Warum Stadtbäume unter Klimastress geraten, wie Pflanzenkohle-Makadam-Substrate ihnen Raum im Untergrund geben – und was Pionierstädte daraus gemacht haben.
01
Problem Klimawandel
Klimawandel und Stadtbäume
Große Baumkronen beschatten den Straßenraum, verdunsten Wasser und speichern Kohlenstoff. Damit junge Stadtbäume diese Leistungen entwickeln können, brauchen sie ausreichend Wurzelraum, Luft und Wasser.
Straßenbäume, die alt werden dürfen, prägen das Stadtklima.Foto: Black2GoGreen
Hitze
In Städten nehmen mit dem Klimawandel die Hitzebelastung und die Zahl der Tropennächte deutlich zu – Nächte, in denen die Temperatur nicht unter 20 °C fällt. In Hitzewellen steigt dadurch die Sterblichkeit älterer und geschwächter Menschen.
Baumkronen mindern die Hitzebelastung durch Schatten und Verdunstung. Bei Trockenheit steht weniger Wasser für die Verdunstung zur Verfügung. Kleine, verdichtete Wurzelräume begrenzen die Versorgung zusätzlich; Versiegelung, Streusalz und Schäden bei Bauarbeiten können den Standort weiter belasten.
Große Kronen spenden Schatten und kühlen durch Verdunstung.Foto: Emir Hasanagić / Claudia Kammann, Black2GoGreen
Gleichzeitig werden Starkregen heftiger. Warme Luft kann je Grad Temperaturanstieg etwa 7 % mehr Wasserdampf aufnehmen.
Dazu kommen eine stärkere Wolkendynamik in Gewitterzellen und größere Einzugsgebiete für Feuchtigkeit – zusammen führt das zu immer intensiveren Niederschlägen (Westra et al. 2014).
In Städten muss dieses Wasser sicher abgeleitet oder besser im Untergrund zwischengespeichert werden. Oft trifft Starkregen nach langen Trockenphasen auf ausgedörrte, harte Böden und fließt oberflächlich ab – mit Schäden an Gebäuden und Infrastruktur, ohne dass sich die Wasserspeicher im Untergrund füllen, die das Stadtgrün braucht.
Mulde, die Regenwasser zurückhält.Einlauf: Wasser von der Straße ins Grün.Foto: Emir Hasanagić / Claudia Kammann, Black2GoGreen
Steigende CO₂-Emissionen aus fossilen Brennstoffen und Industrieprozessen beschleunigen die Erwärmung. CO₂ ist das wichtigste vom Menschen verursachte Treibhausgas.
Die Erwärmung verstärkt die Hitze in Städten und verändert die Wetterdynamik – mit den beschriebenen Folgen für Starkregen und Stadtgrün. Auf versiegelten Flächen kann Wasser nicht versickern; lokale Wasserspeicher bleiben leer, und das Stadtgrün kann seine kühlende Wirkung nicht voll entfalten.
Um die Ziele des Pariser Abkommens zu erreichen, müssen Emissionen sinken – und zusätzlich muss CO₂ aus der Atmosphäre entnommen werden (Carbon Dioxide Removal, CDR). Nach einer Auswahl nachhaltiger Szenarien könnten bis 2050 jährlich 4 bis 9 Gigatonnen CO₂ entnommen werden, bis zum Erreichen von Netto-Null insgesamt rund 170 Gigatonnen (Geden et al. 2024).
Pflanzenkohle als CO₂-Senke: Pflanzen binden beim Wachsen CO₂, ihre Reststoffe werden zu stabiler Pflanzenkohle verkohlt, und diese speichert den Kohlenstoff langfristig im Boden (Biochar Carbon Removal).
Pflanzenkohle im Baumsubstrat: Kohlenstoff, der im Boden bleibt.Foto: Emir Hasanagić / Claudia Kammann, Black2GoGreen
Baumrost im Gehweg: Was unter dem Pflaster liegt, entscheidet über den Wurzelraum. Foto: Emir Hasanagić / Claudia Kammann, Black2GoGreen
Von Stadtbäumen erwartet man Schatten, Verdunstungskühlung, den Rückhalt und die Verdunstung von Niederschlagswasser sowie die Speicherung von Kohlenstoff. In nennenswertem Umfang erbringen diese Leistungen nur große, alte Bäume. Viele Straßenbäume erreichen dieses Alter nicht.
Stadtbäume unter Klimastress
Regelkonform hergestellte Verkehrsflächen lassen kaum Durchwurzelung zu. Der Wurzelraum bleibt deshalb auf die Pflanzgrube beschränkt: Zehn bis 20 Jahre nach der Pflanzung stagniert das Wachstum, und einige Bäume sterben ab (Grimm et al. 2022). In vielen mitteleuropäischen Städten beträgt die durchschnittliche Standdauer 20 bis 30 Jahre (Zimmermann 2022). Längere Hitze- und Trockenperioden verschärfen die Lage, weil kleine Wurzelräume nur geringe Wasservorräte bieten.
