Paludikultur: Nasse Moore als Ressource

Moore sind natürlich gewachsene Lebensräume, die vor rund 12.000 Jahren nach der letzten Eiszeit entstanden. Sie werden durch das Zusammenspiel von Pflanzen, Torf und Wasser geprägt. Letzteres staut sich in den Feuchtgebieten, da sie auf einer nahezu undurchlässigen Unterlage gründen. Der ständige Wasserüberschuss hält den Luft- und Sauerstoffgehalt in den Bodenschichten niedrig und sorgt zugleich dafür, dass organisches Material (etwa Pflanzenreste) nicht vollständig verrottet, sondern sich in Form von Torf absetzt. Ein äußerst langsamer Prozess: Eine ein Millimeter dicke Torfschicht entsteht etwa in einem Jahr.

Vorkommen in Deutschland

Moore lassen sich grob in Hoch- und Niedermoore unterteilen. Der Nährstoffgehalt des Wassers, sein Ursprung und die Vegetation entscheiden unter anderem darüber, welcher Kategorie die Feuchtgebiete zugerechnet werden. In Deutschland sind beide Moorarten vertreten. Das Gros von ihnen befindet sich in Norddeutschland. Das Aufkommen der Feuchtgebiete ist in den vergangenen Jahrhunderten und Jahrzehnten jedoch deutlich zurückgegangen. Während nasse Moore in Deutschland einmal 4,2 % der Landfläche ausmachten, gelten aktuell davon nur noch 5 % als naturnah und intakt. Die übrigen 95 % werden heute von der Land- und Forstwirtschaft genutzt, sind bebaut oder wurden aus anderen Gründen abgetorft und trockengelegt.

Bedeutung für Klima und Natur

Obwohl Moore nur 3 % der Erdfläche ausmachen, speichern sie in ihren Torfschichten etwa doppelt so viel Kohlendioxid wie der gesamte Waldbestand (Flächenanteil rund ein Drittel). Nur solange der Torf nass bleibt und nicht in Kontakt mit Sauerstoff  kommt, bleibt der Kohlenstoff gebunden. Beim Abbau von Torf geschieht das Gegenteil: Sauerstoff gelangt ins Moor, Zersetzungsprozesse beginnen und CO₂ sowie Distickstoffmonoxid (Lachgas) entweichen.

Die entwässerten Feuchtgebiete in Deutschland sind für 39 % der landwirtschaftlichen Treibhausgas-Emissionen verantwortlich. Die entwässerte und landwirtschaftlich genutzte Moorfläche in Deutschland emittiert laut dem Greifswald Moor Centrum rund 5,7 % der gesamten deutschen Treibhausgase. Darüber hinaus sind Moore Lebensraum für unzählige Tier- und Pflanzenarten und können in intaktem Zustand hohe Niederschlagsmengen wie ein Schwamm aufnehmen. Die unterschiedlichen Torfschichten wirken dabei als eine Art natürlicher Filter, der das Wasser von Schadstoffen wie Nitrat befreit.

Moore auf der Politik-Agenda

Moore sind klimawirksam: Durch ein Trockenlegen der Feuchtgebiete werden ihre Ökosystem-Dienstleistungen zerstört und Treibhausgas-Emissionen stark erhöht. Im nassen Zustand können sie als gute Kohlenstoffspeicher zum Klimaschutz beitragen. Seit einigen Jahren steigt deshalb das politische Engagement auf regionaler, nationaler und internationaler Ebene mit Blick auf die Moore, um Klima, Umwelt und Natur zu schützen.

Die Berichte des Weltklimarates IPCC heben die herausragende Bedeutung der Moore als Kohlenstoffspeicher hervor. Maßnahmen zum Moorschutz haben in vielen Ländern Eingang in die Klimaschutz-Aktivitäten gefunden.

Die deutsche Bundesregierung hat den Schutz der Feuchtgebiete unter anderem im Klimaschutzplan 2050 und im Klimaschutzprogramm 2030 verankert. Im Oktober 2021 einigten sich Bund und Länder auf eine Zielvereinbarung zum Klimaschutz durch Moorbodenschutz. Für die Finanzierung konkreter Maßnahmen stehen Mittel aus dem Energie- und Klimafonds zur Verfügung. Die Vereinbarung dient dem Ziel des novellierten Bundes-Klimaschutzgesetzes, mit dem Deutschland bis 2045 treibhausgasneutral werden soll.

