CO2-Bindung durch Speckbaum. Botanische Daten und Nachhaltigkeitsbilanz

INHALT

1 Einleitung

2 Spekboom oder Portulacaria afra
2.1 Beschreibung und Botanische Daten
2.2 Vorkommen und geographische Verbreitung
2.3 Anpassung und Anpflanzung

3 CO2-Bindung in Pflanzen und Folgen
3.1 Allgemeine CO2-Bindung in Pflanzen
3.2 Besonderheit der CO2-Bindung im Spekboom

4 Nachhaltigkeitsbilanz für Spekboom
4.1 Expertisen und Hochrechnungen bezüglich Spekboom
4.2 Spekboom, der Ecosystem-Wiederhersteller
4.3 Beispielprojekte und Einsatz in Deutschland

5 Folgerung und Ausblick

6 Quellenverzeichnis

7 Abbildungsverzeichnis

1 Einleitung

Während einer Familienreise nach Südafrika in den Weihnachtsferien 2016/2017 habe ich einige Tage in einer Lodge verbracht, in der der Ranger mich auf eine unscheinbare Buschpflanze, „Spekboom“ genannt, aufmerksam gemacht hat. Ihm und einem weiteren Gast aus China der sich für die Anpflanzung dieser „Anti-CO2-Waffe“ für sein Land aus ökologischer Sicht interessierte, verdanke ich mein gewecktes Interesse bezüglich der Nachhaltigkeit, sowie die Idee, sich mit Spekboom in diesem Zusammenhang auseinanderzusetzen.

Eine der größten Anforderungen an die Nachhaltigkeit ist nicht nur die Drosselung der Verbrennung fossiler Stoffe, sondern auch die drastische CO2-Reduktion in der Atmosphäre. Diese Seminararbeit soll sich mit einem möglichen Lösungsansatz hierzu beschäftigen.

Schon in der Grundschule lernen wir, dass man Bäume pflanzen soll um CO2 zu binden. Allerdings darf man um eine Verbesserung der CO2-Billanz zu ermöglichen, diese hinterher nicht abbrennen oder abholzen. Laut WWF stammen rund 20% der weltweiten Treibhausgasemissionen aus der Vernichtung der Wälder. Mit diversen Vernichtungs-gründen, wie zum Beispiel landwirtschaftliche Brandrodung, Holzgewinnung, schlichte Verödung oder Waldbrand wegen Dürre (El Nino-Phänomen), haben wir uns erst kürzlich im Geographieunterricht befasst (Bauske, T., Geographie Bayern 11, 2015, S. 27 u. S.46). Die Wälder der Tropen, der gemäßigten Zonen und die Nadelwälder bedecken ca. 30% der Landoberfläche und speichern ca. 50% des gebundenen CO2. Dieses CO2 wird aber beim Sterben der Wälder, insbesondere bei der Brandrodung, wieder in die Atmosphäre freigesetzt. Das WWF zitiert J. Eliasch in seiner „The Eliasch Review“ für die englische Regierung: „Jedes Jahr wird durch Entwaldung die gleiche Menge CO2 freigesetzt, wie die USA oder China jährlich emittieren“ (WWF Deutsch-land, Hintergrundinformation Wald und Klima, Broschüre August 2009, S.6). Neben der CO2-Speicherung, erbringen die Wälder noch weitere 3 sehr wichtige Funktionen für das Klimageschehen - die Sauerstoffzufuhr und die Kühlung der Durchschnitts-temperatur um ca. 5°C, sowie die Zufuhr von Süßwasser in den Wasserkreislauf durch den Verdunstungsablauf. Ein Mangel dieser Funktionen könnte auch einen direkten Einfluss auf die großen Meeresströmungen haben, welche eine ausgewogene Klimabalance ermöglichen.

Seitdem der Mensch sesshaft wurde, sind über 20 Millionen Quadratkilometer Urwald verschwunden, da dieser den Siedlungen und Ackerland weichen muss und auch als Rohstoffquelle dient. Primärwälder sind heutzutage fast nicht mehr vorhanden. Es wachsen weltweit hauptsächlich Nutzwälder. Um das freigesetzte CO2 zu binden, also den bisher entstandenen Schaden zu beseitigen, muss wieder aufgeforstet werden.

Und hierbei kommt die Frage auf „Welches Gewächs eignet sich hierfür am besten?“ Wahrscheinlich merkt man schon an der Fragestellung, dass es nicht immer die Bäume sind, welche das beste Resultat bezüglich der CO2-Billanz hervorbringen. Große Sträucher, wie der Spekboom, eignen sich dafür um ein Vielfaches besser.

