Fläche Deutschlands jedes Jahr 10t MC-Kompost / ha ausgebracht werden. Da diese Annahme in abzusehender Zeit eher illusorisch ist dient die Berechnung eher zur Verdeutlichung dessen, was mit dieser Form der Mikrobiellen Carbonisierung im Kompostierverfahren möglich ist.

Mikrobielle Carbonisierung
Jungpflanzenanzucht im MC-Kompost. Copyright Christoph Zehrfuchs.

Eine ganz konkrete Form der CO2-Einsparung kommt aber durch Christoph Zehrfuchs' Anwendung des MC-Kompost ins Blickfeld: Er nutzt ihn nämlich für seine Jungpflanzenanzucht anstatt von Torferde. Torf ist ein sehr fruchtbarer Boden der aus extrem kohlenstoffreichen Mooren gestochen und in vielen kommerziellen Gartenbaubetrieben angewandt wird. Problematisch ist dabei natürlich die Trockenlegung der Moore und der dabei entstehende Methanausstoß. Wenn MC-Kompost also wirklich eine alternative für kommerziell wirtschaftende Gartenbaubetriebe ist, könnte der CO2-Minderungseffekt noch größer sein, als nur im Gedankenspiel beschrieben.

Mikrobielle Carbonisierung: Vorteile des MC-Komposts für das Bodenleben

Wie bereits im ersten Absatz beschrieben ist ja hinlänglich bekannt, dass Pflanzenkohle viele Vorteile im Boden hat. Durch ihre sehr große Oberflächenstruktur mit vielen Poren können Nährstoffe ideal an der Kohle andocken. Das sorgt dafür, dass Nährstoffe weniger schnell ausgewaschen werden und verringert die insgesamt nötige Düngemittelmenge im Boden. Hierbei gibt es jedoch eine Einschränkung: Die Pflanzenverfügbarkeit dürfte bei dieser Bindung prinzipiell abnehmen, da die Nährstoffe nicht frei im Boden verfügbar sind. Das gilt aber auch für alle anderen Ackerböden, die oft kaum noch Humus enthalten und deshalb jedes Jahr die Düngemenge erhöht werden muss. Abhilfe schafft hier eine lebendige Humusschicht, die ständig mit allen Teilen des Bodens in Interaktion steht. Durch die Integration der Kohlestücke in die Humusschicht können die Nährstoffe immer wieder im Humus und damit den Pflanzen verfügbar gemacht werden.

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Wasserspeicherung durch Kohle

Ein weiterer Vorteil für den Boden ist, dass Kohle eine sehr hohe Wasserspeicherungsfähigkeit besitzt. Das verbessert die Fähigkeit des Bodens sich auf Extremwetterereignisse einzustellen: Sowohl bei Starkregen als auch bei Dürre ist der Boden besser vorbereitet. Bei starkem Regen nimmt der Boden mehr Wasser auf und wird weniger leicht ausgeschwemmt. Dadurch findet also insgesamt weniger Bodenerosion statt. Bei großer Trockenheit hat der Boden mehr Wasserreserven, da die Kohle im Boden die Feuchtigkeit über längere Zeit hinweg abgeben müsste.

Was bei der Mikrobiellen Carbonisierung passiert

Carbonisierung bedeutet erstmal nur, dass kohlenhaltige Stoffe aus organischer Biomasse angereichert wird. Also genau das was auch passiert wenn mir ein Brötchen im Ofen anbrennt oder wenn Holz in einem großen Meiler zu Kohle verarbeitet wird. Die Mikrobielle Carbonisierung bezeichnet Witte als "unvollständigen organischen Abbau toter organischer Substanzen" . Unvollständig ist dieser Prozess deshalb, weil im Ergebnis unverdaute Kohlenwasserstoffe übrig bleiben, die nicht weiter verarbeitet werden können. Im Falle des MC-Komposts ist das dann die Kohle. Allerdings, so schreibt Witte, entstehen dabei auch andere Kohlenwasserstoffe, die ihren Aggregatzustand von flüssig zu fest anpassen können und im Boden bio-chemisch reaktiv sind. Außerdem sollen sie die Nährstoffe im Boden pflanzenverfügbar machen.

Die chemischen Details des Prozesses will ich euch an dieser Stelle ersparen – wer möchte kann sie hier (Unter der Überschrift "Mikrobielle Carbonisierung") nachlesen. Wichtig zu wissen ist, dass die Kompostierung unter Sauerstoffabschluss, also anaerob vor sich geht. Der Kompost muss also nach dem Anlegen nicht mehr ständig gewendet werden und die Temperaturspanne ist leichter zu kontrollieren als bei einer Heißrotte. Nach dem Aufsetzen wird der Komposthaufen verschlossen und die restliche Kompostierung verläuft vollkommen ohne Sauerstoff. Ohne Sauerstoff kann das Holz nicht oxidieren und verbleibt deshalb als Kohlenwasserstoff im Kompost.