Das Stockholmer Handbuch für Pflanzgruben nennt als typische Schadursachen zu kleine Pflanzgruben, Sauerstoff- und Wassermangel infolge von Versiegelung und Verdichtung, Salzschäden, mechanische Schäden bei Bauarbeiten sowie die Konkurrenz durch Versorgungsleitungen. Bei Sauerstoffmangel reichert sich Kohlendioxid in der Wurzelzone an, und die Wurzeln sterben ab. Wurzeln wachsen dorthin, wo Luft und Wasser verfügbar sind – oft asymmetrisch, weit über die Kronentraufe hinaus oder in die Kiesbettung von Leitungen (Embrén & Alvem 2017/2022).
Zielkonflikt im Untergrund
Tragschichten unter Verkehrsflächen werden so eingebaut, dass möglichst wenig Hohlraum und möglichst viele Korn-zu-Korn-Kontakte entstehen; unter Fahrbahnen wird in der Regel ein Verdichtungsgrad von 95 % der Proctordichte gefordert (Bassuk 2008). Wurzeln brauchen dagegen ein großes, zusammenhängendes Porenvolumen mit ausreichender Luftkapazität, nutzbarer Feldkapazität und durchgehenden Poren.
Bislang wurde dieser Konflikt vielerorts gelöst, indem der Baum eine von der Verkehrsfläche getrennte Baumgrube erhielt. Baumgruben von 2 × 2 m oder 3 × 3 m und 1,2 bis 1,5 m Tiefe bieten jedoch nur 6 bis 13 m³ Wurzelraum, der innerhalb weniger Jahre vollständig durchwurzelt ist (Zimmermann 2022). Die in Deutschland bisher geforderten 12 m³ sind ausdrücklich ein Mindestvolumen für die ersten Standjahre (FLL 2010, 2015; Doobe & Streckenbach 2023).
Der Gelbdruck der neuen Pflanzgrubenrichtlinien geht von 0,75 m³ je m² Kronenschirmfläche des ausgewachsenen Baumes aus: mindestens 15 m³ für Bäume mit kleiner Krone und etwa 30, 60 oder 90 m³ für Kronendurchmesser von 7, 10 oder 12 m (FLL 2026a). Der Gelbdruck ist ein Entwurf; einzelne Werte können sich bis zum Weißdruck noch ändern.
Wie viel Wurzelraum braucht ein Baum?
Regelwerke und Empfehlungen behandeln diese Frage unterschiedlich. In Stockholm werden mindestens 15 m³ zusammenhängende Skeletterde je Straßenbaum gefordert (Embrén & Alvem 2017/2022). Österreich schreibt in Anlehnung an die ZTV-Vegtra-Mü mindestens 35 m³ für die ersten 10 bis 15 Standjahre vor; danach muss der Baum in angrenzende Flächen auswurzeln können (Grimm et al. 2022). München und Zürich liegen mit 36 bzw. 34,5 m³ im gleichen Bereich (ZTV-Vegtra-Mü 2018; Grün Stadt Zürich 2022). Göteborg legt seine Pflanzgruben standardmäßig mit 35 m³ und durchlässiger Pflasterung aus (Alvem et al. 2023).
Der österreichische Leitfaden aus dem Jahr 2026 zählt nur den Feinsubstratanteil des Struktursubstrats als wirksamen Wurzelraum; je nach Zielbaumgröße ergeben sich so 8, 20 oder 30 m³ (Zeiser et al. 2026). Als Faustwerte gelten 0,6 bis 0,75 m³ je m² Kronenprojektionsfläche (Bassuk 2008; Grün Stadt Zürich 2022; FLL 2026a). Ältere Ansätze nennen 20/50/85 bzw. 18/40/70 m³ für kleine, mittlere und große Bäume (Bakker & Kopinga 1988; CU-Structural Soil 2015, beide zitiert in Murer 2025). In Graz standen Straßenbäumen bisher typischerweise 6 bis 8 m³ zur Verfügung (Stoisser 2023).