In meiner Arbeit möchte ich auf die Besonderheiten dieses Gewächses eingehen und Dank den bereitgestellten wissenschaftlichen Messungen eines führenden südafrikanischen Fachmannes auf diesem Gebiet untermauern, warum Spekboom eine tatsächliche Allzweckwaffe in unserem Kampf gegen den CO2-Überschuss ist.

Im folgenden Kapitel werde ich aus botanischer Sicht gerade auf die besonderen Merkmale der in dieser Arbeit zu behandelnden Pflanze eingehen.

2 Spekboom oder Portulacaria afra

2.1 Beschreibung und Botanische Daten

Spekboom (auf Afrikaans und Englisch) wird im amerikanischen Sprachgebrauch auch „Elephant Bush“, „Elephant Food“ oder „Pork Bush“ genannt. Auf Xhosa (eine südafrikanische Stammessprache) heißt es „iGwanitsha“ und seine lateinische Bezeichnung lautet Portulacaria afra Jacq. Die Pflanze stammt aus der Familie der Didiereaceae und ist ein immergrünes, saftiges Gewächs, welches zu einem kleinen „Baum“ werden kann, mit kleinen glänzenden grünen Blättern von 1,3cm bis zu 2cm Länge auf rotem Stiel. Es wächst sehr schnell und blüht im Frühjahr mit kleinen sternenförmigen rosa hermaphroditischen Blüten und anschließenden kleinen Früchten, die aussehen wie Beeren mit 3 Flügelchen.

Über die Jahre hinweg wird der Stamm dick. Im Garten oder Haus wächst die Pflanze bis in eine Höhe von 2 Metern, in der freien Natur kann diese aber problemlos bis zu 4,5 Meter Höhe erreichen. Die Breitenausweitung beträgt an die 1,5 Meter (Giving Trees, Herbal Plants, Pork Bush or Spekboom Broschüre).

Die Pflanze gedeiht gut in einem Klima mit 250 bis 375 mm Niederschlag mit warmen Sommern und kann bei einer Lebenserwartung von bis zu 200 Jahren eine Stammdicke von ca. 20cm Durchmesser erreichen (Kruger, M., Zadvlakte Farm Database 2017).

Portulacaria afra kann verheerende Dürren aushalten, aber auch einen gut bewässerten Gartenboden und ist sehr robust bezüglich des Schädlingsbefalls – wird sogar von Heuschrecken und Termiten gemieden. Sie kann große Mengen CO2 in den Blättern und Stamm speichern und ist feuerresistent. Darauf werde ich aber noch im Kapitel 3 und 4 detaillierter eingehen.

Der Saft der Blätter hat eine antiseptische Wirkung und kann auch bei Sonnenbrand, Insektenstichen, Schürfwunden, Rachen- und Mundrauminfektionen medizinisch eingesetzt werden. Er wird auch von stillenden Müttern zum Milchaufbau verwendet. Die Blätter sind als Salat oder Garnitur zum Fleisch essbar. Sie wirken gegen Erschöpfung, Entwässerung und verhindern im Extremfall einen Hitzeschlag.

Zwar bevorzugt die Pflanze warme Sommer mit ab und zu Regen und ein gemäßigtes Winterklima, aber sie kann sogar einige Tage leichten bis moderaten Frost (bis ca. -2°C) aushalten. Spekboom gedeiht in der Sonne oder im Halbschatten auf jedem Boden.

2.2 Vorkommen und geographische Verbreitung

Portulacaria afra wächst wild im Osten Südafrikas bis hinauf ins Swaziland, Kwa-Zulu-Natal und Mpumalanga, auf felsigen Boden, oder in ausgetrockneten Flussläufen und wird auch weltweit in semiariden Regionen zur Bodenerosionsbekämpfung eingesetzt.

Laut dem Pflanzennachschlagwerk für besondere und bedrohte Pflanzen (Red List of African Plants, Sanbi info) stammt Spekboom zwar aus Südafrika, ist aber nicht nur hier heimisch – also endemisch, sondern wurde auch in Mozambique und Zimbabwe wild angetroffen. Es handelt sich um eine sehr verbreitete, in Südafrika alltägliche Pflanze, die nicht bedroht ist und eine stabile Population aufweist.

