Boden
Jeden Tag treten wir ihn mit unseren Füßen. Dabei ist uns kaum bewusst, wie wertvoll er für uns ist: Boden – das ist nicht nur ein Haufen Dreck, er ist ein ausgeklügeltes Ökosystem voller Lebewesen, das nur funktioniert, wenn alle Mitglieder des Systems gesund sind. Boden ist Grundlage unserer Ernährung. Tagtäglich jedoch verschwindet eine große Fläche gesunder Böden durch Erosion, Versiegelung oder Vergiftung. Die Bioökonomie steht vor der großen Herausforderung, dass unsere Böden sowohl Lebensmittel, als auch Rohstoffe erzeugen sollen, während wir Menschen mehr werden und gesunde Böden schwinden. Welchen Beitrag können „Alte Bekannte“ leisten, dem zu begegnen?

Alte Bekannte – Boden
Alltägliche oder in Vergessenheit geratene Dinge schaffen den Einstieg in die Vielfalt der Bioökonomie.

Gartengeräte

Ein Gartengerät ist ein Werkzeug, welches nicht motorisiert ist und zur Arbeit im Garten eingesetzt wird. Gartengeräte haben eine lange Tradition, es gibt sie in verschiedensten Ausführungen und Funktionen. Die Geräte werden zur Bodenbearbeitung, zum Aussähen, zum Pflanzen, zum Schneiden von Pflanzen und vielem mehr genutzt.

Küchenabfälle

Küchenabfälle werden oft in Gärten oder in kleinen Heimkompostern zu fruchtbarer Erde kompostiert. Außerdem gibt es die Möglichkeit, Küchenabfälle in der Biotonne zu sammeln und örtlichen Verwertungsfirmen zur Energiegewinnung, wie z.B. Biogas, zur Verfügung zu stellen. Aus den Abfällen kann auch ein Melassedünger hergestellt werden, welcher als organischer Dünger dienen kann.

Kokosfasern

Kokosfasern werden aus der äußeren Hülle der Kokosnuss gewonnen und fallen bei der Verarbeitung dieser an. Die Einsatzgebiete der Faser sind vielfältig, von Fußmatte bis Textilien gegen Erosion. Ebenso wird die Faser häufig als Erdersatz bei der Pflanzenzucht eingesetzt, da sie sehr viel Feuchtigkeit und Nährstoffe speichern kann. Die lockere Struktur dient außerdem der Durchlüftung und ist somit ein gutes Substrat für Jungpflanzen.

Humus

Der zersetzte organische Anteil im Boden wird als Humus bezeichnet. Er ist Bestandteil von Pflanzenerde und natürlichen Böden. Durch die Zersetzung von Küchenabfällen oder anderen organischen Materialien wie Laub entsteht Humus. Der Humusanteil im Boden ist ausschlaggebend für dessen Qualität in Hinblick auf Nährstoffgehalt, Durchlüftung und Besiedelung von Mikroorganismen.

Pflanzenerde

Pflanzenerde ist ein Kultursubstrat und wird aus Humus, Torf, Kalk, Holzfasern und anderen Zuschlagstoffen angemischt. Je nach Verwendung gibt es verschiedene Mischungen, welche auf das Einsatzgebiet spezialisiert sind. Durch den Zusatz von Stickstoff, Phosphor, Kalium und diversen Spurenelementen soll ein gutes und gesundes Pflanzenwachstum erzielt werden.

Tongranulat

Auf Grund der offenporigen Struktur kann Tongranulat zur Bodenverbesserung beitragen. Durch das geringe Gewicht und dämmende Eigenschaften wird es häufig in Baumaterialien eingesetzt. Die wasserspeichernde Eigenschaft wird in der Pflanzenzucht verwendet, wie zum Beispiel in der Hydroponik. Da das Granulat keine Nährstoffe einträgt, muss es als Substrat stets gedüngt werden.

Schottergärten

In städtischen Bereichen werden oft vermeintlich pflegeleichte Schottergärten angelegt. Sie müssen mit Herbiziden versetzt werden, um Pflanzenwachstum zu unterdrücken. Durch die kahle, steinlastige Beschaffenheit bilden sie Hitzeinseln in heißen Sommern und wirken sich so negativ auf das vorherrschende Kleinklima aus. Sie sind ökologisch wertlos, da keine Nahrung für Insekten und andere Tiere bereitgestellt wird und eine Luftfilterung z.B. von Feinstaub ausbleibt.