Tab. 1: Wurzelraum-Kennwerte für Straßenbäume im Vergleich (Zusammenstellung nach den genannten Quellen)
Quelle
Kennwert
Bezug / Bemerkung
FLL (2010, 2015); Doobe & Streckenbach (2023)
12 m³
Mindestvolumen für die Anfangsentwicklung; nach 3 bis 5 Jahren nahezu vollständig durchwurzelt (FLL 2026a)
FLL (2026a), Gelbdruck Pflanzgrubenrichtlinien
0,75 m³ je m²; ≥ 15 / ca. 30 / 60 / 90 m³
je m² Kronenschirmfläche des ausgewachsenen Baums; kleinkronige Bäume (bis 5 m) / Kronendurchmesser 7, 10, 12 m; Pflanzgrubentiefe mindestens 1,5 m; Entwurf, Einspruchsphase bis 31.08.2026
Embrén & Alvem (2017/2022)
≥ 15 m³
Stockholmer Skeletterde je Straßenbaum, zusammenhängend über die gesamte Pflanzgrube
ZTV-Vegtra-Mü (2018)
24 m² × 1,5 m = 36 m³
Großbäume (1. Ordnung), offene und überbaute Teilflächen (Substrat A/B)
Grimm et al. (2022); Zimmermann (2022)
≥ 35 m³
Schwammstadtprinzip für Bäume, Österreich, für die ersten 10 bis 15 Standjahre
kleine (< 5 m) / mittlere (5–8 m) / große (> 8 m Kronendurchmesser) Bäume; gezählt werden Baumsubstrat plus Feinsubstratanteil des Struktursubstrats
Bassuk (2008); Grün Stadt Zürich (2022); FLL (2026a)
0,6 bzw. 0,75 m³ je m²
Faustformeln je m² Kronenprojektions- bzw. Kronenschirmfläche
Murer (2025), Literaturübersicht
25/75/150 m³; 20/50/85 m³; 18/40/70 m³; 10/35 m³
LWG Veitshöchheim (2016) für 20/50/80 Standjahre; Bakker & Kopinga (1988) und CU-Structural Soil (2015) für kleine/mittlere/große Bäume; Schwammstadtsystem (Murer 2020) für kleine/mittlere Bäume; Erfahrungswerte für große Bäume fehlen
Angesetzte Wurzelraumvolumina je Straßenbaum im Vergleich. Für den Gelbdruck der FLL-Pflanzgrubenrichtlinien ist der Wert für einen Baum mit 7 m Kronendurchmesser dargestellt; bei 10 bzw. 12 m sind es 60 bzw. 90 m³. Die Werte der BAW-Orientierungshilfe (Zeiser et al. 2026) sind nicht direkt vergleichbar, weil dort nur der Feinsubstratanteil gezählt wird. Grafik: Eigene Darstellung nach FLL (2010, 2015, 2026a), Embrén & Alvem (2017/2022), Grün Stadt Zürich (2022), Grimm et al. (2022) und ZTV-Vegtra-Mü (2018).
Volumina dieser Größenordnung lassen sich im Straßenraum nur erreichen, wenn der Wurzelraum unter Gehwegen, Parkstreifen, Radwegen oder Plätzen erweitert wird. Das Substrat muss dann Verkehrslasten abtragen, Wasser aufnehmen und speichern sowie den Gasaustausch gewährleisten. Zudem sollte der Wurzelraum nach unten und an mindestens zwei Seiten offen sein und an den anstehenden Boden anschließen (Zeiser et al. 2026).
Wie Stockholm diesen Konflikt löst, beschreibt der Beitrag Stockholmer System.
02
Anpassungsstrategie für Stadtgrün
Pflanzenkohle-Makadam-Substrate
Pflanzenkohle-Makadam-Struktursubstrate (PMS) geben Stadtbäumen Wurzelraum unter Straßen und Gehwegen – und tragen zugleich zur Klimaanpassung bei.
Schotter mit Pflanzenkohle.Foto: Emir Hasanagić / Claudia Kammann, Black2GoGreen
Sie bestehen aus Gesteinsschotter, Pflanzenkohle und Kompost. Die Mischung ist so abgestimmt, dass die Wurzeln gut mit Wasser, Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden.
Gesteinsschotter bildet das tragfähige Gerüst. Zwischen den Steinen bleibt nicht verdichtbarer Porenraum für Luft, Wasser und Wurzeln.
Kompost setzt Nährstoffe langsam frei und fördert das Bodenleben.
Pflanzenkohle ist sehr zersetzungsstabil. Sie verbessert die Wasserspeicherung und verbraucht keinen Sauerstoff durch Abbau – so bleibt mehr Sauerstoff für die Wurzeln.
Weil das Substrat tragfähig ist, kann es unter Straßen und Gehwegen liegen. So wird der Wurzelraum vergrößert, ohne die Infrastruktur zu beeinträchtigen. Gleichzeitig hält es Regenwasser zurück – ein wichtiger Vorteil bei Starkregen.
Substratprobe aus dem Containerversuch an der Hochschule Geisenheim. Zum BeitragStraßenraum mit Pflanzbeeten. Foto: Emir Hasanagić / Claudia Kammann, Black2GoGreen
Pflanzenkohle in Stadtbaumsubstraten
In Stockholmer Pflanzgruben ist Pflanzenkohle seit 2009/2010 ein fester Bestandteil: Zusammen mit Kompost ersetzt sie die zuvor im Feinsubstrat verwendeten endlichen Rohstoffe (Embrén 2016; Embrén & Alvem 2017/2022; Alvem et al. 2023). Dieser Beitrag beschreibt ihre Rolle im Substrat, den städtischen Kreislauf und die Regeln, die in Deutschland gelten.
Was Pflanzenkohle auszeichnet
Pflanzenkohle ist ein kohlenstoffreiches Material aus der thermochemischen Umwandlung von Biomasse unter stark begrenzter Sauerstoffzufuhr. Bei der Pyrolyse entstehen neben dem festen Material gasförmige und kondensierbare Produkte. Geeignete Anlagen nutzen die Energie der Prozessgase als Wärme. Ausgangsmaterial, Temperatur und Prozessführung bestimmen die Eigenschaften der Pflanzenkohle (European Biochar Certificate, Richtlinien).
