Pflanzenkohle hat viele positive Eigenschaften, beispielsweise ihre poröse Struktur, wodurch sie im Boden als Medium für Wasser- und Nährstoffspeicherung dient und die Eigenschaft der CO2-Speicherung. Wenn über Nachteile von Pflanzenkohle gesprochen wird, dann geht es meist um Schadstoffe und dabei insbesondere um Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe, sogenannte PAK. Was diese sind, wieso sie so schädlich sind, wie sie gemessen werden und ob sie wirklich in jeder Pflanzenkohle enthalten sind, erfahrt ihr in diesem Artikel!
Was sind PAK?
Unter der Abkürzung PAK versteht man sogenannte Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe. Dies sind mehrgliedrige Ringe aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen, die über gemeinsame Seiten miteinander verbunden sind. Dadurch, dass es unterschiedliche Verbindungsmöglichkeiten gibt, gibt es unterschiedliche Artenvon PAK. Diese Verbindungen bestehen aus zwei bis sieben Ringen von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen, können aber anstelle der Wasserstoffatome auch andere Seitenketten tragen. Einfach gesagt entstehen sie durch unvollständige Verbrennungsprozesse organischer Materialien. Sie gelten als Schadstoffe, mit denen der Kontakt weitestgehend vermieden werden sollte. Trotzdem begegnen sie uns täglich, beispielsweise durch Autoabgase oder Zigarettenrauch. PAK ist auch in Erdöl enthalten und kann sich in einigen Lebensmitteln befinden, beispielsweise dadurch, dass sie geräuchert wurden.
Sind PAK schädlich?
Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe sind schädlich für die Umwelt, denn sie können kaum abgebaut werden und reichern sich in Organismen an. Außerdem wurden viele der Verbindungen als krebserregend klassifiziert und sind somit auch für den Menschen schädlich. Die Verbindung Benzo(a)pyren wurde sogar als erbgutverändernd sowie fortpflanzungsgefährdend eingestuft. PAK gehören zu den sogenannten PBT-Stoffen. Dieser Begriff beschreibt ihre Eigenschaften: persistent, bioakkumulierend und toxisch. Haben Stoffe diese Eigenschaften, dann bedeutet es, dass sie sich nicht mehr aus der Umwelt entfernen lassen und diese sich nur weiter anreichern.
Die Verbreitung gelingt relativ einfach, da sich PAK bei Temperaturen um die 20 Grad Celsius an Ruß-, Boden- und Staubpartikel binden können. Dies macht die Zirkulation der Stoffe durch Regen, Schnee und Nebel möglich und somit auch eine Verbreitung auf Oberflächengewässer und beispielsweise Pflanzen.
Zudem lassen sich PAK nicht immer direkt bestimmen, da sie unterschiedlich zusammengesetzt sind und die Erkennung somit nicht immer einfach ist. Dies macht die Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe zu einer großen Gefahr, besonders in Bezug auf den Menschen und den Konsum von PAK-belasteten Lebensmitteln. Um die Stoffe identifizieren zu können, wird oftmals eine Methode verwendet, bei der nach den bekanntesten Varianten gesucht wird. Wenn diese vorhanden sind, ist klar, dass auch andere vorhanden sind, denn PAK treten nicht einzeln auf, sondern immer in Mischungen. Bei der Kontrolle vom PAK-Gehalt in Lebensmitteln wird vor allem nach den Stoffverbindungen Benzo(a)pyren, Benz(a)anthracen, Benzo(b)fluoranthen und Chrysen gesucht.
Wieso sind PAK in Pflanzenkohle?
Pflanzenkohle ist karbonisierte Biomasse, welche durch das Verfahren der Pyrolyse gewonnen wird. Dieses Verfahren ist eine thermische Spaltung gasförmiger und fester Bestandteile unter Sauerstoffausschluss bei Temperaturen von 500 bis 600 Grad Celsius. Wie bei jeder Verbrennung entstehen auch bei der Pyrolyse PAK. Sowohl im Feststoff als auch in der Gasphase entstehen diese, können aber im besten Fall im Reaktor zerstört werden oder mit der Gasphase von der Pflanzenkohle getrennt und vernichtet werden. Bei unkontrollierten Pyrolyseverfahren entwickeln sich übermäßig viele PAK, beispielsweise bei der Abkühlung der Anlage, welche somit in der Pflanzenkohle zurückbleiben. Diese Schadstoffe in Form von PAK entstehen immer, egal welcher Ausgangsstoff verkohlt wird.
Ist Pflanzenkohle also schädlich?
Beim Kauf von Pflanzenkohle ist es wichtig, darauf zu achten, ein qualitativ hochwertiges Produkt zu kaufen, um eine hohe Toxizität ganz klar ausschließen zu können. Pflanzenkohle, welche nach den europäischen Pflanzenkohlerichtlinien produziert und zertifiziert wurde, darf höchstens 4 mg/kg PAK beinhalten. Bei dieser geringen Menge kann davon ausgegangen werden, dass diese nicht von der Pflanzenkohle abgegeben wird und somit nicht bioverfügbar ist. Dies bedeutet, dass von zertifizierter Pflanzenkohle kein Schaden für Umwelt, Mensch und Tier ausgehen kann. Für die ökologische Landwirtschaft gilt die gleiche Obergrenze an den erlaubten PAK in Pflanzenkohle. In einer Pflanzenkohle können sich auch andere Schadstoffe bilden, beispielsweise polychlorierte Biphenyle, Dioxine und Furane. Diese Schadstoffe gehen aber nicht mit dem Prozess der Herstellung einher, sondern können vermieden werden, wenn wenig bis keine chlorhaltigen Biomassen verwendet werden. Es sollte aber ebenfalls honoriert werden, dass Pflanzenkohle nicht nur Schadstoffe enthalten kann, sondern durch die Pyrolyse von Biomasse auch darin enthaltene Schadstoffe komplett oder teilweise zerstört werden können, beispielsweise Antibiotikarückstände in Klärschlamm oder Pestizide aus Ernteabfällen.
Wie können PAK in Pflanzenkohlefestgestellt werden?
Um PAK in Pflanzenkohle festzustellen, benötigt es spezielle Analysen, die bisher nur in Europa standardisiert wurden. Aus diesem Grund hat sich die Produktion von PAK-armer Pflanzenkohle hier vermehrt etabliert. Bei Holzvergaseranlagen fällt oft ein Pyrolysat an, welches einen hohen Anteil an PAK besitzt und deshalb in Europa als Sondermüll klassifiziert wird. Das Verfahren, was den PAK-Gehalt in Pflanzenkohle genau messen kann, heißt Toluolheißextraktion. Andere angewandte Verfahren für die Bestimmung von PAK sind die Extraktion mittels N-Hexan und Dichloromethan, diese sind aber nicht für Pflanzenkohle geeignet und führen bei Anwendung dazu, dass der Gehalt als geringer erfasst wird, als er eigentlich ist.