Fäkalien im Dünger

Fäkalien, meist aus der Tierzucht, werden in der Landwirtschaft als Dünger eingesetzt. Sie bestehen aus nicht verwertbaren und unverdauten Speiseresten, sowie Mikroorganismen aus der Darmflora. Sie stellen eine gute Phosphorquelle dar, durch die schnelle Wirksamkeit greifen sie stark in die Bodenbeschaffenheit ein und bereichern ihn oft einseitig mit Nährstoffen. Das kann zu einem Überschuss an Nitraten und Phosphor im Boden, in umliegenden Gewässern oder sogar im Grundwasser führen.

Grundlagen – Boden
Basiswissen zum Themengebiet Boden.

Wasserkreislauf

Boden ist Teil des Wasserkreislaufs unseres Planeten. Die Art des Bodens hat Einfluss darauf, wieviel Wasser oberflächlich abfließt, in Gewässer gelangt oder durch Versickerung zu Grundwasser wird. Boden dient durch seine Poren, ähnlich wie ein Schwamm, auch als Wasserspeicher. Sind seine Funktionen durch Erosion oder Verdichtung gestört, wird Wasser nicht mehr im Boden gespeichert, kann nicht in tiefere Bodenschichten vordringen oder fließt zu schnell oberflächlich ab, was Erosion weiter verstärkt.

Nährstoffkreislauf

Durch die Verwitterung von Gesteinen oder den Abbau organischer Materie (z.B. abgestorbene Pflanzenteile oder Überreste toter Tiere) durch Tiere und Pilze werden im Boden Nährstoffe gebildet. Diese Nährstoffe werden von Pflanzen und Pilzen aufgenommen und gelangen so in den Nahrungsmittelkreislauf von Tier und Mensch. Fehlen Nährstoffe, zum Beispiel durch ein Ungleichgewicht des Bodenlebens, sind Pflanzen in ihrem Wachstum gestört. Infolgedessen muss der Boden dann gedüngt werden.

Rohstofflagerstätte

Boden dient dem Menschen schon lange als Rohstofflagerstätte. Schon früh bauten unsere Vorfahren Häuser aus Lehm und Ton. Noch heute sind in der Bauindustrie Sand, Kies, Ton und Naturstein sehr gefragte Rohstoffe. Auch fossile Brennstoffe und Erze werden dem Boden entnommen. Aktuell sind besonders seltene Erden, die z.B. in Smartphones eingesetzt werden immer wieder Diskussionsthema, da die teils aufwändige Gewinnung von Rohstoffen aus der Erde oft mit großen Schäden für die Umwelt einhergehen.

Grundfläche

Für Menschen ist Boden auch Grundlage der Flächennutzung für Siedlungen und Mobilität. Jeden Tag werden in Deutschland für Siedlungsbau und Verkehr 56 Hektar Fläche neu ausgewiesen, das entspricht ca. 79 Fußballfeldern. Dieser Verbrauch zerstört Ökosysteme und (Acker-)Böden, außerdem wird Landschaft zersiedelt. Da Fläche und insbesondere Boden endliche und für Ökosysteme wesentliche Ressourcen sind, möchte die Bundesregierung den Flächenverbrauch bis 2030 auf unter 30 Hektar pro Tag verringern.

Archiv

Boden dient Menschen auch als Archiv. Durch die Untersuchung von Böden können Bodenkunde, Geologie und Archäologie vieles über Natur- und Kulturgeschichte erfahren. In Böden lassen sich zum Beispiel vergangene Klimaereignisse ablesen. Fossilien geben Hinweise darauf, welche Lebewesen vor Jahrmillionen auf der Erde lebten und ob sich dort, wo heute Bäume wachsen, Meere befanden. Landschaftliche Veränderungen oder archäologische Funde geben Hinweise darauf, wann, wo und wie Menschen lebten.

Filter, Puffer, Umwandler

Boden dient als Filter, Puffer und zur Stoffumwandlung. Er filtert Schadstoffe aus Luft und Wasser. Ist der Ton- und pH-Wert hoch, kann er besonders viele Stoffe in sich binden und als Filter agieren. Allerdings kann der Boden nicht unendlich viele Schadstoffe aufnehmen. Dies hat zu Folge, dass bei zu starker Verschmutzung Schadstoffe in unser Grundwasser hindurchsickern können. Schad- und Nährstoffe können auch durch chemische und biologische Prozesse im Boden umgewandelt werden.