Für den Baumstandort zählen nicht nur der Kohlenstoffgehalt, sondern auch Korngröße, Schüttdichte, pH-Wert, Salzgehalt und Schadstoffgrenzwerte. Die Zertifizierung muss zur vorgesehenen Anwendung passen. Ein Material für eine industrielle Anwendung ist nicht allein deshalb für ein Baumsubstrat geeignet.
Pflanzenkohle ersetzt keinen Dünger und keine Standortplanung. Vor dem Einbau wird sie mit geeigneten Nährstoffträgern konditioniert, etwa im Zusammenspiel mit Kompost. Mischungsanteile müssen als Volumen- oder Massenanteile eindeutig bezeichnet werden: Wegen der unterschiedlichen Schüttdichten sind diese Angaben nicht austauschbar.
Ursprünglich wurde in die Stockholmer Skeletterde ein mineralisches Pflanzsubstrat (Typ B) eingeschlämmt. Heute wird alternativ nährstoffangereicherte Pflanzenkohle in Mischung mit reifem Kompost eingesetzt; erprobt wurden Pflanzenkohleanteile von 10 bis 25 Vol.-% (Embrén 2016). In den Versuchen von Embrén brachte ein Anteil über 25 Vol.-% bei sonst geeigneten Bedingungen keinen zusätzlichen Zuwachs (Embrén 2023).
Die Pflanzenkohle muss EBC-zertifiziert oder gleichwertig sein. Sie wird mit Nährstoffen aufgeladen, da sie allein kaum düngt – in Stockholm mit hygienisiertem organischem Dünger oder NPK 5-1-4. Gegenüber Torf oder Kompost ist sie schwer abbaubar. Ihre Poren können Wasser und Nährstoffe aufnehmen; die Verkehrslast trägt das Schotterskelett (Embrén 2016; Embrén & Alvem 2017/2022).
Pflanzenkohle-Schotter
Weil das Einschlämmen arbeitsintensiv ist, entwickelte Stockholm eine vorgemischte, entmischungsstabile Variante: Schotter 32/90 mm mit 15 bis 25 Vol.-% einer Mischung aus nährstoffangereicherter Pflanzenkohle und Kompost (1:1). Versuche zeigen ein sehr gutes Baumwachstum, der Einbau ist einfacher und schneller (Alvem et al. 2023; Embrén & Alvem 2017/2022). Embrén (2016) beschreibt außerdem eine Mischung aus 85 Vol.-% Schotter 32/63 mm und 15 Vol.-% Pflanzenkohle; die vorgemischte Lieferung spart bis zu 25 % Zeit und Lohnkosten.
Das Stockholm Biochar Project entstand aus dem Einsatz von Pflanzenkohle in Baumstandorten. 2014 gehörte es zu den fünf Gewinnern der „European Mayors Challenge“ von Bloomberg Philanthropies und erhielt 1 Million Euro (Embrén 2016; Biochar International 2017).
Am 29. März 2017 wurde die Pyrolyse-Pilotanlage in Högdalen offiziell eröffnet; die Produktion hatte bereits Ende Februar begonnen (Bloomberg Philanthropies 2017). Die Studie von Kåre Gustafsson, Fortum Värme, vom 20. November 2017 nennt als vorläufige Anlagenkennwerte rund 1.300 Tonnen Gartenmaterial und 300 Tonnen Pflanzenkohle pro Jahr sowie etwa 150 kW Fernwärmeleistung und 1 GWh Wärme pro Jahr (Gustafsson 2017, S. 4). KTH beschreibt den Rohstoff als Äste und Zweige, bezogen auf das Nassgewicht, und die abgegebene Wärme als ausreichend für etwa 80 Wohnungen. Dies sind Angaben zur damaligen Anlage, keine nachgewiesene Jahresproduktion für 2026 (KTH 2018).
Der Pflanzenkohle-Kreislauf des Stockholm Biochar Project: Sammlung, Pyrolyse, Wärmenutzung und Einbau in den Boden. Grafik: Eigene Darstellung nach Bloomberg Philanthropies (2017), S. 2–3 und KTH (2018).
Grünabfälle aus Haushalten und der Grünpflege werden verkohlt; die Pflanzenkohle geht an städtische Pflanzungen, Baumstandorte und Haushalte und trägt dort zur längerfristigen Speicherung von Kohlenstoff bei (KTH 2018). Für den 2017 angekündigten Ausbau auf fünf Anlagen wurde eine Kohlenstoffspeicherung im Umfang der Emissionen von etwa 3.500 Autos genannt. Diese Prognose bezog sich auf den geplanten Gesamtausbau (Bloomberg Philanthropies, 29.03.2017).
Bloomberg Cities berichtete im Februar 2021 von insgesamt über 100 Tonnen produzierter Pflanzenkohle seit Projektbeginn. Diese kumulierte Menge ist von den jährlichen Anlagenkennwerten zu unterscheiden (Bloomberg Cities 2021). Alvem et al. (2023) berichten, dass die Pilotanlage damals etwa 20 % des Pflanzenkohlebedarfs des Verkehrsamts deckte und eine größere Anlage geplant war. 2022 kündigte Bloomberg Philanthropies an, das Modell auf sieben weitere Städte auszuweiten, darunter Darmstadt, mit bis zu 400.000 US-Dollar je Stadt (Bloomberg Philanthropies 2022).
