22. März 2022 | Humusaufbau und Carbon farming: Es geht um Kohlenstoff.

99,9 Prozent des globalen Kohlenstoffs wird im Erdmantel und in der Lithosphäre (Erdhülle/festes Gestein) hauptsächlich in Kalkgesteinen langfristig gespeichert. Dazu gehören auch die Kohlenstoffvorräte, die in Form von Kohle, Erdöl, Erdgas und Torf vorwiegend in Sedimenten lagern. Diese fossilen Kohlenstoffablagerungen sind im Laufe der Erdgeschichte aus riesigen Mengen von Pflanzen und Kleinstlebewesen entstanden.

Nur 0,1 Prozent oder 43.500 Gigatonnen Kohlenstoff sind in Böden (Pedosphäre), in der Biomasse (Biosphäre), in den Ozeanen (Hydrosphäre) sowie in der Atmospäre im Umlauf.

Die Hydrosphäre umfasst alles Wasser: Ozeane, Seen, Grundwasser, Eis. Die Ozeane speichern sehr viel Kohlenstoff langfristig in großen Tiefen in anorganischer Form. Nahe der Wasseroberflächen befinden sich geringe Mengen Kohlenstoff. Hier wird Kohlenstoff mit der Atmosphäre ausgetauscht und wird aufgrund der biologischen Aktivität zum Beispiel durch Plankton, Seegras usw gebildet. 

Die Atmosphäre beherbergt den geringsten Anteil des globalen Kohlenstoffs. Diese Menge ist im Kohlendioxid zu 0,035 Volumenprozent in der Luft enthalten. In der Photosynthese wird das Kohlendioxid aus der Luft zum Aufbau von Biomasse und energiereichen Assimilaten (Zucker, Fette, Proteine) genutzt. Die Kohlenstoffmenge in der Atmosphäre unterliegt deshalb jahreszeitlichen Schwankungen, die das Wachstum der Vegetationsdecke abbilden. Seit circa 1800 nimmt die Kohlenstoffmenge (Kohlendioxid) in der Atmosphäre kontinuierlich zu. Dadurch erwärmt sich die Luft zunehmend, denn die Rückstrahlung der energiereichen Sonnenstrahlen wird herabgesetzt.

Die wenige Zentimeter dicke und fruchtbare Bodenschicht - die Pedosphäre - enthält mehr als doppelt soviel Kohlenstoff, wie die auf ihr wachsende Vegetation inklusive der auf ihr lebenden Tiere (Biosphäre). Der Kohlenstoff im Boden liegt in abgestorbenen Pflanzenresten und Bodenlebenwesen, Bodenteilchen und Mineralien vor.

Ackerböden werden deshalb als sehr wichtige Kohlenstoffsenken bzw. -speicher betrachtet. Denn durch gezielte Zuführung von Biomasse kann der Humusgehalt erhöht werden. Lignin, Cutin und Huminstoffe fixieren Kohlenstoff langfristig. Huminstoffe verbinden sich mit den mineralischen Bodenteilchen (Calciumcarbonate, Ton-Humus-Komplexe) und erhöhen die Bodenfruchtbarkeit.

Carbon farming ist der Begriff für die professionell betriebene Kohlenstoffspeicherung in landwirtschaftlichen Böden zur Reduktion des Kohlendioxids in der Atmosphäre. Die Kohlenstoffwerte werden vorab in den Böden ermittelt und nach dem Humusaufbau gemessen.  

Das chemische Element Kohlenstoff (C) hat die Ordnungszahl 6 im Periodensystem und ist ein Nichtmetall. Kohlenstoff kommt in unendlich vielen chemischen Verbindungen vor, rund 17 Millionen Verbindungen sollen bekannt sein. Die organische Chemie ist die Chemie der Kohlenstoffe.

Einen verschwindend geringen Anteil von 1:5000 haben die anorganischen Kohlenstoffverbindungen. Dazu gehört das Gas Kohlendioxid (CO_²) oder die Kohlensäure (H₂CO₃). Auch Kalkgesteine z.B. Dolomite enthalten Kohlenstoff. Graphit und Diamant sind die Kohlenstoffminerale.

1 Gigatonne – 1 Milliarde Tonnen

*) zu den Daten: es gibt aufgrund der intensiven Forschung sehr viele Mengenangaben zu Kohlenstoffflüssen in der Literatur, die auch Abweichungen aufweisen können.