Zusammenfassung

Das NewBIAS-Projekt zeigt, wie die mehrjährige Pflanze Miscanthus eine vollständig kreislauffähige, klimafreundliche Wertschöpfungskette unterstützen kann, die Gartenbau, Pyrolyse und Bodenverbesserung miteinander verbindet. Das Projekt hat gezeigt, dass frische und einmal verwendete Miscanthus-Substrate herkömmliche Kultursubstrate wie Steinwolle oder Kokosfasern erfolgreich ersetzen können und eine erneuerbare und regional bezogene Alternative darstellen. Mit zunehmendem Alter verliert das Substrat an Wirksamkeit für den Pflanzenanbau, eignet sich jedoch zunehmend als Ausgangsmaterial für die Pyrolyse, wodurch ein natürlicher Übergang von der Substratverwendung zur Biokohleproduktion entsteht.

Im Rahmen des Projekts wurde ein optimierter Pyrolyseprozess entwickelt, der gebrauchtes Miscanthus-Substrat sicher und effizient in hochwertige Biokohle umwandelt. Analytische Untersuchungen ergaben einen klaren Zusammenhang zwischen der Nutzungsgeschichte des Substrats und den Eigenschaften der Biokohle, wobei nährstoffreiche Biokohlen besonders starke Auswirkungen auf die Wasserrückhaltung im Boden, die Bodenstruktur und die Stresstoleranz der Pflanzen zeigten. Bodenexperimente belegten Verbesserungen bei der Aggregation und der Wasserverfügbarkeit, während Pflanzenstudien eine erhöhte Widerstandsfähigkeit unter Hitzestress zeigten. Eine umfassende Nachhaltigkeitsbewertung bestätigte, dass Substrat- und Biokohlesysteme auf Miscanthus-Basis die Treibhausgasemissionen reduzieren und wirtschaftlich wettbewerbsfähig sein können, insbesondere unter zukünftigen Anreizen für die Bepreisung von Kohlenstoff oder die Kohlenstoffentfernung. NewBIAS hat erfolgreich eine praktische, wissenschaftlich fundierte Kaskadennutzung von Miscanthus demonstriert. Es lieferte neue Verfahrenstechnologien, umweltbezogene Erkenntnisse und wirtschaftliche Bewertungen, die zusammen eine solide Grundlage für regionale Strategien zur Kreislauf-Bioökonomie in NRW bilden.

BOOST FUND 2.0 Projektleiter

Dr. Nina Siebers
IBG-3: Agrosphäre
Forschungszentrum Jülich
email: n.siebers@fz-juelich.de

Partner

Prof. Dr. Lüdeling & Dr. Kraska, INRES - Gartenbauwissenschaft, Universität Bonn
Prof. Dr.-Ing. Quicker & A. Brautlacht & M. Lang, Technologie der Energierohstoffe, RWTH Aachen
Dr. Küppers & Dr. Nischwitz, ZEA-3: Analytik, Forschungszentrum
Prof. Dr. Vereecken & Prof. Dr. Brüggemann & Dr. Siebers, IBG-3: Agrosphäre, Forschungszentrum Jülich
Prof. Dr. Schurr & Dr. Schrey & Dr. Kuhn, IBG-2: Pflanzenwissenschaften, Forschungszentrum Jülich
Prof. Dr. Walther, Operations Management, RWTH Aachen

Projektlaufzeit

01.07.2022 - 30.09.2025

Förderung

NewBIAS ist Teil des NRW-Strategieprojekts BioSC und wurde vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert.

Publikationen

Busch, F, Leal, OdA, Siebers, N and Brüggemann, N (2024). Biochar captures ammonium and nitrate in easily extractable and strongly retained form without stimulating greenhouse gas emissions during composting. Journal of Environmental Quality n/a(n/a).

Ruett, J, Abdelshafy, A and Walther, G (2024). Using miscanthus and biochar as sustainable substrates in horticulture: An economic and carbon footprint assessment of their primary and cascading value chains. Sustainable Production and Consumption 49: 163-178.