Regelwerke und Recht in Deutschland
Die FLL veröffentlichte im Mai 2026 einen Gelbdruck mit Einspruchsfrist bis zum 31. August 2026. Die folgenden Angaben beziehen sich auf diesen Entwurf und nicht auf eine bereits veröffentlichte Endfassung. Verfahrensstand und Originalmitteilung der FLL.
Pflanzenkohle als organische Substanz
Der Gelbdruck der Pflanzgrubenrichtlinien vom Mai 2026 definiert Pflanzenkohle als organischen Bodenhilfsstoff, der nur in das Pflanzloch eingebracht werden darf, nicht aber als Bestandteil des Substrats (FLL 2026a). Die FLL-Empfehlungen begrenzen die organische Substanz in Substraten der Bauweise 2 auf 1 bis 2 Masse-%, um Sackungen und anaerobe Umsetzungen zu verhindern (FLL 2010); der Gelbdruck nennt 15 bis 40 g/l, bestimmt nach DIN EN 13039 über den Glühverlust (FLL 2026a).
Pflanzenkohle besteht überwiegend aus Kohlenstoff und wird bei dieser Prüfung als organische Substanz erfasst – obwohl sie sich weder zersetzt noch sackt und sich gerade wegen dieser Stabilität in Stockholm bewährt hat (Embrén 2016). Anteile von 15 bis 25 Vol.-%, wie im Stockholmer Handbuch vorgesehen, dürften die derzeitigen Grenzwerte überschreiten. Die österreichische ÖNORM L 1111 erlaubt bis zu 6 Masse-% organische Substanz im Feinsubstrat, wovon die Hälfte aus nicht abbaubarer, aktivierter Pflanzenkohle bestehen darf (Zeiser et al. 2026).
Düngerecht und Zertifizierung
Nach dem Gelbdruck müssen Substrate für Pflanzgruben als Kultursubstrate nach Düngemittelverordnung gekennzeichnet sein (FLL 2026a). Nach der Düngemittelverordnung (DüMV) war bisher nur Pflanzenkohle aus unbehandeltem Holz mit mindestens 80 % Kohlenstoff als Bodenhilfsstoff zugelassen. Seit dem 16. Juli 2022 ergänzt die Delegierte Verordnung (EU) 2021/2088 die EU-Düngeprodukteverordnung um die Komponentenmaterialkategorie CMC 14 für Pyrolyse- und Vergasungsmaterialien. Dafür gelten Anforderungen an Ausgangsmaterial, Prozess und Produkt. Ein EBC-Zertifikat allein ersetzt die Konformität des EU-Düngeprodukts nicht. Originalverordnung auf EUR-Lex.
Das EBC-Zertifikat, das Stockholm und Österreich voraussetzen, ist ein freiwilliger Industriestandard, den das Umweltbundesamt und German Biochar empfehlen (BLE 2026). Für Stadtbaumsubstrate sollte mindestens EBC-Urban verlangt werden (Embrén & Alvem 2017/2022; Zeiser et al. 2026).
Hinweise für die Praxis
Pflanzenkohle sollte mindestens EBC-Urban erfüllen, aufgeladen sein und wenn möglich aus kommunalem Grünschnitt stammen; ihre Verkehrsfähigkeit nach DüMV oder EU-Düngeprodukteverordnung ist mit dem Hersteller zu klären. In den Regelwerken sollte Pflanzenkohle bei der Begrenzung der organischen Substanz gesondert als nicht abbaubarer Bestandteil behandelt werden (Zeiser et al. 2026). Nach den Erfahrungen des DBU-Projekts werden Pflanzenkohle-Substrate in Kostenschätzungen häufig zu teuer veranschlagt (Bregulla 2023).
Pflanzenkohle-Makadam-Substrate werden inzwischen in mehreren europäischen Städten eingesetzt – etwa in Stockholm, Graz, Wien und Zürich. Sie lösen das Problem verdichteter Böden und begrenzter Wurzelräume und halten Regenwasser zurück.
Großmaßstäbliche Tests zur Haltbarkeit und zur Versickerung von Regenwasser.Animation: Regenwasserbewirtschaftung und Gasaustausch. Entwickelt von EDGE und RISE, umgesetzt von Lumiartsoft mit K2N Landscape.
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Video „Green Blue Grey Infrastructure“ (YouTube-Kanal Black2GoGreen).
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Darmstädter Pflanzenkohle: Einblicke in die Pyrolyseanlage des EAD Darmstadt. Video: Wissenschaftsstadt Darmstadt (YouTube).
Entwicklung: EDGE und RISE. Umsetzung der Animation: Lumiartsoft mit K2N Landscape.
Versuchspflanzung mit drei Pflanzgruben-Bauweisen am Rheingau-Stadion in Geisenheim.Foto: Felix Engelmann, Stadt Geisenheim
Aus dem Projekt
Wie sich Pflanzenkohle-Substrate unter hiesigen Bedingungen bewähren, untersuchen Versuchspflanzungen und Reallabore, die im Projekt begleitet wurden.
