Ithaka Institut

Jahresbericht 2013

Wissenschaftlich war das Jahr 2013 durch die Fortschritte bei der Charakterisierung von Pflanzenkohle, die Vereinheitlichung der Analysemethoden (EBC) und das damit verbesserte Verständnis für die Funktionalität verschiedener Typen von Pflanzenkohle geprägt. Bezüglich der praktischen Umsetzung des Einsatzes von Pflanzenkohle ist insbesondere die Verfeinerung der Kaskadennutzung und die 55 Anwendungen von Pflanzenkohle zu nennen. Schwierig hingegen war die unvorhersehbare Trennung von unserem Hauptauftraggeber und Sponsor, was letztlich aber zum besonderen Ansporn wurde, uns auf unsere Stärken zu konzentrieren und neue Wege zur Erfüllung unseres Stiftungsauftrages zu suchen.


Klimafarming & Biochar

  1. Biochar Ring Trial: Unter Leitung des Ithaka Instituts und in Zusammenarbeit mit der EU-COST Action TD1107 wurde der erste internationale Biochar Ring Trial mit 25 teilnehmenden Laboren durchgeführt und mit der Auswertung begonnen. Die Ergebnisse wurden in zwei Konferenzen präsentiert. Die Veröffentlichung der Ergebnisse ist für 2014 geplant. (www.cost.european-biochar.org)
  2. European Biochar Certificate (EBC): Unter Führung des Ithaka Instituts wurden die Richtlinien für die nachhaltige Produktion und landwirtschaftliche Verwendung von Pflanzenkohle weiterentwickelt. Das von der schweizerischen Firma q.inspecta durchgeführte Kontrollprogramm wurde europaweit etabliert. Die wichtigsten Pflanzenkohle-Hersteller Europas sind unterdessen zertifiziert. Das EBC Zertifizierungssystem gilt neben dem der IBI als internationaler Standard und wurde entsprechend in der Fachliteratur besprochen. (www.european-biochar.org)
  3. Pflanzenkohle-Zulassung: In einem aufwändigen Verfahren hat es das Ithaka Institut erreicht, dass die Schweiz als erstes Land in Europa die landwirtschaftliche Verwendung von Pflanzenkohle im März 2013 genehmigt hat, womit die bis dahin geltende beschränkte Ausnahmegenehmigung ersetzt wurde. Grundlage der Zulassung ist das EBC-Zertifikat. Das Ithaka Institut wurde vom Bundesamt für Landwirtschaft mit der Qualitätskontrolle beauftragt. (http://www.ithaka-journal.net/schweiz-bewilligt-pflanzenkohle-zur-bodenverbesserung)
  4. 55 Anwendungen von Pflanzenkohle: Das Ithaka Institut hat eine Beschreibung der wichtigsten Anwendungsmöglichkeiten von Pflanzenkohle erstellt und damit für einen Entwicklungsschub für die Biochar Industrie gesorgt. Zahlreiche der darin beschriebenen Produkte wurden am Ithaka Institut entwickelt bzw. konzipiert (siehe unten). Der erstmals im Ithaka Journal publizierte Artikel wurde über 50.000 mal abgerufen, von mehreren Zeitschriften übernommen und viel zitiert. (http://www.ithaka-journal.net/55-anwendungen-von-pflanzenkohle)
  5. Kaskadennutzung: Es wurde mehrere Nutzungskaskaden (Tierhaltung, Bergzonen, Entwicklungsländer, Gebäudeindustrie) entwickelt und publiziert. (http://www.ithaka-journal.net/kaskadennutzung-von-pflanzenkohle-in-der-tierhaltung-teil-1-einstreu)
  6. PYREKA-Forschungspyrolyse – Gemeinsam mit der Firma Pyreg wurde ein Reaktor zur Forschungspyrolyse entwickelt und gebaut (https://www.youtube.com/watch?v=Rok9a28IJqQ) . Dank dieses Reaktors können sämtliche Pyrolysebedingungen überwacht und insbesondere Biomasse-Blendings untersucht werden, was die Voraussetzung für die Herstellung von Designerkohlen ist.
