Wie Pflanzenkohle das Stadtleben widerstandsfähiger gegen den Klimawandel macht

Extreme Wetterereignisse stellen das Leben der Menschen zunehmend auf die Probe, insbesondere in urbanen Ballungsräumen. Städte besser für den Klimawandel zu wappnen ist das Ziel von blau-grünen Infrastrukturprojekten. Pflanzenkohle nimmt eine Schlüsselrolle beim Schutz von Städten vor Überschwemmungen, Hitzewellen und Wasserverschmutzung ein.

Nach Angaben des Statistischen Bundesamtes lebten Mitte 2023 schätzungsweise 4,6 Milliarden der weltweit 8 Milliarden Menschen in Städten: das sind 57 % der Weltbevölkerung. Prognosen der Vereinten Nationen (UN) zufolge wird die weltweite Stadtbevölkerung bis 2030 auf 5,2 Milliarden Menschen ansteigen. Urbane Gebiete sind zum Lebensmittelpunkt der Menschen geworden – und bergen gleichzeitig klimabedingte Risiken, die es zu bewältigen gilt.

Aufgrund der globalen Erwärmung und des Temperaturanstiegs nehmen extreme Wetterereignisse wie Hitzewellen, Dürren, Überschwemmungen und Stürme zu: Laut Studien von Munich RE, die die Auswirkungen der globalen Erwärmung auf wetterbedingte Naturkatastrophen analysiert, hat sich die Zahl der extremen Wetterereignisse seit Anfang der 1990er Jahre weltweit verdoppelt. Diese Wetterextreme können zu einer großen Bedrohung für das menschliche Leben, insbesondere in städtischen Gebieten, werden und Ökosysteme, Infrastruktur und Lebensräume zerstören. Jüngste Überschwemmungen wie in Porto Alegre (Brasilien) und in Süddeutschland im Frühjahr 2024 haben eines der Hauptprobleme in dicht besiedelten Gebieten drastisch vor Augen geführt: Der Wasserkreislauf in der Natur und in Städten ist unterschiedlich.

Bei einer natürlichen Bodendecke versickert etwa die Hälfte des Regenwassers im Boden, während etwa 40 % mit Hilfe von Pflanzen verdunstet. Da so 90 % des Regenwassers von der Natur aufgenommen werden, bleiben nur 10 %, die als Abflusswasser verloren gehen. Durch mehr versiegelte Flächen wird der natürliche Wasserkreislauf gestört, was in Städten zu einem Wasserabfluss von bis zu 55 % führt, wie Modelle zeigen. Auf versiegelten Dächern, Straßen und Plätzen kann das Regenwasser einfach nicht versickern, was Überschwemmungen wahrscheinlicher macht.

Die Kombination von starken Regenfällen und extremer Hitze oder Trockenheit verschlimmert dies noch: Extrem trockene und verdichtete Böden können kaum Wasser aufnehmen. Bei starken Regenfällen führt dies zu katastrophalen Sturzfluten.

Eine nachhaltige Regenwasserwirtschaft zielt darauf ab, den Abfluss von Regenwasser zu verringern, indem nach Möglichkeiten gesucht wird, naturnahe Wasserkreisläufe in die Stadt zu integrieren. Blau-grüne Infrastrukturprojekte haben sich zum Ziel gesetzt, natürliche Wasserspeicher zu schaffen und mehr Verdunstung zu ermöglichen.

Das Konzept von blau-grünen Infrastrukturen verbindet Landschaftsarchitektur, Hydrologie und Stadtplanung auf ganzheitliche Weise, um Städte besser auf den Klimawandel vorzubereiten und ihren Wasserkreislauf zu optimieren. Es schafft blaue Bereiche in der Stadt, wie Seen und Teiche, und grüne Bereiche, wie Parks, Stadtbäume und begrünte Dächer, um Wasser aufzufangen. Ein Teil vieler blau-grüner Infrastrukturprojekte ist die so genannte „Schwammstadt“: Städte, die wie riesige Schwämme gestaltet sind, damit das Regenwasser dort gehalten und absorbiert wird, wo es fällt, und sicher abfließen kann.