Im Koalitionsvertrag der aktuellen Bundesregierung ist den Mooren eine eigene Passage gewidmet. Im November 2022 hat das Bundeskabinett die Nationale Moorschutzstrategie verabschiedet. Auch alternative Bewirtschaftungsformen wie Paludikulturen, die in diesem Dossier beleuchtet werden, sollen gestärkt werden. Die Mittel stammen vor allem aus dem Aktionsprogramm Natürlicher Klimaschutz, eine Initiative des Bundesumweltministeriums. Damit sollen mit Renaturierungen die Resilienz von Ökosystemen, insbesondere Moore, gestärkt werden. Landwirte und auch Waldbesitzer sollen finanzielle Anreize erhalten, um Wiesen, Äcker und Wälder in Moorgebiete zurück zu verwandeln. Dafür stehen 4 Mrd. Euro bis zum Jahr 2026 zur Verfügung.

Zusätzlich zu diesen Programmen fördern das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) die Erforschung der Moore und ihre Nutzung. Eine Auswahl für die Bioökonomie relevanter Forschungsprojekte beleuchtet dieses Dossier.

Ein wiedervernässtes Moor kommt für den Anbau klassischer Kulturpflanzen wie Mais oder Kartoffeln nicht mehr infrage. An ihre Stelle treten Pflanzen, die an feuchte Bedingungen angepasst sind und relativ wenig Nährstoffe für ihr Wachstum benötigen. Prominente Beispiele sind Schilf und Rohrkolben. Sie können nachhaltig angebaut werden, als robustes, schwer entflammbares Dämmmaterial Anwendung finden und sie bilden potenziell Torf.

Paludikultur ist die produktive Nutzung nasser und wiedervernässter Moorböden. Im Gegensatz zur herkömmlichen, entwässerungsbasierten Moornutzung, gewährleisten flurnahe Wasserstände den Erhalt des Torfkörpers und minimieren hierdurch Höhenverluste, Bodendegradierung und CO2-Emissionen.

Der Begriff wurde von dem Greifswalder Moorforscher Hans Joosten vor rund 15 Jahren geprägt. Palus ist das lateinische Wort für Sumpf oder Morast. Auf der Suche nach einer neutralen Bezeichnung kam er auf diesen Begriff, der mittlerweile in Fachkreisen weltweit genutzt wird. Im Jahr 2021 erhielt Joosten den Deutschen Umweltpreis.

Paludikultur stellt den Schutz der Moore in den Mittelpunkt und eröffnet zugleich ganz neue, innovative Wertschöpfungsketten. Sie besitzt das Potenzial, den Klima- und Naturschutz zu stärken sowie Land- und Forstwirten neue Verdienstmöglichkeiten zu bieten.

Dieser Zusammenhang wurde von VIP – Vorpommern Initiative Paludikultur, ein vom BMBF gefördertes Verbundprojekt, eindrucksvoll im Jahr 2013 hergestellt. Die umfangreichen Forschungsergebnisse trugen maßgeblich zu einer weltweiten Verbreitung des Paludikultur-Konzepts bei und bildeten außerdem die Grundlage für weiterführende Forschung wie sie etwa 2018 mit dem BMBF-geförderten Projekt CINDERELLA erfolgte. Mit einem transdisziplinären Forschungsansatz nahm das wissenschaftliche Konsortium unter anderem eine Maximierung der Biomasseproduktion in der Paludikultur bei gleichzeitiger Minimierung von Treibhausgas-Emissionen und Nährstoff-Freisetzung in den Blick.

Nachhaltig Torf anbauen und ernten

Insbesondere im gewerblichen Gartenbau ist Torf, vor allem Weißtorf, vielfach Bestandteil von Substratmischungen. Bei der weißen Variante handelt es sich um Abtrag aus den oberen Moorschichten. Dieser besteht aus gering zersetztem organischen Material und ist daher besonders locker. Im Vergleich dazu ist der Schwarztorf feinporig und in den unteren Moorschichten zu finden.

Beide Torfarten kommen in Hochmooren vor. Sie weisen – mit kleineren Unterschieden – einen niedrigen pH-Wert sowie eine besonders hohe Luft- und Wasserspeicherfähigkeit auf. Etwa acht Millionen Kubikmeter davon werden jährlich in Deutschland abgebaut, vor allem in trockengelegten Feuchtgebieten in Niedersachsen. Zusätzlich werden große Torfmengen vor allem aus osteuropäischen Staaten für die Weiterverarbeitung hierzulande importiert.

Es gibt inzwischen mehrere Ansätze, die diese Praxis in Zukunft ersetzen oder zumindest reduzieren. Eine Möglichkeit besteht darin, Torf aus speziellen Torfmoosen zu gewinnen, die besonders gut in intakten Hochmooren wachsen. Bei der Ernte werden ausschließlich die obersten Schichten abgetragen, ein Schaden des Moores bleibt dabei aus.