  7. Klärschlamm-Kohlen: Es wurden Pyrolysate von Klärschlämmen auf ihre Phosphorverfügbarkeit untersucht und auf deren Basis verschiedene Volldünger getestet. In einem vom deutschen Bundesministerium für Forschung geförderten Projekt mit der Universität Gießen und der Universität Bingen werden diese organischen Düngerformen auf ihre Pflanzenverfügbarkeit und Bodeninteraktionen untersucht.
  8. Feldversuch Gartow: In einem vom deutschen Bundesministerium für Forschung geförderten Gemeinschaftsprojekt mit der Universität Halle, der Firma Pyreg und dem Erde-Institut wurde der 2012 angelegte Feldversuch zur Untersuchung von 10 verschiedenen Pflanzenkohlesubstraten und –düngern weiter betreut. Die Veröffentlichung der Resultate ist für 2014 geplant. (http://www.climacarbo.com)
  9. Aktivierung von Pflanzenkohle: Für ein staatlich gefördertes Gemeinschaftsprojekt mit 6 Hochschulen der Romandie und der Universität Zürich wurden mehrere Serien von Pflanzenkohle durch verschiedene Verfahren aktiviert. An der Hochschule Fribourg wurde diese auf Ihre Adsorptionskapazitäten untersucht.
  10. Substratherstellung: Auf dem Kompostplatz des Ithaka Instituts wurden wiederum verschiedene Substrate mit steigenden Zusätzen an Pflanzenkohle und mit verschiedenen Zuschlagstoffen hergestellt. In einem Gemeinschaftsprojekt mit der Hochschule Genf wurden die Substrate umfassen charakterisiert und auf ihren Einsatz in Biobeeten zur Regenwasserreinigung getestet.     
  11. Reduktion der PAK-Belastungen: Gemeinsam mit der schweizerischen Forschungsanstalt ART wurden Modifikationen des Pyrolyseprozesses zur Reduktion der PAK-Gehalte entwickelt. Die Ergebnisse sind Grundlage des vom II mitverfassten Kapitels über PAK-Belastungen von Pflanzenkohlen in der 2014 erscheinenden zweiten Auflage des Biochar Buches von Johannes Lehmann und Stephen Joseph. Weitere Versuche wurden mit dem neuen Pyreka Reaktor begonnen.
  12. Pflanzenkohle-Lehm-Putz: Das II entwickelte die Pflanzenkohle-Lehm-Putz-Technology weiter. Es wurden die ehemaligen Seminar- und Büroräume damit ausgestattet. Es wurden Pflanzenkohle-Ziegel mit verschiedenen Bindemitteln (Zement, Kalk, Lehm) getestet und mit der Hochschule Rapperswil nach bauphysikalischen Parametern untersucht. (http://www.ithaka-journal.net/pflanzenkohle-zum-hauser-bauen-stadte-als-kohlenstoffsenken)
  13. Stallprotokoll: Zur Bestimmung der Wirkung von Pflanzenkohle im Stallsystem wurde 2012/13 ein zweisprachiges Protokoll zur Datenerfassung erstellt. Die erhobenen Daten reichen von Silagequalität, Geruchsveränderungen, Tiergesundheit bis zu Nährstoffverlusten in der Gülle. Seit Mai 2013 werden weltweit Daten von Landwirtschaftsbetrieben aufgenommen, auf deren Basis 2014 eine statistische Auswertung der Pflanzenkohlewirkungen vorgenommen wird.
  14. Substrateinbringung: Es wurden umfassende Versuche zur Einbringungstechnik von Pflanzenkohle-Substraten durchgeführt. Insbesondere hoch konzentrierte Unterfuß-Einbringung wurde als günstig sowohl für Dauerkulturen, Bäume als auch einjährige Gemüsepflanzungen herausgefunden.