Menschen reichern Böden mit verkohlten Resten, Asche und organischen Materialien an. Die entstandenen Schwarzerden werden später zum Vorbild der Pflanzenkohle-Forschung.
1697Landwirtschaftliches Wissen in Japan
Miyazaki Yasusada beschreibt in der Nōgyō Zensho die Verwendung verkohlter organischer Reste als Bestandteil von Dünger.
1966Systematische Bodenforschung
Wim Sombroeks Arbeit zu amazonischen Böden trägt dazu bei, Terra Preta wissenschaftlich zu untersuchen.
1992–2001Terra Preta Nova und Kohlenstoff
Sombroek entwickelt die Idee neuer Schwarzerden. Glaser und Kollegen untersuchen die Bedeutung verkohlten Kohlenstoffs für die langfristige Bodenfruchtbarkeit.
2007Internationaler Wissenstransfer
Die International Biochar Initiative bündelt Forschung und Praxis zur Anwendung von Pflanzenkohle.
2012European Biochar Certificate
Der EBC etabliert Qualitätsanforderungen für die Herstellung und Anwendung von Pflanzenkohle.
2014–2017Der kommunale Kreislauf in Stockholm
Das Stockholm Biochar Project gewinnt die Mayors Challenge. 2017 startet die Pilotanlage: Grünabfälle liefern Pflanzenkohle und nutzbare Wärme.
2018Pflanzenkohle im Klimaschutz
Der IPCC-Sonderbericht zu 1,5 °C behandelt Pflanzenkohle als eine Möglichkeit zur Entfernung von CO₂ aus der Atmosphäre.
Bezugsquellen für Pflanzenkohle auf der Karte. Weitere Informationen zu Materialqualität und Zertifizierung findest du im offiziellen EBC-Verzeichnis.
EBC-zertifizierte Pflanzenkohle-Produzenten
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Zu Beginn des 19. Jahrhunderts veränderte der schottische Ingenieur John Loudon McAdam den Straßenbau. Er ließ Straßen lagenweise aus gebrochenem, gleich großem Gestein bauen. Die Steine verkeilen sich und bilden eine stabile, tragfähige Schicht. Dieses Makadam-Verfahren wurde weltbekannt – und dient heute auch als Grundlage für Pflanzsysteme in der Stadt.
Terra Preta ist eine sehr fruchtbare, von Menschen geschaffene Schwarzerde aus dem Amazonasgebiet. In der vorkolumbischen Landwirtschaft wurde dort organisches Material, vor allem Holzkohle, in den Boden eingearbeitet. Sie verbesserte Struktur und Nährstoffspeicherung dauerhaft und bindet bis heute Kohlenstoff.
In Stockholm wurden beide Ideen in der Praxis zusammengeführt: ein tragfähiges Schottergerüst nach dem Makadam-Prinzip, dessen Hohlräume mit Pflanzenkohle und Kompost gefüllt sind. So entsteht auch unter verdichteten Stadtflächen Wurzelraum, der Wasser und Nährstoffe hält – und Kohlenstoff langfristig speichert.
Der Begriff Makadam geht auf den schottischen Ingenieur John Loudon McAdam (1756–1836) zurück, der ab 1815 in Bristol Straßen lagenweise aus gebrochenem Gestein bauen ließ (Encyclopaedia Britannica 2026). Was im Straßenbau begann, ist heute die Grundlage tragfähiger, durchwurzelbarer Baumstandorte.
Makadam als Denkmodell
In der Vegetationstechnik bezeichnet man einkörnige, gebrochene Gesteinskörnungen ohne Nullanteil als Makadam (Embrén & Alvem 2017/2022). Beim Verdichten verkeilen sich die Körner und bilden ein lastabtragendes Gerüst mit Stein-auf-Stein-Kontakt. Das Porenvolumen bleibt dabei bei etwa 30 bis 35 Vol.-% (Zeiser et al. 2026). Embrén nennt 35 bis 40 % und für das Gemisch mit Pflanzenkohle etwa 40 % (Embrén 2016, 2024).
Gerade dieser Porenraum macht das Material für Bäume interessant: Er bleibt auch unter Last erhalten und kann mit Feinsubstrat gefüllt, belüftet und durchwurzelt werden. In Stockholm diente die 200-jährige Tradition von Makadam im Straßenbau als Argument, das die Tiefbauingenieure von der Tragfähigkeit der Pflanzgruben überzeugte (Embrén 2024).
Strukturböden in Europa und Nordamerika
Das Stockholmer System vereint Strukturbodenkonzepte aus mehreren Ländern:
Niederlande: In Amsterdam wurde der sandbasierte, überbaubare „Amsterdam Tree Soil“ für nicht tragfähige Torfböden entwickelt (Couenberg 1993, zitiert in Minnesota Pollution Control Agency o. J.).