Laut der Spekboom Datenbank der Zandvlakte Farm wurde die Pflanze Anfang des 18. Jahrhunderts, als sich Holländer am südafrikanischen Ostkap niederließen, erstmals schriftlich vermerkt. Im Jahre 1771 wurde eine in Italien blühende Spekboompflanze vom Botaniker Linnaus erwähnt und im Jahre 1789 kam eine weitere Meldung dies-bezüglich aus Wien. Somit war sie schon eine relativ bekannte Pflanze, als 1843 in dem „Good Hope Almanah“ aus Südafrika bestätigt wird, dass Portulacaria afra eine hervor-ragende Futterpflanze für Nutztiere sein kann (Kruger, M., Zandvlakte Farm Database 2017).

Mittlerweile wird sie in Mexico, Kalifornien und Texas stark angepflanzt und sie breitet sich in der kargen Wildnis im Süden Nordamerikas problemlos aus.

Als Zimmerpflanze in Deutschland sollte sie ein sonniges und warmes Plätzchen haben, wobei man sie durchaus den Sommer über, draußen in der prallen Sonne halten kann. Spekboom sollte mäßig bis sehr sparsam bewässert, den Winter über, vom Frost geschützt z.B. in einem Kellerraum mit Tageslicht, kühl gelagert und fast gar nicht begossen werden.

2.3 Anpassung und Anpflanzung

Ein Elefant frisst ca. 200 Kilogramm Spekboom Blätter am Tag, was ungefähr 80% seines Futters ausmacht. Bei dieser großen Menge, stellt sich automatisch die Frage, wie die Pflanzen dies „überleben“ können. Auch wenn die Elefanten die meisten Blätter einer Pflanze abgrasen, kann sie in sehr kurzer Zeit neue Blätter sprießen lassen und die abgebrochenen Äste lassen sofort Wurzeln wachsen, wenn sie auf den Boden fallen.

Somit kann sich die Pflanze sowohl mit Hilfe von abgebrochenen Stängeln (Steck-lingen) auch in Dürreperioden problemlos fortpflanzen, aber bei feuchterem Klima auch mit Hilfe der auf den Boden fallenden Früchte. Diese müssen lediglich ein paar Tage nach dem Fall auf dem Boden vom Regen zum Keimen gebracht werden.

Das Anpflanzen eines Speckbaum-Setzlings in Deutschland wurde akribisch im jK´s Pflanzenblog dokumentiert und beweist, dass die Portulacaria afra in unseren Breiten-graden problemlos gedeiht und lediglich bei Frostwetter geschützt werden muss (jK´s Pflanzenblog, Speckbaum Portulacaria afra variegata, 2009).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 3: im Juni 2009 eingepflanzt und in Freier Natur stehen gelassen

Auch bei Aufforstungsprojekten in Südafrika wird nicht die Fortpflanzung über die Früchte der Portulacaria afra durchgeführt, sondern die Anpflanzung über abgebrochene Äste angewendet. Dieser Hydra-Effekt erleichtert die rapide Verbreitung sehr. Dafür werden Zweige des Spekboom gekappt, diese in ausgehobene Löcher im ausgetrockneten Boden geschmissen und zurechtgehackt, dann mit ein wenig Wasser übergossen und in Ruhe gelassen. Dies reicht um relativ schnell große Flächen bepflanzen zu können.

Aus dem Video zum Aufforstungsprojekt des Baviaanskloof in Südafrika, wird ersichtlich, wie leicht sich Spekboom in karger Umgebung anpflanzen lässt. Für das Gelingen des Projektes wurden über 200 Arbeiter über einen Zeitraum von ca. vier Jahren angestellt. Farmen aus der Umgebung (wie z.B. Zandvlakte) haben, um das Projekt zu unterstützen, sieben Millionen Portulacaria afra Setzlinge gespendet (Video Beukes, O., Restoring the Baviaanskloof , Minute 2:00-2:40).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Portulacaria afra sich schnell auf unwirtlichen Böden anpflanzen lässt. Die Pflanze gedeiht in Klimagegenden ohne starken Frost und wächst relativ schnell auch bei Dürre zu „Bäumen“ mit einer langen Lebensdauer heran.

3 CO2-Bindung in Pflanzen und Folgen

3.1 Allgemeine CO2-Bindung in Pflanzen

Der wichtigste Bestandteil unserer Atemluft wird allein von Pflanzen produziert. Bei der sogenannten „Lichtreaktion“ spaltet die Pflanze Wasser in seine Bestandteile. Die Zellen der Pflanzen sind mit Chlorophyll vollgepackt. Diese Pigmente, an der grünen Farbe erkennbar, zerlegen mit Hilfe der Sonnenenergie Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff.

