Rätsel der verschwundenen Holzkohle gelöst

Lange Zeit war rätselhaft, warum die Böden nicht pechschwarz sind vor Kohlenresten vergangener Waldbrände. Jetzt hat ein internationales Forscherteam herausgefunden, wohin die Holzkohle verschwunden ist: Regen hat sie in Flüsse und Ozeane ausgewaschen. Überraschend ist dies deshalb, weil die Holzkohlenreste bisher als nahezu unlöslich galten, wie die Forscher im Fachmagazin „Science“ berichten.

Egal ob Blitzschlag, Meteoriteneinschlag oder Vulkanausbruch – schon seit Jahrmillionen lösen solche Ereignisse immer wieder große Wald- und Buschbrände aus. Übrig bleibt von der Vegetation dann meist nur ein schwarzes, kohlenstoffhaltiges Material – Holzkohle. Auch bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen und Biomasse bleibt sie als Rückstand übrig. „Die meisten Forscher dachten, Holzkohle sei resistent und würden für immer im Boden verbleiben. Aber wenn das so wäre, wären die Böden schwarz“, sagt Rudolf Jaffé von der Florida International University in Miami. Doch seltsamerweise ist genau das nicht der Fall. Wohin also ist die im Laufe der Erdgeschichte entstandene Holzkohle verschwunden?

Spurensuche in großen Flüssen

Um diese Frage zu klären, gingen Jaffé und sein Kollege Thorsten Dittmar, Leiter der Max-Planck-Forschungsgruppe für Marine Geochemie an der Universität Oldenburg, auf Spurensuche. Ihre Frage dabei: Könnte es vielleicht sein, dass die Kohle durch Wasser aus dem Boden gespült und in Gewässer transportiert wurde? Dann müsste sich ein Großteil davon inzwischen im Ozean befinden. „Deshalb hat unser internationales Team 174 Proben aus Flüssen der ganzen Welt wie dem Amazonas, dem Kongo, dem Jangtse, aber auch der Arktis entnommen und den Gehalt an gelöster Holzkohle bestimmt“, erklärt Dittmar.

Und tatsächlich wurden sie fündig: „Wir waren überrascht, dass in allen Proben der Holzkohleanteil immer zehn Prozent der Gesamtmenge an gelösten organischen Kohlenstoffverbindungen entsprach.“ Denn vom chemischen Standpunkt aus gesehen hatte niemand erwartet, dass sich Holzkohle in Wasser lösen würde. Doch offenbar ist das doch der Fall. „Regenfälle mobilisieren Holzkohle aus dem Boden und über Feuchtgebiete und Flüsse gelangt sie schließlich in den Ozean“, so Jaffé. „Sie sammelt sich eben nicht unbegrenzt im Boden an, wie wir alle lange dachten.“

Wichtiger Teil des Kohlenstoffkreislaufs

Anhand ihrer Werte und Daten zur Fracht an gelösten organischen Verbindungen aus älteren Studien gelang es den Forschern, die globale Holzkohlefracht abzuschätzen. Wie sich zeigte, ist der Transport beträchtlich und entgegen bisherigen Annahmen damit auch ein wichtiger Teil des globalen Kohlenstoffkreislaufs. Mit diesen neuen Erkenntnissen können die Forscher daher nun auch das globale Kohlenstoffbudget besser kalkulieren und somit helfen, Klimafolgen abzuschätzen und letztendlich zu mildern. Bisher waren nur grobe Schätzungen über den Verbleib der Holzkohle im Boden möglich und wie sich jetzt herausstellt, sind die meisten dieser Schätzungen falsch.

Diese Entdeckung wirke sich auch auf die sogenannte technische Kohlenstoffspeicherung aus, betonen die Autoren. Dabei wird Holzkohle aus Pflanzen dem Boden beigemischt und soll so die Fruchtbarkeit erhöhen und Treibhausgase binden. Die Ergebnisse von Jaffé und Dittmar deuten nun aber darauf hin, dass dieser Kohlenstoffspeicher viel weniger stabil und beständig sein könnte als gehofft. Denn mit dem Regen kann auch die Kohlen wieder ausgewaschen werden und dann in Gewässern verteilt. Noch ist nicht klar, welche Konsequenzen der Kohletransport ins Meer für die Umwelt hat. Je besser man diese Prozesse verstehe, desto besser sind aber die Chancen, eine optimale Technik der Kohlenstoffspeicherung entwickeln zu können, meinen die Autoren. (Science, 2013; doi: 10.1126/science.1231476)

(Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie, 19.04.2013 – NPO)