Ökologischer Weinbau

  1. Humusaufbau: Der Feldversuch „Georgette“ zur Untersuchung verschiedener Kompost- und Pflanzenkohle-Substrate wurde 2013 fortgesetzt und eine inzwischen akzeptierte wissenschaftliche Veröffentlichung im „Journal for Agriculture, Ecosystems and Environement“ eingereicht. Es wurden die Auswirkungen der Substrate auf die biologische Bodenaktivität, physikalische Bodenqualität, Nährstoffdynamik des Bodens, Aufbau von organischer Materie, Interaktion mit der Gründdüngung, Schadstoffimmobilisierung, Wasserdynamik, Nährstoffaufnahme der Rebe, Fruchtbarkeit, Krankheitsresistenz und Traubenqualität untersucht. Neben den eigenen Datenaufnahmen finden bzw. fanden im Zusammenhang mehrerer Forschungsprojekte 5 Studienarbeiten (Uni Gießen, Uni Zürich, Hochschule Genf) sowie eine Promotion (Uni Hohenheim) statt. Die Resultate wurden auf mehreren Fachkongressen (u.a. Eurosoil, EGU) präsentiert. Weitere drei peer-review Fachartikeln zu dem Versuch wurden inzwischen eingereicht.
  2. Tierhaltung im Weinbau: Die aufwändigsten Versuche im Weinbau 2013 hatten die  Eignung von Hühnern und Zwergschafen zum Bodenunterhalt zwischen den Rebzeilen zum Gegenstand. Zu diesem Zweck wurde insbesondere ein mobiler Hühnerstall gebaut, mit dem 35 Hühner im Wechsel an verschiedene Weinberge herangefahren werden können. Besonderes Augenmerk galt der Verträglichkeit mit der Rebkultur (Traubenfraß, Schädlingsbefall), die Auswirkung auf dem Boden, und dem Schutz der Haustiere gegenüber Wildtieren. Ergebnisse wurden in verschiedenen Zeitschriften veröffentlicht: http://www.ithaka-journal.net/tierhaltung-im-weinbau
  3. Château Duvivier: In Zusammenarbeit mit der Landwirtschaftskammer des Pays de Var  wurde ein umfassender Begrünungs- und ein Pflanzenkohle-Feldversuch im dritten Jahr hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf Boden und Reben ausgewertet. Eine Publikation ist für 2014 geplant.
  4. Sizilien: In einem Netzwerkversuch wurden jeweils die gleiche Pflanzenkohle (10t/ha) gemischt mit Tiermist in einem je gleichen Setup (N=5, Kontrolle= Viehmist ohne Pflanzenkohle) wie auf Chateau Duvivier auch bei Maggio Vini in Südsizilien installiert und die Daten nach gleichem Protokoll aufgenommen.
  5. Weinbergsbegrünung: Die vom Ithaka-Institut entwickelten Saatmischungen für Weinbergsbegrünungen in verschiedenen klimatischen Zonen haben wir weiter optimiert. Zahlreiche Versuche sind sowohl am Institutsstandort als auch auf mehr als 20 weiteren Standorten in Europa angelegt, begleitet und ausgewertet worden. Allein 2013 wurden wieder über 10 Tonnen der Mythopia-Saaten auf fast 1000 ha in den europäischen Weinbaugebieten eingesetzt. In den bestehenden Feldversuchen am Institut wurden umfassende Bodenproben entnommen. Kleinere neue Aussaatversuche (Winterbegrünung, Niederwuchs Südeuropa und Aufbesserung der Biodiversität bestehender Begrünungen) sind durchgeführt worden.
  6. Ökosystem: Die Forschungsarbeiten zur Ökosystemstabilisierung durch Erhöhung der Biodiversität sind fortgesetzt worden. Auf den Weinbergen des Ithaka-Beratungsnetzwerks wurde die Umsetzung der Charta für Biodiversität vorangebracht und die Implementierung der dort empfohlenen Maßnahmen begleitet. Die Umsetzung der Delinat-Richtlinien zur Erhöhung der Biodiversität ist durch intensive Beratungstätigkeiten flankiert worden. So wurden wieder hunderte Hotspots auf den Delinat-Gütern angelegt, Bäume und Hecken gepflanzt sowie der Anteil der begrünten Flächen deutlich erhöht.
  7. Bläulinge: Im Versuchsweinberg wurden gemeinsam mit der Vogelwarte Sempach zwei weitere Hotspots mit Blasensträucher bepflanzt, um die Population des vom Aussterben bedrohten Bläulings im Zentralwallis zu stabilisieren.
  8. Sekundärkulturen: Es wurden 40 weitere Hochstammbäume auf den Versuchsflächen des Ithaka Institutes (Mythopia) gepflanzt. Zudem wurde die Ansiedlung von Heidelbeerbüschen im Weinberg durch Inokkulation mit Mykorrhizapilzen erfolgreich versucht. Als einjährige Sekundärkulturen wurden insbesondere Kartoffeln, Tomaten und Getreide versucht.
  9. Pflanzenschutz: Die Pflanzenschutzversuche zur Reduktion der Kupfer- und Schwefelmengen wurden sowohl am Standort des Institutes (Kräuterauszüge, Komposttees, Molke, Karbonate) als auch auf den Weinbergen des Delinat-Netzwerkes durchgeführt worden. Die Resultate sind in die vom Delinat-Institut veröffentlichten Pflanzenschutzmerkblätter eingeflossen: http://www.dc.delinat-institut.org/doc/deutsch/peronospora-v3.pdf, http://www.dc.delinat-institut.org/doc/deutsch/oidium-v3.pdf      
  10. Kupferentzug: Im Rahmen einer Promotionsarbeit an der Uni Hohenheim (Katie Mackie) wurden die Möglichkeiten untersucht, durch spezialisierte Begrünungsmischungen dem Weinbergsboden Kupfer zu entziehen. Hierzu wurde auf 1500 m2 ein entsprechender zweijähriger Feldversuch angelegt, der 2013 beendet werden konnte. Die Resultate wurden 2014 als wissenschaftliche Veröffentlichung eingereicht.
  11. Sanddorn: In Zusammenarbeit mit der ACW Conthey pflegten wir die am Standort des II gepflanzten 120 repertorisierten Sanddornsorten der Schweiz zur Saatgutvermehrung der Sortenbank.
  12. Antibakterielle Wirkung von Wein: In einem Gemeinschaftsprojekt mit der HBLA Klosterneuburg (Karin Mandl) wurde die antibakterielle Wirkung von Naturweinen, biologischen Weinen und konventionellen Weinen verglichen. Um die großen Unterschiede näher zu untersuchen, wird derzeit die mikrobielle Vielfalt von Weinen über DNA-Extraktion bestimmt. Eine Veröffentlichung ist 2014 geplant.