Blau-grüne Infrastruktur führt nicht nur zu einem besseren Abfluss des Regenwassers, um Überschwemmungen zu verhindern: Eine intakte Vegetation und effiziente Wassersysteme sind notwendig, um die Schadstoffbelastung zu verringern und Städte herunterzukühlen. Und dies ist unabdingbar, wie der Hitze-Check der Deutschen Umwelthilfe kürzliche aufgezeigt hat: Der Großteil der Städte in Deutschland schützt die Menschen nicht ausreichend vor den extrem hohen Temperaturen als Folge der Klimakrise: Sie sind gleichzeitig stark versiegelt und bieten zu wenig kühlendes Grün.

Die Auswirkungen des Klimawandels erfordern ein Umdenken beim städtischen Leben, und Pflanzenkohle spielt dabei eine wichtige Rolle.

Werfen wir einen genaueren Blick auf die verschiedenen Möglichkeiten, städtische Gebiete grüner und hitzeresistenter zu gestalten:

• Durch Gründächer und Terrassen zur Luftverbesserung und zur Rückhaltung von Niederschlägen
• Durch Stadtbäume und Biosickergräben, die das Gebiet kühl halten und Lebensraum für Tiere bieten
• Durch Parks und Regenwasserbeete als Wasserspeicher und für mehr Artenvielfalt

Pflanzenkohle kann in all diese Formen der Stadtbegrünung integriert werden. Und es gibt viele gute Gründe dafür, denn die positiven Effekte von Pflanzenkohle wirken auf mehreren Ebenen gleichzeitig. Der größte Vorteil von Pflanzenkohle für städtische Grünanlagen liegt in ihrer Fähigkeit, den Boden zu verbessern sowie Wasser zu speichern und zu leiten. Aufgrund ihrer porösen Struktur wirkt Pflanzenkohle wie ein Schwamm, der die mikrobielle Vielfalt erhöhen kann. Sie hält Wasser und Nährstoffe dort im Boden, wo die Pflanzen sie brauchen, und verhindert, dass sie weggeschwemmt werden. Als Schicht in Straßen kann Pflanzenkohle z. B. Regenwasser leiten, um Bäume in der Nähe damit zu versorgen – und so sowohl das Regenwassermanagement als auch die Pflanzengesundheit verbessern. Als Bestandteil von Bodensubstraten können diese Vorzüge von Pflanzenkohle die Begrünungsmaßnahmen in Städten verbessern:

• Bei Gründächern und Terrassen sorgt Pflanzenkohle für eine höhere Wasserspeicherkapazität und Wasserfilterung bei gleichzeitig geringerem Gewicht und geringerer Nährstoffauswaschung. Pflanzenkohle hat außerdem eine isolierende Wirkung und kann Gebäude energieeffizienter machen.
• Auch Stadtbäume profitieren von Bodensubstraten mit Pflanzenkohle: Neben einer verbesserten Nährstoffspeicherung und der Filterung von Giftstoffen im Wasser erhöht sie die Widerstandskraft der Bäume und sorgt für ein längeres Überleben der Pflanzen. Durch ein mit Pflanzenkohle angereichertes Substrat kann die Wasserspeicherkapazität und die Sauerstoffverfügbarkeit für Stadtbäume verbessert werden – ein wichtiger Bestandteil der oben erwähnten Schwammstadtkonzepte.
• In Stadtparks erhöht Pflanzenkohle in Bodensubstraten die Pflanzengesundheit und verbessert die biologische Vielfalt sowie das Mikroklima, was zu einer höheren Verdunstung und Kühlung führt.

Pflanzenkohle von Novocarbo hat bereits bei verschiedenen blau-grünen Infrastrukturprojekten eine positive Wirkung gezeigt. Ein Beispiel: Der schwedische Bauriese Skanska nutzte Novocarbo’s Pflanzenkohle, um den Park „Nobelparken“ in der schwedischen Stadt Lund aufzuwerten – eine Naturoase, die die Vorteile der Stadt mit der Ruhe der Natur verbindet. Hier wurde Pflanzenkohle gemischt mit Kompost als Substrat eingesetzt und trägt zum Wachstum und zur Erhaltung der 236 verschiedenen Pflanzenarten auf einer Fläche von 3,8 Hektar bei.

Auch in Skanskas erstem klimaneutralen Bürogebäude in Hyllie, Malmö, das 2023 eröffnet wurde, spielt Pflanzenkohle eine wichtige Rolle. Das zwölfstöckige Gebäude verfügt über bepflanzte Terrassen mit Pflanzenkohle, wodurch bei geringerem Gewicht die Wasseraufnahme, die biologische Vielfalt und somit auch das Wohlbefinden der Mieter gesteigert werden konnte.

