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Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg (FVA)
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Artikel

Autor(en): Klaus von Wilpert
Redaktion: FVA, Deutschland
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Eckpunkte und wissenschaftliche Begründung eines Holzasche-Kreislaufkonzepts

Energieerzeugung durch Verbrennen des regenerativen Rohstoffes Holz ist ein zukunftsweisendes Konzept, da bei der Bildung des Holzzuwachses im Wald genauso viel CO2 gebunden wird wie durch die Verbrennung wieder in die Atmosphäre gelangt. Bei der Verbrennung von Holz bleibt Holzasche übrig, in der basische Elemente wie Calcium, Kalium und Magnesium angereichert sind, die gleichzeitig wertvolle Pflanzennährstoffe sind. Angesichts der Tatsache, dass durch nutzungs- und immissionsbedingte Einflüsse Waldböden in den vergangenen Jahrzehnten großflächig versauert sind, ist die Rückführung der mit der Holzbiomasse den Wäldern entzogenen Basizität in Form von Holzasche sinnvoll und entspricht dem im Abfall- und Kreislaufwirtschaftsgesetz verankerten Kreislauf- und Recyclinggedanken.

Da in der Holzasche jedoch nicht nur nützliche Elemente, sondern auch Schwermetalle angereichert sind und außerdem durch die extrem hohe Alkalinität (pH-Werte > 10) und die hohe Löslichkeit von Holzaschen, deren Ausbringung auch Schäden verursachen kann, ist ein Kreislaufkonzept so zu gestalten, dass Schäden mit hohen Sicherheitsmargen vermieden werden und gleichzeitig eine hinreichend ausgeprägte Nutzwirkung der Ascheausbringung erzielt wird. Auf der Basis von Ausbringungsversuchen und Modellversuchen im Labor wird die Nutz- und Schadwirkung der Holzascheausbringung eingeschätzt und ein Regelwerk formuliert, das eine umweltverträgliche Gestaltung eines Holzaschekreislaufes bei hinreichender Nutzwirkung gewährleistet. Diese Regeln müssen so einfach und operational sein, dass sie routinemäßig kontrolliert und im praktischen Betrieb der Waldbodenmelioration umgesetzt werden können.

In Deutschland müssen derzeit auch reine Waldholzaschen noch auf Deponien entsorgt werden – im Gegensatz zu Österreich und der Schweiz fehlt eine rechtliche Grundlage, welche die Bodenmelioration mit Holzasche regelt.

Schema Stoffkreisläufe
Abb. 1: Schematisierte Darstellung der relativen Intensität von biogeochemischen Elementkreisläufen in Wäldern und deren Störung durch Depositionen und Nutzung.

Bedarf für ein Holzasche-Kreislaufkonzept

Durch die Deposition von starken Säurebildnern (SO42-, NO3-) in der Größenordnung von derzeit ca. 1,3 kmolc×ha-1×a-1 in Baden-Württemberg findet ein äquivalenter Austrag von Basizität in Form von Neutralsalzen statt (s. Abb. 1). Durch Holznutzung findet ebenfalls ein Basenexport statt, der zwar bei geringer oder nicht vorhandener Depositionsbelastung von der „nachschaffenden Kraft“ der Silikatverwitterung i.d.R. kompensiert wird, aber bei hohen Bodenversauerungsgraden relevant ist (Ulrich 1999). Wenn durch eine verstärkte Biomassenutzung für Energieerzeugung dieser nutzungsbedingte Basenexport verstärkt wird, wird insgesamt die Tendenz zur Entbasung und damit Versauerung des Bodens intensiviert. Der Basenexport mit der Holzernte kann bei hoher Ernteintensität die Größenordnung der weitgehend geschlossenen, internen Stoffkreisläufe mit dem Bestandesniederschlag (der K-Vorrat läuft im Bestandesniederschlag bis zu 7-mal um) und mit dem jährlichen Streufall erreichen oder übersteigen.

Gegenüber dem geringfügigen Basenaustrag in Form von Hydrogenkarbonaten in anthropogen nicht beeinflussten Waldökosystemen sind die Basenausträge durch die genannten anthropogenen Störfaktoren um Größenordnungen höher. Damit besteht ein massiver Bedarf, Basizität in Waldökosysteme zurückzuführen, wenn das Ziel geschlossener Stoffkreisläufe als wesentliches Merkmal einer auf Standortsnachhaltigkeit ausgerichteten Forstwirtschaft ernstgenommen wird (Hildebrand 1994, v. Wilpert et al. 2000). Diese Rückführung von Pufferkapazität erfolgt üblicherweise in Form von Bodenschutzkalkungen. Sie kann aber auch durch die Wiederausbringung der Holzaschen aus Verbrennung von Waldholz erfolgen (Andersson & lundkvist 1989).

Holzaschen sind jedoch nicht nur wegen ihres Gesamt-Basengehaltes interessant, sondern auch wegen ihrer spezifischen Nährelementgehalte. Hier steht besonders der Kaliumgehalt im Vordergrund, im Zusammenhang mit den innerhalb des letzten Jahrzehnts deutlich ausgeweiteten Kaliummangelsymptomen in Wäldern (Abb. 2). Während des vergangenen Jahrzehnts haben sich in Baden-Württemberg die Areale mit latentem oder akutem Kaliummangel auf alle Regionen mit flächig entbasten Lehmstandorten ausgeweitet (v. Wilpert & Hildebrand 1994).

Karte Kaliummangel
Abb. 2: Areale mit Kaliummangel (blau markiert) bei Fichte (1. Nadeljahrgang) gemessen im Jahr 1994.

Innerhalb der in Abb. 2 markierten Areale lag der Kaliumgehalt im ersten Nadeljahrgang bei Fichte großflächig unter 4.5 g/kg Trockenmasse und auf ca. ¼ dieser Flächen unter 3.5 g/kg, Letzteres zeigt deutlichen Mangel an. Diese latente Kaliummangelsituation wird bei der Bodenschutzkalkung derzeit durch Beimischung von 0.5 t/ha Kaliumsulfat berücksichtigt, wenn der Kaliummangel im Einzelnen nadelanalytisch nachgewiesen ist. Nach der Übersicht in Abb. 2 ist ein latenter Kaliummangel in Baden-Württemberg auf ca. 1/3 der kalkungsbedürftigen Standorte, d.h. auf ca. 5000 ha Fläche pro Jahr, gegeben. Wenn auf dieser Fläche die Kaliumbeimischung vollständig durch Holzasche erbracht wird, würde dies bei einem mittleren Kaliumgehalt der Holzasche von 5 % K2O-Äquivalenten einen jährlichen Aschebedarf von 25.000 t bedeuten. Diese Größenordnung liegt aktuell im oberen Bereich des Holzascheaufkommens in Baden-Württemberg (Joos & Deines 2002), insbesondere wenn die Asche relativ strengen Qualitätsnormen unterworfen wird. Wenn die Entwicklung der Holzenergie-Initiative des Landes Baden-Württemberg weiter so dynamisch verläuft wie in den vergangenen Jahren, wäre es realistisch, den gesamten Kaliumbedarf bei der Waldkalkung durch Waldholzasche zu decken.

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