MC Heißrotte
Temperatur 2 Tage 40-60°C, dann 40-45°C 60-70°C über 4-6 Wochen
Prozessverlauf Anaerob Aerob
Dauer 8 Wochen Vorstufe
6 Monate Kompostierung
Keine Würmer mehr nach 12 Monaten
Je nach Intensität der Hitze und des Wendens 8 Wochen bis 6 Monate
C/N-Verhältnis 40:1 30:1
Feuchtigkeit 50-55% 50-55%
Kohlenstoffverlust 20% 50%
Tabelle 1 : Vergleich Heißrotte und MC-Kompost. Daten sind aus dem Vortrag "Kompostierung nach dem MC Verfahren und Torffreie Jungpflanzenanzucht" von Christoph Zehrfuchs entnommen.
Ein wichtiger Aspekt der an dieser Stelle noch genannt werden muss ist folgender: Durch die anaerobe Kompostierung ist der Kompost nach dem Öffnen erstmal tot. Alle Mikroorganismen aus dem anaeroben Milieu sterben unter Verfügbarkeit von Sauerstoff ab oder werden inaktiv. Da der normale Boden nicht anaerob ist, muss der Kompost für eine gute Integration in den restlichen Ackerboden oder Garten wieder mit Mikroorganismen "beimpft" werden. Christoph Zehrfuchs berichtet, dass er dies mit selbst hergestellten Hornpräparaten aus der biologisch-dynamischen Landwirtschaft macht. Aus meiner Sicht kann man hier auch mit Komposttee, EM oder Wurmsaft arbeiten. Ich würde den Kompost aus Mikrobieller Carbonisierung auch mit Kompost aus aerober Kompostierung mischen und warten bis sich die Mikroorganismen darin wieder vermehrt haben. Einfach so würde ich den MC-Kompost aber nicht auf- bzw. einbringen, da der Nutzen sonst geschmälert wird.

Wie man den MC-Kompost aufsetzt

Als Ausgangssubstrat verwendet Christoph Zehrfuchs jeweils 0,5m³ Schreddermaterial, als holzige Bestandteile und Frischen Stickstoff, z.B. Luzerne, Wicke oder Mist. Für den Hausgebrauch kann man auch frischen Rasenschnitt nehmen. Zusätzlich werden pro m³ 100 Schaufeln Gesteinsmehl (Christoph Zehrfuchs nutzt Glimmer-Quarz aus einem nahegelegenen Steinbruch) hinzugegeben, was dem Kompost laut Zehrfuchs eine größere Stabilität verleiht. Des Weiteren gibt er pro m³ einen liter Fermente (z.B. EM oder Bokashi-Kompost) hinzu. Zehrfuchs hat auch noch weiter herumexperimentiert und gibt 10g zermahlenen Graphit pro m³ und 100 Schaufeln kohlensauren Magnesiumkalk pro m³ hinzu, das ist allerdings optional und wird im Original von Witte nicht so beschrieben. Das Ausgangssubstrat ist also dem normalen Kompost erstmal sehr ähnlich, und Steinmehl bekommt man im Gartenmarkt oder auch beim Raiffeisen in größeren Mengen relativ preisgünstig. Die Fermente kannst du ohne Probleme selbst ansetzen, wobei auch die optional sind.

Mikrobielle Carbonisierung
Aufbringen von Glimmer-Quarz Gesteinsmehl auf den Komposthaufen. Copyright Christoph Zehrfuchs

Nach dem Aufsetzen muss der Kompost dann 2 Mal umgesetzt und dabei gewässert werden. Im Anschluss muss für den Sauerstoffabschluss die Oberfläche verschlämmt werden. Das bedeutet, dass die Oberfläche luftdicht verschlossen wird. Dafür nimmt Zehrfuchs entweder aufbereitete Rindergülle oder anderes schlammiges Material. Eine Alternative ist die Nutzung von Glimmer, eine Gruppe von Silikat-Mineralen, die man auch in Pulverform kaufen und mit Wasser vermischt zum verschlämmen nutzen kann.

Mikrobielle Carbonisierung
Bewässerung der ligninhaltigen Bestandteile vor der Kompostierung. Copyright Christoph Zehrfuchs

Nach 8 Wochen findet dann die Vererdung statt bei der der Kompost wie oben beschrieben wieder mit Mikrobakterien beimpft werden muss. Da der Anaerobe Teil der Kompostierung abgeschlossen ist, kann der Kompost nun auch zum Teil geöffnet werden, um Fermente oder biologisch-dynamische Präparate oder auch aerob hergestellten Kompost einzubringen. Zehrfuchs verwendet den Kompost manchmal auch direkt nach der 8. Woche zur Ernährung seiner größeren Pflanzen, wenn diese einen schnellen Schub brauchen. Ansonsten kann der Kompost nach 6 Monaten Vererdung in der Jungpflanzenanzucht als Alternative zu Torferde genutzt werden und nach 12 Monaten zur flächendeckenden Einbringung von Kompost und Kohle.