Deutschland: In den Hannoveraner Langzeitversuchen zur Standortoptimierung von Straßenbäumen wurden seit 1989 in Hannover, Münster und Viersen Belüftungsgräben, Belüftungsbohrungen und luftführende Schottertragschichten außerhalb der Pflanzgrube erprobt (Lösken 1999). Das Stockholmer Handbuch und Alvem et al. (2023) nennen diese Versuche neben niederländischen Standorten als wichtigste Anregung; Embrén beschreibt Löskens Zwischenbericht als Schlüsseldokument für die heutigen Pflanzgruben (Embrén 2024). In den 1990er-Jahren verwendeten unter anderem Hannover, Osnabrück, Münster und Hamburg grobkörniges Schottermaterial für Baumpflanzungen (Bregulla 2023).
Dänemark: Die Idee einer eigenen Belüftungsschicht stammt aus der dänischen Variante „gartnermakadam“, beschrieben 1998 in der Zeitschrift „Utemiljö“; Stockholm griff sie auf (Kristoffersen & Nilsson 1998, zitiert in Alvem et al. 2023; Embrén & Alvem 2017/2022).
USA: An der Cornell University veröffentlichten Grabosky und Bassuk 1995 die erste wissenschaftliche Arbeit zu einer Mischung aus etwa 80 Gew.-% Schotter und 20 Gew.-% tonhaltigem Boden, die 1998 als „CU-Structural Soil“ patentiert wurde (Bassuk 2008).
Die Idee, den Wurzelraum über eine Belüftungsschicht und Belüftungsbrunnen zu belüften, geht schließlich auf die Arbeit von E. E. Free (1907) über den Sauerstoffbedarf von Wurzeln zurück (Embrén & Alvem 2017/2022; Alvem et al. 2023).
Was Stockholm daraus machte
Neu in Stockholm war die Verbindung von Skelettboden, eigener Belüftungsschicht, Belüftungsbrunnen und der Einleitung von Oberflächenwasser in einem System. Seit 2009/2010 kommen Pflanzenkohle und Kompost hinzu, die die zuvor im Feinsubstrat verwendeten endlichen Rohstoffe ersetzen (Embrén 2016; Embrén & Alvem 2017/2022; Alvem et al. 2023).
Baumstandorte und bepflanzte Flächen im Stockholmer Straßenraum.Foto: Emir Hasanagić / Claudia Kammann, Black2GoGreenEin tragfähiger Aufbau verbindet Baumstandort, Wasserzufuhr und Belüftung.Quelle: Stadt Stockholm, Pflanzgruben-Handbuch 2017
In Stockholm wird der Wurzelraum über die offene Baumscheibe hinaus unter Gehwege und Plätze erweitert. Grobe, lagenweise verdichtete Steine tragen die Oberflächenlast. Ihre zusammenhängenden Zwischenräume nehmen Feinsubstrat auf und ermöglichen den Austausch von Luft und Wasser.
Neben der klassischen Skeletterde beschreibt das Handbuch vorgemischten Pflanzenkohle-Schotter. Pflanzenkohle und Kompost werden dabei auf die jeweilige Bauweise abgestimmt. Regenwasser gelangt über geplante Einläufe in den Standort; Belüftung und Überlauf gehören zum Entwurf. Eine offene Steinschicht allein ersetzt diese Planung nicht.
Das Blue-Green-Grey-Prinzip betrachtet Regenwasser, Vegetation und Straßenaufbau als zusammenhängenden Raum. Eine offenporige Tragschicht kann Wasser zurückhalten und verteilen. Baumbeete, Einläufe und befestigte Flächen werden so angeordnet, dass der verfügbare Untergrund gemeinsam genutzt wird.
Wie viel Wasser gespeichert wird und wie es wieder abfließt, hängt von Schichtaufbau, Untergrund, angeschlossener Fläche und Ablaufhöhe ab. Bei der Planung werden deshalb kleine Regenereignisse, Starkregen und die Entleerung nach dem Regen getrennt betrachtet. Malmö ist ein Praxisbeispiel; das BGG-Handbuch beschreibt Bauweisen für unterschiedliche Standorte.
Feinsubstrat wird zwischen die lastabtragenden Grobsteine eingebracht.Bildquelle: Black2GoGreenRegenwasser versorgt einen zusammenhängenden Wurzelraum unter dem Straßenraum.Quelle: Gernot Passath / Stadt Graz
Die österreichische Weiterentwicklung schafft großräumigen Wurzelraum unter befestigten Flächen. Ein Gerüst aus Grobsteinen trägt die Last, während das abgestimmte Feinsubstrat Wasser und Nährstoffe bereitstellt. Die Wasserzufuhr wird passend zum Standort entworfen.
Pilot- und Forschungsstandorte liegen unter anderem in der Wiener Jägerhausgasse, in der Seestadt und am Leonhardgürtel in Graz. Ihre Erfahrungen fließen in die Orientierungshilfe des Bundesamts für Wasserwirtschaft ein. Entscheidend sind die Verbindung der Baumstandorte, ein kontrollierter Wasserhaushalt und die Dokumentation der eingebauten Bauweise.