Die Zusammenarbeit zwischen Novocarbo und Skanska ist ein großartiges Beispiel für die Integration von Pflanzenkohle und ihrer bodenverbessernden Wirkung in ganzheitliche blau-grüne Infrastrukturprojekte für moderne Städte.

Erhöhte Verdunstung und Kühlung, bessere Pflanzengesundheit, mehr Artenvielfalt, höhere Wasserspeicherung und geringerer Regenwasserabfluss – die Liste der positiven Auswirkungen von Pflanzenkohle für die Stadtbegrünung ist lang. Und es gibt noch mehr Potenzial, wie neue wissenschaftliche Erkenntnisse zeigen.

Ein Forschungsprojekt von Priyanka Kudige Prakash für die HafenCity Universität in Hamburg in Zusammenarbeit mit Novocarbo untersuchte die Auswirkungen von co-kompostierter Pflanzenkohle auf Regenwasserbewirtschaftungssysteme. Mit dem Regenwasserabfluss in Städten gelangen Schadstoffe in Gewässer. In der Studie wurden organische Spurenstoffe (TrOCs), die eine ernsthafte Bedrohung für die biotische Umwelt darstellen, näher untersucht.

TrOCs wie Benzotriazol sind in vielen in Städten verbreiteten Materialien enthalten, z. B. in Autobremsflüssigkeiten oder Geschirrspülmitteln. Da TrOCs aufgrund ihrer Löslichkeit und geringen Sorptionsneigung in Regenwasserbewirtschaftungssystemen nur unzureichend entfernt werden, sind sie in den Gewässern allgegenwärtig und schaden dem Gewässerökosystem und den Menschen.

In einem Experiment untersuchte das Forscherteam, inwieweit co-kompostierte Pflanzenkohle von Novocarbo ausgewählte organische Spurenstoffe in blau-grünen Infrastrukturen entfernen kann. Dazu verglichen sie verschiedene Substratmedien mit und ohne co-kompostierte Pflanzenkohle im Hinblick auf ihre Fähigkeit, die TrOCs zurückzuhalten und aus dem Wasser zu entfernen. Die Ergebnisse zeigten: Je höher die Konzentration von Pflanzenkohle in den Substraten, desto geringer die Kontamination mit ausgewählten TrOCs wie Benzotriazol.

Das getestete Substrat mit 70 % Pflanzenkohle zeigte überwiegend die besten Ergebnisse mit der geringsten Kontamination mit TrOCs, was zu folgender Schlussfolgerung führt: Je höher der Gehalt an Pflanzenkohle im Substrat, umso höher die Mikroporosität oder „Schwammigkeit“, und umso höher die Sorption von TrOCs.

Die Botschaft dieser neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse ist klar: co-kompostierter Pflanzenkohle in Substraten für die Stadtbegrünung verringert die Verschmutzung von Flüssen und Grundwasser. Damit wird Pflanzenkohle zu einem unverzichtbaren Bestandteil blau-grünen Infrastruktur und des städtischen Wassermanagements: Sie macht die Pflanzen nicht nur widerstandsfähiger gegen extreme Temperaturen und optimiert den Wasserkreislauf, sondern hält auch das Wasser frei von Schadstoffen.

Und es gibt noch mehr Potenzial: Pflanzenkohle wird durch die Pyrolyse von biogenen Reststoffen hergestellt. Bei diesem Verkohlungsprozess wird ein großer Teil des Kohlenstoffs aus der Biomasse in der Pflanzenkohle gebunden. Einmal in den Boden eingebracht, wirkt die Pflanzenkohle wie eine Kohlenstoffsenke und speichert das CO2 dauerhaft – eine intelligente Art der Kohlenstoffspeicherung in städtischer Vegetation, Böden und Gebäuden.

Pflanzenkohle kann dazu beitragen, die klimabedingten Risiken in Städten zu minimieren und sie sicherer und lebenswerter machen. Ihre Fähigkeit, Kohlenstoff aus der Atmosphäre zu binden, kann darüber hinaus dazu beitragen, den Klimawandel und die globale Erwärmung abzuschwächen und Städte auf ihrem Weg hin zu Klimaneutralität unterstützen. Wir bei Novocarbo setzen alles daran, das Potenzial des „Naturwunders Pflanzenkohle“ weiterzuentwickeln, um eine nachhaltige und lebenswerte Zukunft zu gestalten.