Biokohle in China könnte CO2-Entnahme deutlich skalieren

Biokohle gilt seit Langem als vielversprechende Klimaschutzlösung, deren großflächige Umsetzung jedoch schwierig ist. Das Prinzip ist unkompliziert: Pflanzliches Material wird in eine stabile, kohlenstoffreiche Form umgewandelt und im Boden eingebracht, wo der Kohlenstoff über Jahrzehnte oder sogar Jahrhunderte gebunden bleiben kann.

Das bisherige Hindernis liegt in der Verfügbarkeit. Häufig fehlt es an ausreichend geeigneter Restbiomasse an den passenden Standorten, damit Biokohle in großem Maßstab funktionieren kann.

Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass China diese Begrenzung überwinden könnte: Energiepflanzen könnten auf aufgegebenen Ackerflächen angebaut und anschließend zu Biokohle verarbeitet werden. Gelingt dieser Ansatz, könnte Biokohle sowohl skalierbar als auch deutlich günstiger als viele konkurrierende Methoden zur CO2-Entnahme werden.

„Unsere Arbeit zeigt, dass die Einbindung von Energiepflanzen in das System sein Potenzial erheblich erweitern und die Kosten zugleich niedrig halten kann“, sagte der korrespondierende Autor Wei Li von der Tsinghua-Universität.

Die zentralen Kohlenstoffvorteile von Biokohle

Viele Konzepte zur CO2-Entnahme sind teuer, komplex oder beides zugleich. Einige benötigen große Industrieanlagen, erhebliche Strommengen, langfristige unterirdische Speicherung oder Überwachungssysteme, die eine schnelle Skalierung erschweren.

Biokohle funktioniert anders. Während ihres Wachstums nehmen Pflanzen CO2 aus der Atmosphäre auf. Durch Pyrolyse wird ein Teil des pflanzlichen Kohlenstoffs in eine widerstandsfähigere und stabilere Form überführt. Anschließend wird dieser Kohlenstoff im Boden gespeichert, statt wieder in die Atmosphäre zu gelangen.

Zudem bietet sie Nebeneffekte, die ihren Einsatz über reine Klimaziele hinaus begründen können. Biokohle kann den organischen Kohlenstoff im Boden erhöhen, die Nährstoffspeicherung im Boden verbessern und in manchen Fällen Treibhausgasemissionen wie Lachgas senken.

Damit fließt die Investition nicht nur in die CO2-Entnahme – sie kann auch die landwirtschaftliche Leistungsfähigkeit verbessern und die durch Landwirtschaft verursachte Verschmutzung verringern.

Das große Versorgungsproblem der Biokohle

Die heutige Biokohleproduktion stützt sich überwiegend auf Rückstände aus Land- und Forstwirtschaft. Das ist praktisch, weil diese Biomasse bereits vorhanden ist, begrenzt jedoch das mögliche Wachstum der Biokohle.

Zugleich sind diese Reststoffe räumlich weit verteilt, und der Transport von voluminösem Pflanzenmaterial über größere Entfernungen wird schnell kostspielig.

Die neue Studie stellt daher eine zentrale Frage: Was wäre, wenn Biokohle nicht auf Reststoffe beschränkt bliebe? Was wäre, wenn sich eine verlässliche Biomasseversorgung durch den gezielten Anbau von Energiepflanzen schaffen ließe, ohne mit der Lebensmittelproduktion zu konkurrieren? Hier kommen aufgegebene Ackerflächen ins Spiel.

Biokohle im großflächigen Praxistest

Das Forschungsteam bewertete dieses kombinierte System aus Energiepflanzen und Biokohle unter realen Rahmenbedingungen. Berücksichtigt wurden dabei die Standorte chinesischer Biomassekraftwerke, Transportnetze und realistische Bedingungen entlang der Lieferkette.

Den Berechnungen zufolge könnten Energiepflanzen, die auf aufgegebenen Ackerflächen wachsen, über Biokohle jährlich etwa 25,8 Millionen Tonnen CO2-Entnahme ermöglichen.

Das ist keine unbedeutende Menge. Sie entspricht zudem ungefähr dem Potenzial, das Biokohle aus land- und forstwirtschaftlichen Reststoffen liefern kann, die bislang traditionell als wichtigste Ausgangsstoffe dienen.

Es geht nicht darum, Reststoffe zu ersetzen, sondern eine zweite Versorgungsquelle zu schaffen, damit Biokohle nicht länger durch die Verfügbarkeit von Ausgangsmaterial begrenzt wird.

Aufschlüsselung der Kosten

Eine Zahl sticht besonders hervor: Die Studie veranschlagt die Kosten für die Herstellung von Biokohle mit diesem integrierten Ansatz auf rund 9,6 $ je Tonne entferntem CO2.

Die Forschenden vergleichen diesen Wert mit BECCS (Bioenergie mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung), einem stärker infrastrukturlastigen Weg zur CO2-Entnahme.