Bei der sogenannten „Dunkelreaktion“ atmen die Blätter durch winzige Schleusen die mit CO2 angereicherte Luft ein. Als Folge wird der Wasserstoff aus der Lichtreaktion mit dem CO2 aus der Dunkelreaktion zu Zucker zusammengebraut. Somit nutzen Pflanzen das Licht der Sonne um Biomasse durch Photosynthese aufzubauen (Steffens, D., Faszination Erde - Planet der Wälder, Terra X - ZDF- Mediathek 2017).

Laut der Stiftung „Unternehmen Wald“ (Wald.de, Online Zeitschrift der Stiftung Unternehmen Wald, Wie viel CO2 speichert der Wald bzw. ein Baum) lautet die chemische Formel für diese Zeichnung:

6 CO2 + 12 H2O -> Energie + Chlorophyll -> C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Traubenzucker Sauerstoff Wasser

Der Traubenzucker wird vom Baum verwertet, sodass das Kohlendioxid in Form von Kohlenstoff im Holzkörper gespeichert wird.

Ein Hektar Deutscher Wald kann jährlich der Atmosphäre fast 13 Tonnen CO2 entziehen. Da wir 11 Millionen Hektar Wald besitzen, sind es jährlich stolze 143 Millionen Tonnen CO2 in Deutschland, die in die Biomassen-Senke abgelagert werden.

Man muss dabei bedenken, dass wir von 143 Millionen Tonnen CO2 reden, wobei der Anteil des reinen Kohlenstoffs „nur“ 39 Millionen Tonnen beträgt (Rechenweg über Molekulargewicht: 1 Tonne C entspricht ca. 3,67 Tonnen CO2).

Allerdings zehren die Laubbäume im Winter an den Energiereserven der Sommer-monate und hierbei stagniert dann der Biomassenzuwachs. Auch die Nadelbäume, die ja im Winter zudem noch ein Frostschutzmittel produzieren müssen, sind in den kalten Monaten kein signifikanter CO2-Speicher. Somit sind die Tropenwälder die „fleißigsten“ bezüglich der Produktion von Biomasse.

Dies wird auch erkennbar durch das Betrachten der mit Hilfe der Terra X-ZDF-Sendung erstellten Tabelle (Steffens, D., Faszination Erde - Planet der Wälder, Terra X - ZDF- Mediathek 2017):

Waldtyp Baumarten Tierarten m3 Holz/Hektar

Nadelwald 160 3.000 4.438

Laubwald 1.500 7.000 8.375

Regenwald 45.000 15.000.000 13.250

Laut dem Magazin „Global“ gibt es allerdings auch bei den tropischen Regenwäldern Unterschiede – so speichern die südamerikanischen Regenwälder durchschnittlich 288 Tonnen Biomasse pro Hektar, die Regenwälder Asiens im Durchschnitt 393 Tonnen Biomasse, wohingegen die afrikanischen Regenwälder sagenhafte 418 Tonnen Bio-masse pro Hektar speichern können.

Auch heißt es in dem online erschienenen Artikel „Urwaldriesen sind Größte CO2 Speicher“ (Global, Magazin für nachhaltige Zukunft), dass 50% der von den Tropenwäldern gespeicherten Biomasse sich in den großen Urwaldriesen befindet. Somit wird die Hälfte der Biomasse dieser Wälder in weniger als 5% der Stämme gespeichert. Dies hat natürlich drastische Folgen - denn gerade diese großen Bäume werden gerne abgeholzt und sie sind es auch, die am empfindlichsten auf Temperaturschwankungen und Dürren reagieren.

So wird im Focus Magazin (Odenwald, M., Ist der Wald noch zu retten?, Focus Magazin, 2011) festgehalten, dass bei der Untersuchung der beiden großen Dürren im Amazonasgebiet von 2005 und 2010 festgestellt wurde, dass der tropische Regenwald nach der Dürre ganze zwei Jahre lang kein CO2 mehr absorbiert, sondern sogar welches freisetzt. So wandelt sich Amazonasregenwald in trockenen Jahren von einer Treibhaussenke zu einer Treibhausquelle, da die Bäume langsamer wachsen und viel mehr absterben als sonst.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass je höher die Holzdichte eines Baumes ist, desto mehr CO2 wird darin gespeichert. Allerdings reagieren gerade die tropischen Hartholz-Urwaldriesen auf Klimaschwankungen sehr anfällig. Letztendlich beträgt die CO2-Langzeitspeicherung in der globalen Biomasse weniger als 0,5% des ursprünglich aufgenommenen Kohlenstoffs.

[...]