Mikrobielle Carbonisierung
Querschnitt eines MC-Komposts. Oben sieht man die Verschlämmung des Komposts mit Rindergülle. Copyright Christoph Zehrfuchs.

Wissenschaftliche Untersuchung des MC-Komposts

Im mir vorliegenden Paper von Erwin Binner, Mathias Egger, Marion Huber-Humer wurde ein Praxisversuch mit einem normalen und einem MC-Kompost über 17 Wochen hinweg durchgeführt und die Ergebnisse miteinander verglichen. Das Ergebnis: Die Nährstoffqualität war bei beiden Kompostmieten gleich. Im MC-Kompost war ein sehr "inhhomogenes Endmaterial" (S. 282) auffällig, denn es wurden noch unverarbeitete Reste von Karotten, Zwiebeln, sowie Pferdemist gefunden. Die Autoren beschreiben eine geringere Huminstoffbildung als im herkömmlichen Kompost und die Autoren haben Zweifel, ob bei der Kompostierung Methanemissionen vollständig vermieden werden können. Sie weisen auch daraufhin, dass ihr Ergebnis kein echter Kompost im Sinne der deutschen Kompostierungsverordnung ist. Problematisch ist auch das Argument der CO2-Minderung. Wenn der Kompost eine zweite, aerobe Kompostierung durchläuft ist es wahrscheinlich, dass ein Teil der gebundenen Kohle als Kohlenstoff zur Huminstoffbildung genutzt und dabei CO2 frei wird. Letztendlich ist der CO2-bindende Effekt daher nicht so einfach zu beziffern.

Ich werde an dieser Stelle nicht weiter in die Details des Untersuchungsaufbaus eingehen, da dies eine kritische Auseinandersetzung mit dem Untersuchungsaufbau und der Ergebnisinterpretation involvieren würde. Klar ist aber: Der MC-Kompost ist nicht unumstritten.

Mein Fazit zur Mikrobiellen Carbonisierung

Für mich ist der MC-Kompost eine sehr interessante Kompostierungsmethode, die ich definitiv mal ausprobieren werde. Zwar ist die Kompostierung durchaus aufwändiger und erfordert mehr Vorbereitung als der alltägliche Komposthaufen. Ich persönlich finde die Idee der Kohleherstellung im Kompostierungsprozess sehr spannend, weil es die klassische Verkohlung von Holz zu Pflanzenkohle überflüssig macht und damit wieder Zeit spart. Dabei hängt der CO2-Einsparungseffekt für mich auch sehr von der späteren Nutzung ab. Wenn der MC-Kompost dafür geeignet ist in professionellen Gärtnereien die Torferde zu ersetzen, wäre das definitiv eine nicht zu unterschätzende Einsparung.

Problematisch ist die sehr dünne Studienlage zum MC-Kompost. Eine einzelne negative Studie reicht für mein Empfinden noch nicht aus, um den MC-Kompost ganz abzuschreiben. Vor allem, da Zehrfuchs mit dem MC-Kompost in seiner Jungpflanzenanzucht erfolgreich arbeitet. Eine noch ausgiebigere wissenschaftliche Untersuchung ist also meines Erachtens nach erforderlich, um das Thema abschließend bewerten und auch ggf. empfehlen, oder davon abraten zu können. An dieser Stelle kann ich alle Lesenden nur ermutigen, sich im Selbstversuch ein eigenes Bild zu machen.

Ich bin sehr auf eure Meinungen, Diskussionsbeiträge und eventuell auch Selbstversuche gespannt. Schreibt's einfach in die Kommentare!

