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CO2 - Bindung, Sauerstoffproduktionund
Humusbilanz der Bodenzone
Dipl.-Ing. Christian Krumphuber
Biomasse
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Biomasse – CO2-BindungSauerstoffproduktion - Humusbilanz
DI Christian Krumphuber
Abt. Pflanzenproduktion
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PhotosyntheseZentrales Dogma der Biologie
BlattC6H12O6 02
H2O
Licht,Sonne
CO2
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Die Photosynthese
Die Pflanzen erzeugen
Aus dem Wasser (H2O) des Bodens
Mit dem Kohlendioxid ( CO2) der Luft
Unter Ausnutzung des Sonnenlichtes (= Energiequelle)
Nährstoffe (Kohlenhydrate, Eiweiß, Fette…)
Und geben dabei Sauerstoff (O2) ab
Photosynthese ist Energiegewinnungsprozess mit umgekehrtem
Prozessablauf der Energiegewinnungsprozesse des Menschen
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Photosynthese
Photosynthese (Energiegewinnung der Pflanzen):
6 CO2 + 12 H2O → C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2OStöchiometrisch*:
264 + 216 → 180 + 192 + 108 (480=480) C6H12O6 entspricht der produzierten Biomasse (Vereinfachung)
6 O2 ist der produzierte Sauerstoff, 6 CO2 ist das verbrauchte Kohlendioxid Pro Tonne Biomasse daher 264/180 = ca. 1,5 mal mehr CO2-Verbrauch Pro Tonne Biomasse daher 192/180 = ca. 1,1-fache Sauerstoffabgabe
*Stöchiometrie: Berechnung der Ausgangs- und Endprodukte einer chemischen Reaktion. Sie beruht auf dem Massenerhaltungssatz: Bei einer chemischen Reaktion ist die Summe der Masse der Eingangs- und Ausgangsstoffe gleich
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Effizienz der Photosynthese = Effizienz der Pflanzenproduktion
Ausgangsenergie ist Sonneneinstrahlung Sonnenenergie wird optimal genutzt wenn
Erträge pro Flächeneinheit möglichst hoch sind und Damit möglichst viel CO2 gebunden wird und Möglichst viel Sauerstoff abgegeben wird
Pro Tonne Biomasseproduktion werden 1,5 t CO2 gebunden und 1,1 t Sauerstoff produziert
„Gesetz des abnehmenden Ertragszuwachses“ gilt auch ursächlich bei diesen Prozessen
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Photosyntheseleistung Land- und Forstwirtschaft
Biomasseproduktion ca. 40 Mio. t/Jahr
44 Mio. t Sauerstoffproduktion pro Jahr
Land- und Forstwirtschaft produziert den 15-fachen Sauerstoffbedarf
der Österreicher (zum Atmen), 300 kg O2 pro Kopf/Jahr
56 Mio. t CO2-Bindung/Jahr
Land- und Forstwirtschaft bindet – vorerst einmal - 60% der jährlich
produzierten Klimagase
Frage ist: wie viel davon wird dauerhaft gebunden bzw. CO2-neutral
geführt.
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Leistung der Pflanzen
Erzeugt 20 t Biomasse/Jahr bindet 30 t Kohlendioxid produziert 22 t Sauerstoff
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Humusaufbau - Modellrechnung
Deutliche Unterschiede im Humusgehalt zwischen
Ackerland und Grünland
Ackerland: ca. 2,5 – 3% Humus im Oberboden (-30 cm)
Grünland: ca. 5-6% Humus im Oberboden
Humus: Gesamtheit der organischen Substanz in seinen Um-, Ab- und
Aufbauformen.
Kohlenstoffgehalt von Humus: 58%
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Humusgehalte – Kohlenstoffgehalte – CO2-Bindung
Humusgehalt in %* Humus in t/ha
In 0-30 cm Boden
Kohlenstoff
In t pro Hektar
CO2-Sequestrierung
In t pro Hektar
1,5 54 32 118
2,0 72 42 155
2,5 90 53 196
3,0 108 64 237
3,5 126 73 270
4,0 144 84 311
4,5 162 94 348
5,0 180 105 388
*Gerechnet wird Boden mit Raumgewicht 1,2 t/m³
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Modellrechnung - Humusaufbau
Geringere Humusgehalte im Ackerbau durch dauernde
Bodenbearbeitung – Sauerstoffzufuhr – Humusabbau Frage auch des jährlichen Niederschlages, Bodenschwere
Dauergrünland: höchste Humusgehalte
Begrünte „künstliche“ Flächen – Annahme: Boden entwickelt sich zu
einem grünlandähnlichen Substrat Innerhalb von 20 Jahren Aufbau von 1% Humusgehalt im Oberboden Entspricht in 20 Jahren: 36 t Humus/21 t C/78 t CO2
Pro Jahr: 1,8 t Humus/1,05 t C/3,9 t CO2 Bewertet man dieses CO2 mit Emissionszertifikaten (€ 20/t CO2)
ca. € 80/ha oder 0,8 €/ar (100m²)
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Humusbilanz - Kohlenstoffbilanz
Bayrische Untersuchung: Prof. Hülsbergen, Freising München
Etwa 4% des gesamten in der Photosynthese verarbeiteten CO2 geht
in die Humusbildung.
Annahme: Ertrag schwaches/mittleres Grünland; ca.10 t Biomasse/Jahr Entspricht einer Kohlenstoffbindung von ca. 4 t (15 t CO2)
4% = ca. 160 kg Kohlenstoffbindung in Humus Entspricht 600 kg CO2-Bindung (oder etwa 12 € pro ha bei 20 €/t/CO2)
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Optimierung der CO2-Sequestrierung
Schaffung eines flächendeckenden, wüchsigen, trockenresistenten
Pflanzenbestandes; weil wo kein Pflanzenwachstum keine Sauerstoffbildung
Keine Biomasseproduktion
keine CO2-Einlagerung
Kein Humusaufbau
Pro Jahr kann man mit einer Bindung zwischen 500 kg – 4.000 kg CO2 pro
Hektar rechnen. (Abhängig Vegetationsperiode, Höhenlage,
Wasserangebot, Pflanzenbewuchs, Trockenperioden)
Müsste empirisch verifiziert werden mittels laufender
Humusuntersuchungen
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CO2-Zertifikate – Handel mit der heißen Luft
EEX-european energy exchangePreisentwicklung pro t CO2-Emissionsrecht 2007
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Biomasse-CO2-Bindung-Humusbildung
Danke für ihre Aufmerksamkeit
Dipl.-Ing. Christian Krumphuber
LK Oberösterreich
Tel.: 0506902 1415