Ausgangsorganismen – Boden
(Verarbeitete) Lebewesen, die Stoffwechsel betreiben und in der Bioökonomie relevant sind.

Bodenbevölkerung

Boden ist von zahlreichen Lebewesen bevölkert. Unter einem Hektar Fläche leben 15 Tonnen Bodenlebewesen – das sind 1,5 Kilogramm pro Quadratmeter. Zu ihnen gehören Bakterien, Pilze, Algen, Würmer, Insekten und ihre Larven, Spinnen, Asseln und auch kleine Säugetiere. Nur ein Bruchteil der vielen Arten, die im Boden leben, ist bisher erforscht.

Pilzmyzel

Das Pilzmyzel ist der eigentliche „Körper“ des Pilzes, der sichtbare Teil ist der Fruchtkörper und dient zur Fortpflanzung. Pilze sind in der Lage, Lignin und Zellulose aufzuspalten und bauen so z.B. Totholz in Wäldern ab. Mit dieser Fähigkeit sind sie zentrale Akteure im Kohlenstoffkreislauf der Welt. Oftmals gehen sie Symbiosen mit Pflanzen ein und tauschen Nährstoffe mit ihnen aus.

Wurmkomposterde

Der Kompostwurm ist eine sehr verbreitete Regenwurmart in Europa. Er dient der Durchlüftung von Böden sowie des Abbaus von organischem Material. Die Würmer werden beispielsweise in Heimkompostern eingesetzt um Küchenabfälle zu Humus umzusetzen. In einigen Ländern werden sie zum industriellen Recycling genutzt und verhindern so, dass gährende organische Masse auf Müllhalden Methan freisetzt. In Wurmfarmen werden sie vermehrt und können ebenfalls als Tierfutter oder als Angelköder dienen.

Blaukorn – NPK-Dünger

Blaukorn ist ein künstlicher Volldünger, auch NPK-Dünger genannt. Das heißt, er enthält die Nährstoffe Stickstoff (N), Phosphat (P) und Kalium (K). Diese drei mineralischen Kernnährelemente von Pflanzen entfalten ihre Wirkung sehr schnell, so kann schnell auf Nährstoffmängel reagiert werden. Bei falscher und langfristiger Nutzung können Volldünger zu einer Überdüngung von Boden und Pflanzen führen. Mit Volldünger wird zudem kein Humus aufgebaut und keine Vielfalt und Aktivität des Bodenlebens gefördert.

Biodünger

Handelsüblicher Biodünger wird aus organischen Substanzen, wie Tier- und Pflanzenabfällen, gewonnen. Die Bezeichnung „Bio“ bezieht sich somit nur auf die organischen Bestandteile des Düngers. Es ist bedeutungslos, ob diese Abfälle aus konventioneller oder biologischer Landwirtschaft stammen. Eine vegane Alternative für den konventionellen Biodünger ist Kleepura. Dieser wird aus Klee hergestellt und in Deutschland durch zertifizierte biologische Landwirtschaft produziert.

Mykorrhizadünger

Mykorrhizapilze gehen mit Pflanzen eine Symbiose ein und tauschen Nähstoffe aus. Die Pflanze wird vom Pilz beispielsweise mit wichtigen Spurenelementen versorgt und die Pflanze stellt dem Pilz Zucker aus der Photosynthese zur Verfügung. Durch diese Verbindungen entsteht in Wäldern ein weitreichendes Netzwerk, über das alle Pflanzen miteinander verbunden sind und durch chemische Botenstoffe miteinander kommunizieren.

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Horndünger

Horndünger ist ein stickstoffhaltiger Langzeitdünger. Es wird aus dem geschroteten Horn von Schlachttieren (meist Hufen von Rindern) hergestellt und ist somit ein nachwachsender Rohstoff. Er gilt als bodenverträglich, da er sehr langsam zersetzt wird und den Boden sehr schonend über einen langen Zeitraum bereichert.

Anwendungen – Boden
Arten der Landwirtschaft, Produkte, Materialien und Forschungsgebiete der Bioökonomie.

Monokultur

Als Monokultur bezeichnet man eine landwirtschaftliche Fläche, auf der über mehrere Jahre nur eine Nutzpflanzenart angebaut wird. Dabei werden häufig Pestizide und mineralische Dünger eingesetzt. Die Pflanzen werden zwar ernährt, die Bedürfnisse der Bodenorganismen aber übergangen: Sie verhungern, weil der Boden nur noch wenig organisches Material enthält, das sie abbauen und verwerten können. Nutzpflanzen werden dadurch deutlich anfälliger gegen Schädlingsbefall und die Bodenfruchtbarkeit schwindet.

