Klima
Was ist Kohlenstoff?
Kohlenstoff ist ein zentrales Element auf der Erde, welches in zahlreichen Bausteinen der belebten und der unbelebten Umwelt vorkommt. Kohlenstoff liegt in gebundener Form zum Beispiel in Gesteinen, Humus und fossilen Brennstoffen vor, kann jedoch durch chemische und biologische Prozesse als Kohlendioxid (CO2) in eine gasförmige Form überführt werden.
Wie beeinflusst Kohlenstoff das Klima?
Durch einen Eintrag von Kohlendioxid in die Atmosphäre wird das Klima auf der Erde nachhaltig verändert. Dies stellt eine Bedrohung für Mensch und Umwelt dar
Wie kann Humus dem Klimawandel entgegenwirken?
Humus besteht zu rund 58 % ausKohlenstoff, der ursprünglich in Form von Kohlendioxid der Atmosphäre durch die Photosynthese der Pflanzen entnommen wurde. Über diesen Umweg wird durch Humus der CO2-bürtige Kohlenstoff aus der Atmosphäre entzogen und im Boden gebunden. Eine regelmäßige Kompostgabe trägt durch die Einlagerung von Kohlenstoff im Boden durch Humus zu einem Entzug von CO2 aus der Atmosphäre bei.
Kohlenstoff
Ohne Kohlenstoff ist Leben kaum denkbar. Es ist das Element im Universum, das aufgrund seiner Bindungsstruktur die meisten und komplexesten Verbindungen eingehen kann. Alle Bausteine des Lebens (z. B. Erbgut, Enzyme, Eiweiße, Fette und Kohlenhydrate) bestehen Kohlenstoff als zentrales Element. Kohlenstoff findet sich größtenteils in der nicht belebten Welt, z. B. in Gesteinen, fossilen Brennstoffen wie Erdöl, Gas und Kohle, in der Atmosphäre in Form von Kohlendioxid sowie Methan und nicht zuletzt im Bodenhumus wieder.
Bedeutsam ist, dass Kohlendioxid durch chemische und biologische Prozesse freigesetzt werden kann. Das sind z. B. die biologische Atmung und Zersetzung, die chemische Verwitterung von karbonathaltigem Gestein (z. B. Kalkgestein), das Verbrennen von nachwachsender Biomasse (z. B. Holz) aber auch fossilen Brennstoffen (z. B. Erdöl, Erdgas und Kohle).
Kohlendioxid kann umgekehrt der Atmosphäre durch die Photosynthese wieder entzogen und dadurch in Form von organischen Verbindungen in Biomasse überführt werden.
Bei der Zersetzung abgestorbener Biomasse entsteht kohlenstoffhaltiger Humus, der den Kohlenstoff aus dem ursprünglichen atmosphärischen Kohlendioxid mittel- bis langfristig im Boden binden kann.
Kohlenstoff in der Luft
Trockene Luft besteht hauptsächlich aus Stickstoff (78,08 Vol.-%), Sauerstoff (ca. 20,95 Vol.-%) und dem Edelgas Argon (ca. 0,93 Vol.-%). Der Kohlenstoffdioxidgehalt beträgt derzeit ca. 0,04 Vol.-% – Tendenz steigend.
Vor Beginn des Industriezeitalters Mitte des 19. Jahrhunderts betrug CO2-Gehalt noch 0,028 Vol.-%. Kohlendioxid ist trotz dieser geringen Konzentrationen maßgeblich am Wärmehaushalt der Erde beteiligt, CO2-Moleküle absorbieren die Wärmestrahlung und werfen diese als energiereiche Strahlung auf die Erde zurück.
Durch den derzeitigen CO2-Gehalt in der Atmosphäre wird eine globale Erwärmung in Höhe von rd. 7 °C erklärt.
Der Wasserdampf in der Atmosphäre liefert sogar eine Erwärmung von rd. 20 °C. Ohne diese klimarelevanten Moleküle in der Atmosphäre läge die globale Durchschnittstemperatur bei minus 18 °C. Kohlendioxid ist daher in gewissen Grenzen in der Atmosphäre sogar erforderlich, damit es für das Leben auf der Erde nicht zu kalt wird. Dennoch kann ein weiterer Eintrag von CO2 in die Atmosphäre zu einer unerwünschten Erwärmung des Klimas führen und somit Mensch und Umwelt bedrohen.
Der jüngste Bericht des Weltklimarates IPCC stellt klar: Wenn die Erderhitzung auf 1,5 °C begrenzt werden soll, müssen in diesem Jahrhundert mehrere Hundert Gigatonnen des Treibhausgases CO2 aus der Atmosphäre entfernt werden.
Kohlenstoff in Böden
Böden sind in der Lage, große Mengen an Kohlenstoff zu speichern. Die Menge an gebundenem Kohlenstoff variiert je nach Bodenart. Für das Klimageschehen stellt der im Boden gebundene organische Kohlenstoff, eine wichtige Größe dar. Durch die Photosynthese kann CO2 aus der Luft zunächst als Kohlenstoff in der Pflanze und nach der Zersetzung dieser in Humusmolekülen gebunden werden. Humusmoleküle setzen sich aus Kohlenstoff sowie Wasser und Stickstoff zusammen. In der Regel liegt das Kohlenstoff-Stickstoffverhältnis (C/N-Verhältnis) von Humus in landwirtschaftlich genutzten Böden bei rd. 10:1 bis 12:1.
Wie in der Abbildung zu sehen ist, wird für die Bindung von 1.000 kg CO2 aus der Luft etwa 470 kg Humus benötigt. Diese Humusmenge setzt sich wiederum aus 272 kg Kohlenstoff und 27 kg Stickstoff zusammen (siehe Abbildung). Eine Ausbringung von einer Tonne Kompost Frischsubstanz auf Ackerböden ermöglicht die Bindung von etwa 260 kg CO2. Hochgerechnet auf drei Jahre ist eine regelmäßige Kompostgabe pro Hektar in der Lage, eine Menge an Kohlenstoff zu binden, die über dem durchschnittlichen CO2-Jahresverbrauch eines Bundesbürgers liegt.
Detailliert nachzulesen sind die Beziehungen zwischen Boden, Humus und Klima in unser HuMuss Land Ausgabe Nr.7 „Humusaufbau -Der Landwirt als Klimawirt“