Im Rahmen des Verbundprojekts KLiMo, das zur Hälfte von der EU und vom Land Niedersachsen gefördert wird, setzen Forschende auf Schilf und Rohrkolben als Torfersatz. Sie bauen die Pflanzen in renaturierten Niedermooren an, wo man ihnen optimale Wachstumsbedingungen bieten möchte. In zerkleinerter Form könnten die Pflanzenbestandteile als Ausgangsstoff für Pflanzsubstrate und damit als Substitut für Torf Anwendung finden. Andere Forscherteams ergänzen diese Arbeiten, indem sie unter anderem Fragen nach der wirtschaftlichen Umsetzbarkeit für Landwirte in den Mittelpunkt stellen.

Biobasiertes Dämmmaterial gewinnen

Schilf und Rohrkolben können über ihre Funktion als Torfersatz hinaus zu mehr Nachhaltigkeit im Bausektor beitragen. Beide Sumpfgewächse weisen ausgeprägte Dämmeigenschaften bei niedriger Wärmeleitfähigkeit auf. Aus diesem Grund nutzt man Schilf in Deutschland immer häufiger als Dachabdeckung. Der Großteil des natürlichen Materials wird für diese Zwecke allerdings importiert. Ziel ist es, diese Einfuhren zu verringern und durch nachhaltig angebautes Schilf zu ersetzen.

Aus Rohrkolben, die sich schnell vermehren und sehr viel Biomasse produzieren, wurden bereits Dämmplatten gefertigt und auch verbaut. Im Vergleich zu herkömmlichen Mineralfasermatten sind diese bei nahezu konkurrenzfähigen Dämmwerten viel leichter und sie fallen bei einem etwaigen Rückbau des Gebäudes nicht als Sondermüll an. Wie ein österreichisches Unternehmen zeigt, lassen sich aus den Blättern der Rohrkolben auch Einblas- und weiche Dämmstoffe herstellen. Für diese Zwecke wird das Blattwerk zermahlen und mit Maisstärke vermengt.

Eine erfolgreiche, produktive Nutzung von Nieder- und Hochmooren hängt von einer Vielzahl unterschiedlicher Faktoren ab. Hierzu zählen vor allem der Nährstoffgehalt und die Menge des Wassers, die vorherrschenden Temperaturen sowie die Artenvielfalt in den Ökosystemen. Diese Variablen so gut wie möglich zu kennen und sie in Forschungsaktivitäten/Pilotprojekten einzubinden, ist elementarer Bestandteil von Monitoring-Vorhaben. Die hieraus resultierenden Beobachtungen samt anschließendem Erkenntnisgewinn bilden die Grundlage für eine wissensbasierte Bioökonomie, die neue nachhaltige Produkte und innovative Wertschöpfungsketten hervorbringen kann.  

Neue Messgeräte für die Paludikultur

Das BMBF unterstützt mehrere Monitoring-Vorhaben im Bereich Paludikultur. Jüngst engagierte man sich finanziell im Nordosten Deutschlands: Die Universität Greifswald, als Koordinator des seit 2018 bestehenden Bündnisses Plant³ , erhielt durch Zuwendungen aus dem BMBF-Programm WIR! – Wandel durch Innovation in der Region die Möglichkeit, ihre Monitoring-Leistungen auszubauen.

Um den Strukturwandel in Mecklenburg-Vorpommern durch die Paludikultur voranzubringen, planen die Greifswalder Forschenden die Anschaffung von drei neuen Messsystemen: ein Eddy-Kovarianz-Turm, der die Treibhausgas-Flüsse auf Paludikulturflächen misst; eine Drohne inklusive Multispektral-Kamera für die effiziente Erfassung unterschiedlicher Daten beim Monitoring sowie ein Photosynthese-Messgerät, mit dem man die Produktivität pflanzlicher Biomasse bestimmen kann. Mit dieser technischen Hilfe können bestehende Prozesse durch effizientere Lösungen ersetzt sowie die zeit- und kostenintensive Auslagerung von Aufgaben an externe Anbieter verringert werden.

Ein wesentlicher Bestandteil globaler Klimaschutzbemühungen ist, die Emissionen im Energie-/Wärmesektor zu reduzieren. Wie dieses Ziel erreicht werden kann, beantworten Vertreter von Politik, Wirtschaft und Wissenschaft teilweise ganz unterschiedlich. Mit Blick auf die Bioökonomie stimmt das Gros überein, dass ihr Beitrag hauptsächlich darin liege, fossilbasierte Stoffe perspektivisch durch solche zu ersetzen, die man aus Reststoffen oder aus Pflanzen gewinnen kann. Dabei sollte es sich weder um verzehrfähige Pflanzen handeln noch um solche, die mit Nahrungsmittelpflanzen um Flächen konkurrieren.

