Forschungsschwerpunkte der AG „Klimafolgenforschung“

Die Arbeitsgruppe „Klimafolgenforschung“ beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit den Auswirkungen steigender atmosphärischer CO2-Konzentrationen (Freiluft-Versuchseinrichtung FACE2FACE Geisenheim / Freiluft-Versuchseinrichtung FACE2FACE Gießen / LOEWE-Schwerpunkt), der voranschreitenden Erwärmung und häufigeren Extremereignissen im Zuge des Klimawandels auf Pflanzen, Ökosysteme und biogeochemische Stoffkreisläufe, einschließlich der Produktion und Konsumption klimarelevanter Spurengase wie CO2, N2O (Lachgas) und CH4 (Methan). Zudem befasst sich die AG mit potentiellen Mitigations- und Adaptationsstrategien, vor allem im Bereich der Spezialkulturen.

Zu den potentiellen Mitigations- und Adaptationsstrategien zählt der Einsatz von Biomasse-Carbonisaten (pyrogene Pflanzenkohle, sowie Kohle aus hydrothermaler Carbonisierung) aus pflanzlichen Reststoffen (Informationsblatt).
Carbonisierte Biomasse zersetzt sich langsamer als unbehandelte Biomasse, und stellt so eine Möglichkeit des Netto-Entzugs von CO2 aus der Atmosphäre dar. Die Arbeitsgruppe beschäftigt sich mit der Erforschung von Mechanismen der (nutzbringenden) Wirkung von Pflanzenkohle, sowie mit der Entwicklung ökonomisch und ökologisch sinnvoller Einsatzmöglichkeiten entsprechend der Richtlinien des Europäischen Pflanzenkohle-Zertifikats zur nachhaltigen und schadstofffreien Erzeugung (EBC, European Biochar Certificate).

Weitere Forschungsschwerpunkte im Aufbau am Standort Geisenheim sind:

(1) Verminderung des CO2-Fußabdrucks der Produktion plus Logistik landwirtschaftlicher Produkte im Bereich Spezialkulturen, einschließlich der Entstehung klimarelevanter Spurengase und CO2-Äquivalente bei der Erzeugung im Feld und Gewächshaus (life cycle analysis, LCA: improving the CO2eq./yield ratio),

sowie

(2) Gestaltung städtischer Lebensräume v.a. unter Einsatz von Pflanzenkohlesubstraten in städtischen Grünanlagen, um zukünftigen Herausforderungen des Klimawandels in Städten (Bsp. Hitzewellen, Starkregen) zu begegnen, und um städtische Stoffströme für Kohlenstoffrecycling und C-Speicherung zu nutzen.

Details zu den Forschungsschwerpunkten

1. Auswirkung steigender atmosphärischen CO2-Konzentrationen auf

  • Ökosysteme und Ökosystemprozesse (Artenverschiebungen, Intra- und Interspezifische Konkurrenz, Schädlinge)
  • Biomasseproduktion und -qualität (Spezialkulturen & natürliche Ökosysteme)
  • N-Transformationen in Böden, N-Aufnahme in die Pflanze, N2O-Produktion
  • Boden- und Pflanzenwasserhaushalt (Auswirkung auf Ökosystem u. Spurengase=Punkt 2)

2. Produktion und Konsumption klimarelevanter Spurengase (CO2, N2O, CH4), und deren Austausch zwischen Böden und Atmosphäre

3. Biogeochemische Rückkopplungs- mechanismen im Erdklimasystem

4. Saubere Produktion und sicherer Einsatz von Pflanzenkohle oder HTC-Kohle als Beitrag zu Mitigations- und Anpassungsstrategien an den Klimawandel

  • Pflanzenkohle-Eigenschaften in Abhängigkeit von Einsatzmaterial, Produktionsbedingungen und Zusatzstoffen mit definierten, gewünschten Eigenschaften für bestimmte Einsatzzwecke

  • Mechanismen der Wirkung von Pflanzenkohlen und Pflanzenkohle-Substraten (Nährstoffbindung, -retention und –abgabe an Pflanzen, Minderung von Spurengas-Emissionen, Wasserspeichervermögen, phytohormonelle Wirkungsweisen)

  • Einsatzmöglichkeiten von Pflanzenkohle-Produkten in der Produktion von Spezialkulturen, in der Hortikultur und der Gestaltung städtischer Freiflächen

  • Forschung zur Verbindung ökonomisch und ökologisch tragfähiger Einsatzmöglichkeiten, d.h. Finanzierung gesellschaftlicher Nutzwirkungen (environmental benefits) aus den ökonomischen benefits der Produzenten und Anwender.