Titelbild von Yaroslav Maltsev auf Unsplash

Anmerkung: Im Austausch mit einigen Leser*innen sind Zweifel bezüglich der Mengenangaben bei der Kompostaufsetzung im unteren Teil des Beitrags, vor allem in Bezug auf die Gesteinsmehl- und Magnesiumkalkmenge aufgekommen. Aufgrund dieser Zweifel haben wir den Blogartikel für eine Woche von der Webseite genommen und alle Posts in Facebook-Gruppen gelöscht. In Zwischenzeit waren wir mit Christoph Zehrfuchs im Austausch und haben die Mengenangaben korrigiert. Ursprünglich hieß es in diesem Beitrag, dass pro m³ Kompost eine Menge von 100kg Gesteinsmehl und 100kg kohlensaurem Magnesiumkalk eingebracht werden. Diese Angaben waren Schätzungen von Christoph Zehrfuchs und bezogen sich tatsächlich auf die Anzahl Schaufeln Gesteinsmehl und kohlensauren Magnesiumkalk, die er in den Kompost einbringt. Wir haben diese Angaben entsprechend korrigiert.
Uns ist eine differenzierte Sichtweise unserer Themen wichtig. Deshalb freut es uns, dass wir durch den Hinweis eines weiteren Lesers auf eine systematische wissenschaftliche Untersuchung und einen Vergleich des MC-Komposts mit einer normalen Kompostmiete aufmerksam geworden sind. Die Ergebnisse der Untersuchung haben wir in einem entsprechenden Absatz mit aufgenommen. Wir freuen uns immer über kritische Kommentare und Anmerkungen und setzen uns aktiv damit auseinander, um eine möglichst objektive Sichtweise sicherzustellen, auch wenn dies nicht immer möglich ist. Deshalb seid ihr, unsere Community, uns sehr wichtig!

3 Kommentare, sei der nächste!

  1. Moin,
    ich bin durch Zufall auf der Suche nach Permakultur in S-H hier gelandet und habe einige Fragen/Anmerkungen zu diesem Beitrag: Sobald man organische Materialien der natürlichen Witterung aussetzt, werden diese von natürlich vorkommenden Organismen zersetzt. So entsteht (je nach Definition) u.a. Humus. Wie verhindert der MC-Kompost diesen Abbau, wenn ich ihn nicht nur im Garten ausbringe, sondern zusätzlich sogar noch mit MOs beimpfe, die diesen Vorgang sogar noch unterstützen? Wo liegt darin die dauerhafte Carbonat-Bindung? Und dann frage ich mich noch, ob ich wirklich von einer negativen CO2-/Energiebilanz sprechen kann, wenn ich einen solchen Aufwand mit diversen Zusatzstoffen (Steinmehl etc.) betreibe, die ja auch erst einmal erzeugt und transportiert werden müssen.
    Hast du/habt ihr den MC-Kompost zwischenzeitlich einmal ausprobiert und welche Erfahrungen hast du/habt ihr damit gesammelt?
    Liebe Grüße
    Julia

    1. Moin Julia,

      erstmal Danke für deinen Kommentar. Beim MC-Kompost entstehen die Kohlenwasserstoffe ja in der ersten Phase durch die Verschlämmung des Komposts, sodass ein anaerobes Milieu vorherrscht. Erst nach dieser anaeroben Kompostierung, wird der Kompost geöffnet und beimpft. Die Kohlenwasserstoffe sind dann schon vorhanden und relativ stabil. Was die negative CO2-Bilanz angeht, ist das natürlich ein sehr richtiger Aspekt was die Zusatzstoffe angeht. Es ist natürlich fraglich, ob dann wirklich eine CO2-Negativität gegeben ist. Um das zu berechnen bräuchte man die Klimabilanz des Steinmehls und müsste dies ins Verhältnis setzen zum CO2, das durch die Bäume/Sträucher bereits aufgenommen und im MC-Kompost dauerhaft gebunden wird. Eine solche Berechnung braucht aber systematische wissenschaftliche Untersuchungen, die von Witte bisher nicht getätigt wurden und auch aus meiner Sicht noch fehlen.

      Bisher habe ich den MC-Kompost noch nicht ausprobieren können, das steht aber auf meiner Liste für dieses Jahr!

      Liebe Grüße
      René

    2. Kompostierung als isolierter Prozess kann nie CO2 neutral sein. Es ist unter anderen Prozessen auch ein Verbrennungsprozess. Hier gibt es Unterschiede zwischen Heißrotte und MC, aber es bleibt ein CO2 Verlust in die Atmosphäre. Zum Glück reduzieren wir die Welt nicht auf CO2, denn die Bodenatmung ist zum Beispiel der wichtigste CO2 Ausstoß und schafft Pflanzenwachstum.
      Wenn wir Kompostierung, oder überhaupt Lebensprozesse isoliert betrachten, können wir keinen Erfolg haben. Es sind Tools im Gesamtsystem. Das Ziel ist eine optimal ernährte Pflanze (durch lebendigen Boden in Folge von z.B. Kompost). Das ist die Voraussetzung für gesunde Pflanzen, die Kohlenstoff in den Boden pumpen. Unser Steinmehl ist ein Nebenprodukt vom Steinbruch, es geht um marginale Mengen und kurze Entfernungen, die große Masse ist Schrädermaterial und Luzerne. Diese Komponenten sollten möglichst hofnah zur Verfügung stehen.

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