Energiepflanzen im Moor

Verschiedene Pflanzen wie Seggen, Binsen und Rohrglanzgras, die besonders gut in nassen Niedermooren wachsen, erfüllen diese Kriterien. Sie thermisch optimal zu verwerten, ist daher Gegenstand von Forschungsarbeiten. Das Erkenntnisinteresse konzentriert sich darauf, ökonomisch rentable, nachhaltige Anbausysteme zu entwickeln und einen hohen Biomasseertrag zu erzielen, welcher insbesondere in Heizkraftwerken zum Einsatz kommen kann. Die behutsame Ernte der Gewächse, die in den Sommermonaten erfolgt, reicht in einer Gemeinde in Mecklenburg-Vorpommern etwa dazu aus, knapp 500 private Haushalte, ein Bürogebäude sowie zwei Schulen mit Wärme zu versorgen.

Schilf für den Grill und die Biogasanlage

Ein Start-up aus Mecklenburg-Vorpommern konzentriert sich auf schnell wachsendes Schilf und fertigt daraus Grillkohlebriketts für die private Nutzung. Die Bestrebungen des jungen Unternehmens, ihre Produktion auch in großtechnischen Anlagen zu verwirklichen, unterstützt das BMBF im Rahmen des Ideenwettbewerbs Neue Produkte für die Bioökonomie. Perspektivisch könnte Schilf nicht nur als nachhaltige Grillkohle zum Einsatz kommen, sondern darüber hinaus als Substrat in Biogasanlagen. Mehrere Landwirte in Deutschland sammeln für diesen Anwendungsbereich bereits praktische Erfahrungen und betreiben mit dem Mähgut von Moorflächen 50 kW-Biogasanlagen. 

Die Haltung von Wasserbüffeln stellt eine weitere Option für Landwirte da, Niedermoor-Flächen für den Klimaschutz und neue Geschäftsmodelle einzusetzen. Die besondere Beschaffenheit der Klauen ermöglicht den Tieren, auch sumpfige, nasse Standorte zu begehen. Im Vergleich zu herkömmlichen Rinderrassen sind die Asiatischen Büffel widerstandsfähiger gegenüber Krankheiten und insgesamt anspruchsloser. Sie können energiearme Bestände relativ gut verwerten und sind daher in der Regel nur in den Wintermonaten auf eine Zufütterung angewiesen. Steht ihnen auf angrenzenden Mineralböden ein Witterungsschutz zur Verfügung, ist eine ganzjährige Haltung in den Sumpfgebieten möglich.

Verwertung, Wirtschaftlichkeit und Biodiversität

Das Fleisch von Wasserbüffeln ist besonders cholesterin- und fettarm und eignet sich für eine hochpreisige Vermarktung. Für die Milch der Tiere bietet sich aus ökonomischer Sicht insbesondere eine Weiterverarbeitung zum Beispiel zu Mozzarella an. Die Wirtschaftlichkeit hängt dabei entscheidend von der Anzahl der Tiere, ihren Haltungsbedingungen (unter anderem Futterqualität, ganzjährige Haltung im Freien) sowie den Vertriebswegen der Produkte ab. Eine regionale Direktvermarktung verspricht in der Regel den höchsten Ertrag. Da die Wasserbüffel in den Sumpfgebieten zu mehr Biodiversität und zur Landschaftspflege beitragen, können Landwirte die Aufzucht teilweise zudem mit Subventionen realisieren.

Reinigung von Gewässern

Von Eutrophierung oder von einem Umkippen von Gewässern ist die Rede, wenn in Bächen, Flüssen oder Seen ein Nährstoffüberschuss herrscht, der zu Algenblüte schädlichen Ausmaßes, zu Sauerstoffmangel und zu Biodiversitätsverlust führt. Tritt dies ein, ist dafür meist ein Zuviel an Stickstoff und Phosphor verantwortlich. Diese gelangen über Fließgewässer auch in die Meere. Eingetragen werden die Nährstoffe in der Regel vor allem aus Landwirtschaft und Industrie sowie aus regionalen Kläranlagen. Letztere steuern unter anderem mit biologischen Phosphor-Recyclingverfahren dagegen an. Feuchtgebiete und ihre Vegetation können diese Prozesse auf natürliche Weise unterstützen, indem sie eine Doppelfunktion als Speicher und Barriere einnehmen.