 

Weinbauberatung

  1. Delinat-Güter: Für die Firma Delinat wurden über 90 Weingüter in allen wichtigen europäischen Weinbauländern durch persönliche Beratung auf den Betrieben sowie durch Seminare  betreut. Aufgrund des plötzlichen Vertragsendes mit Delinat konnte allerdings keine Auswertung der Zielvereinbarung mehr durchgeführt werden.
  2. Beratungsmaterial: Auf der Beratungswebseite http://dc.delinat-institut.org wurde das umfangreiche Beratungsmaterial in fünf Sprachen sowohl für die Delinat-Güter als auch für andere interessierte Winzer überarbeitet. 


Publizistik, Vorträge, Führungen, weitere Aktionen

  1. Ithaka: Das wichtigste Publikationsorgan für unsere Forschungsarbeiten ist das vom II herausgegebene Ithaka-Journal. Im Jahr 2013 wurden 13 Artikel veröffentlicht, die all in direktem Bezug mit unseren eigenen Forschungsarbeiten stehen.
  2. Fachartikel: In verschiedenen Fachzeitschriften der Schweiz, Deutschlands, Österreichs, Frankreichs, Australiens und der USA hat das II wieder ein gutes Dutzend Fachartikel über die Ergebnisse seiner Arbeit veröffentlicht. Es wurden insgesamt 8 Kapitel in zwei wissenschaftlichen Biochar Büchern als Co-Autor mitverfasst. Zwei peer-reviewed Artikel wurden eingereicht und sind inzwischen angenommen, eines davon als Hauptautor.
  3. Medien: Im Radio (Deutschlandfunk, SWR, BR), Zeitschriften und im Internet wurde über die Arbeit des Ithaka-Institutes berichtet.
  4. Vorträge: Mitarbeiter des DI haben 2013 wieder rund 25 Fachvorträge in Schweiz, Österreich, Deutschland, Italien, England, Tschechien, Ungarn, Spanien, Liechtenstein, USA und Holland gehalten (u.a.: http://www.delinat-institut.org/seminare-events.html).  Es wurden zwei Workshops zur Biochar Charakterisierung im Rahmen der COST Action organisiert und geleitet.
  5. European Summer School: In der ersten Septemberwoche 2013 wurde die zweite European Biochar Summer School im Wallis organisiert. 19 Doktoranten aus 15 Ländern nahmen an der Summer School teil und wurden in Workshops von 16 Professoren für eine Woche lang umfassend mit den neuesten Erkenntnissen aus der Pflanzenkohleforschung vertraut gemacht. Weitere Informationen: http://www.ithaka-institut.org/de/summerschool
  6. Fachführungen: Am Standort des II im Wallis wurden ca. 15 Fachführungen und öffentliche Führungen durchgeführt.
  7. Seminare: Es wurde ein Blockseminar für die Universität Zürich durchgeführt
  8. EU-COST: HP Schmidt ist Mitglied des Steering Board der EU Cost Action for Biochar und Leiter der europäischen Arbeitsgruppe zur Charakterisierung von Pflanzenkohle.
  9. EBC: HP Schmidt wurde zum Chair der European Biochar Foundation gewählt.