Bioanbau

Beim Bioanbau werden ausschließlich organische Dünger verwendet. Bioanbau trägt zum Klimaschutz bei und leistet einen Beitrag zum Erhalt der Artenvielfalt und von gesundem Boden. Das Schwermetall Kupfer wird eingesetzt, da es wirksam gegen Schadpilze ist. Mit dem Einsatz können somit Ertrags- und Qualitäteinbußen verhindert werden. Allerdings lagert sich Kupfer vor allem in den oberen Bodenschichten an. Dort kann das Metall für Mikroorganismen und Weichtiere toxisch wirken.

Permakultur

Permakultur orientiert sich an natürlichen Ökosystemen und setzt Nachhaltigkeit in den Fokus. Die Pflanzen wachsen in Mischkultur, um voneinander zu profitieren. Sie schützen sich beispielsweise gegenseitig vor Schädlingen und versorgen sich mit Nährstoffen. Es entsteht ein vielfältiger Lebensraum, der Artenvielfalt fördern soll. Permakulturen benötigen viel Handarbeit und können kaum mit Maschinen bearbeitet werden. Durch den hohen Aufwand wird die Wirtschaftlichkeit stark diskutiert.

Aquaponik

In einer Aquaponikanlage werden Fische in Aquakultur, also in geschlossenen, kontrollierten Behältern und Pflanzen in Hydrokultur, also auf einer Nährstofflösung gezüchtet. Die Ausscheidungen der Fische werden als Nährstoffe genutzt, um die Pflanzen zu versorgen. Die Pflanzen filtern so das Wasser, das zu den Fischen zurückgeführt wird. Meistens passiert das durch automatisierte Pumpanlagen. Aquaponikanlagen brauchen wenig Fläche für viel Ertrag und belasten, da sie geschlossen sind, das Grundwasser nicht mit Nitrat. Gleichzeitig haben die Fische wenig Lebensraum und der Betrieb verbraucht viel Energie.

Hydroponik für Zuhause

Hydroponik ist eine Landwirtschaftsform, bei dem für die Pflanzenzucht keine Erde notwendig ist. Dazu wird Wasser mit Nährstoffen versetzt, in das Pflanzenwurzeln reinragen und sich so versorgen. So ist es möglich, an fast jedem Ort Pflanzen zu kultivieren. Wasser kann eingespart werden und Pestizide, Herbizide und Fungizide werden fast überflüssig. In der industriellen Anwendung werden die Pflanzen künstlich beleuchtet, was einen hohen Energieverbrauch erzeugt. Mit BottleCrop können Salate und Kräuter im kleinen Maßstab Zuhause in Nährstofflösung angebaut werden.

Waste / Nonwaste

In jedem Haushalt fallen Küchenabfälle an: Organische Stoffe von tierischer oder pflanzlicher Herkunft. Die Designerin Elena Blazquez hat sich die Frage gestellt, wie Küchenabfälle zum Rohstoff für Materialien werden. Mit Eierschalen, Gemüse- und Obstabschnitten führte sie dazu zahlreiche Experimente durch. Diese eignen sich aufgrund des hohen Zellulosegehalts in den pflanzlichen Fasern sowie des in den Eierschalen enthalten Calciumcarbonats (Kalk) besonders gut. Ergebnis der Experimente sind verschiedene Materialien. Daraus ist ein Anwendungsbeispiel entstanden – Einweggeschirr, das nach Gebrauch als Pflanztopf weiterverwendet werden kann.

Geotextil

In Zukunft sollen Ufer von Binnenwasserstraßen naturnaher gestaltet werden. Heute werden Ufer vor allem technisch gesichert, zukünftig soll dies vermehrt durch Pflanzen geschehen. Bis diese ausreichend Wurzeln gebildet haben, sind zusätzliche Maßnahmen nötig. Fraunhofer UMSICHT entwickelt ein Vlies aus bioabbaubaren Polymeren und Naturfasern. Dieses Geotextil hält Boden zurück, ist gleichzeitig durchlässig und kann von Pflanzen durchwurzelt werden. Das Geotextil ist langfristig biologisch abbaubar.

Weiterführende Quellen und Hersteller*innen