In ihrer Analyse wird BECCS mit etwa 90,9 $ pro Tonne angesetzt. In einigen Konstellationen kann es etwas mehr Kohlenstoff entfernen, benötigt jedoch kostspielige Abscheidetechnik, Transport- und Speicherkapazitäten. Gerade bei einer raschen Skalierung können diese Kosten und diese Komplexität zum Hindernis werden.

„Kosten sind ein entscheidender Faktor für den Einsatz im großen Maßstab“, schrieben die Autoren.

„Biokohle hebt sich hervor, weil sie eine erhebliche CO2-Entnahme zu einem Bruchteil der Kosten alternativer Technologien ermöglicht.“

Für Strategien zur CO2-Entnahme auf nationaler Ebene ist dieser Preisunterschied entscheidend. Er macht den Unterschied zwischen einem Pilotprojekt und einer Lösung aus, die breit eingesetzt werden könnte.

Wie groß das Potenzial von Biokohle werden könnte

Die Studie untersucht außerdem, was bei einer Optimierung und Ausweitung des Systems möglich wäre. Dazu würden mehr Energiepflanzen, eine größere Biomasseversorgung und zusätzliche Pyrolyseanlagen an geeigneten Standorten gehören.

In diesem Szenario an der oberen Grenze schätzen die Forschenden, dass Biokohle in China potenziell bis zu 1,88 Milliarden Tonnen CO2 pro Jahr entfernen könnte.

Das ist eindeutig keine kurzfristig realistische Perspektive – sie hängt von verfügbaren Flächen, dem Ausbau der Infrastruktur und dauerhafter politischer Unterstützung ab. Dennoch zeigt das Szenario, dass Biokohle nicht klein bleiben muss.

Wenn Lieferketten und Investitionen zusammenkommen, könnte sie sich von einer Nischenlösung zu einem bedeutenden Hebel entwickeln.

Die Bedeutung aufgegebener Ackerflächen

Die Studie nennt vor allem Ost- und Nordostchina als Regionen mit besonders hohem Potenzial, da sie Biomasseressourcen mit vorhandener Infrastruktur verbinden. Das ist relevant, weil Transportkosten die Wirtschaftlichkeit von Biokohle unauffällig entscheiden können.

Auch die Nutzung aufgegebener Ackerflächen ist bewusst gewählt. Bioenergieprojekte können umstritten werden, sobald sie in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion stehen.

Der Anbau von Energiepflanzen auf wenig genutzten Flächen soll diesen Konflikt verringern und eine Skalierung politisch leichter umsetzbar machen.

Es handelt sich nicht um eine perfekte Lösung – auch „aufgegebene“ Flächen können ökologischen Wert besitzen oder lokal genutzt werden –, aber sie ist ein realistischerer Ausgangspunkt als die Umwandlung produktiver Agrarflächen.

Hürden bei der Skalierung von Biokohle

Die Forschenden sind zuversichtlich, räumen jedoch ein, dass sich der Ansatz nicht einfach unmittelbar umsetzen lässt. Für eine Ausweitung von Biokohle wären Investitionen in Pyrolyseinfrastruktur, eine bessere Einbindung in bestehende Energie- und Agrarsysteme sowie verlässliche Biomasse-Lieferketten erforderlich.

Auch politische Anreize und Anreize durch Kohlenstoffmärkte würden eine wichtige Rolle spielen, indem sie Landwirten und Unternehmen Gründe geben, die Praxis einzuführen und langfristig fortzuführen.

„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Biokohle, insbesondere in Kombination mit Energiepflanzen, zu einem Eckpfeiler von Klimaschutzstrategien werden könnte“, erklärten die Forschenden.

„Mit den richtigen politischen Maßnahmen und Investitionen hat sie das Potenzial, sowohl ökologische als auch wirtschaftliche Vorteile zu schaffen.“

Ausblick für Biokohle

Die Studie rückt Biokohle in ein neues Licht: Aus einer guten Idee, die sich bislang schwer skalieren ließ, könnte ein Ansatz werden, der deutlich wachsen kann, wenn die Biomasseversorgung als zentrale Herausforderung behandelt wird.

Der Anbau von Energiepflanzen auf aufgegebenen Ackerflächen könnte Biokohle erheblich vergrößern und die Kosten zumindest auf dem Papier vergleichsweise niedrig halten.

Da Biokohle außerdem die Bodengesundheit verbessert, ist sie kein reines Klimaschutzinstrument mit nur einem Zweck. Stattdessen bietet sie eine Strategie zur CO2-Entnahme, die mit Vorteilen für die Landwirtschaft kombiniert werden kann.

Wenn China seine Klimaneutralität ernst nimmt und nach bezahlbaren, skalierbaren und praktischen Optionen sucht, liefert diese Forschung starke Argumente dafür, Biokohle mehr Aufmerksamkeit zu schenken.