Baumstandort an der Giessereistrasse; der Wurzelraum setzt sich unter befestigten Flächen fort.Bildquelle: Black2GoGreenA2 und A1 liegen in der offenen Baumgrube; das überbaubare Substrat B verbindet die Standorte unter befestigten Flächen.Quelle: Grün Stadt Zürich, Baumgruben mit Baumsubstrat 2.0
Grün Stadt Zürich unterscheidet zwei nicht überbaubare Substrate für die offene Baumgrube: A2 im oberen und A1 im unteren Bereich. Das überbaubare Substrat B ermöglicht zusätzlichen Wurzelraum unter Gehwegen und verbindet benachbarte Baumgruben. Die drei Typen erfüllen unterschiedliche Aufgaben; sie sind keine überall gleiche dreischichtige Drainagekonstruktion.
Die ZHAW untersuchte auf dem Campus Grüental zwölf Ulmen in drei Substratmischungen. Ein nachgestellter Gehweg leitete Regenwasser in die Baumgruben. Bodensensoren und Wurzelkameras erfassten Wasserhaushalt und Wurzelentwicklung. Regenwasseranschluss, Gewässerschutz und die Vermeidung von Staunässe bleiben Teil der Standortplanung.
Holzige Pflegereste, lokale Wärme und Pflanzenkohle: Was kommunale Kreisläufe leisten können – und wie sich ihr Potenzial nachvollziehbar berechnen lässt.
Stadtbäume werden gepflanzt, gepflegt und irgendwann ersetzt. Dabei fallen Äste, Stämme und andere holzige Reste an. Für einen kommunalen Pflanzenkohle-Kreislauf werden diese Stoffströme erfasst: Welche Mengen sind tatsächlich verfügbar, welche Fraktionen eignen sich und wo lassen sich Wärme und Pflanzenkohle sinnvoll nutzen?
Die Studien aus Stockholm, Minneapolis und Boulder beantworten diese Fragen mit unterschiedlichen Daten. Sie zeigen Potenziale und untersuchte Szenarien. Für Geisenheim verbindet eine eigene Untersuchung die Biomasse des Campus und der Region mit einem konkreten Modell der Wärmeversorgung.
Die EcoTopic-Studie von 2022 unterscheidet Gartenholz, Reste der Straßenbaumpflege und Parkabfälle. Sie weist für diese drei Ströme zusammen rund 9.750–10.050 Tonnen pro Jahr aus. Dabei wird jeweils nur ein Teil als geeignet angesetzt; Feuchte und Materialzusammensetzung werden berücksichtigt.
Die daraus abgeleiteten Pflanzenkohlemengen liegen bei 420 Tonnen aus Gartenholz, 290 Tonnen aus Straßenbaumresten und 30–50 Tonnen aus Parkabfällen. Insgesamt sind das 740–760 Tonnen pro Jahr im untersuchten Potenzial. Diese Rechnung beschreibt den möglichen Stoffstrom, nicht die tatsächlich gemessene Produktion einer einzelnen Anlage.
Eine zweite EcoTopic-Untersuchung betrachtet die mögliche Kohlenstoffspeicherung in öffentlichen Grünflächen. Baumstandorte, Staudenbeete und Parkflächen werden getrennt berechnet. Entscheidend sind die jährlich umgesetzte Fläche, die Pflanzenkohlemenge und der angesetzte stabile Kohlenstoffanteil.
Für die Übertragung auf eine andere Stadt müssen die örtlichen Pflege- und Bauprogramme eingesetzt werden. Eine große rechnerische Rohstoffmenge allein begründet weder die passende Anlagengröße noch den Bedarf an Pflanzenkohle.
Der Smaragdgrüne Eschenprachtkäfer (Agrilus planipennis) hat große Mengen an entfernten Eschen verursacht. Cambium Carbon wertete 2022 Daten zu 5.924 im Jahr 2021 entfernten öffentlichen Bäumen aus und schätzte deren oberirdische Biomasse auf 4.481 metrische Tonnen.
Ein untersuchtes Praxisbeispiel ist die Hiawatha Avenue. Im Mittelstreifen wurden Boden und Wasserführung umgestaltet und Pflanzenkohle mit Kompost eingesetzt. Die Fotos dokumentieren diesen örtlichen Versuch; seine Mischung wird hier nicht als allgemeine Rezeptur für alle Straßenbaumstandorte übernommen.
Rohstoff, Herstellung und Bedarf getrennt erfassen
Die Strategie untersucht die Materialverfügbarkeit und die Anwendungsmöglichkeiten in eigenständigen Schritten. Für die Planung einer kommunalen Anlage müssen beide Seiten zusammenpassen: Die Rohstoffe sollen zuverlässig ankommen, und für die erzeugte Pflanzenkohle müssen geeignete Anwendungen vorgesehen sein.
Späterer Anlagenentwurf der Stadt
Die städtische Projektseite nennt bis zu 3.600 US-Tonnen Holz und 500 US-Tonnen Pflanzenkohle pro Jahr. Umgerechnet sind das rund 3.266 und 454 metrische Tonnen. Diese Kapazitätsangaben zum neueren Anlagenprojekt haben eine andere Grundlage als das 2021 erfasste Baumholz und das Szenario der Studie von 2022.
Der Ansatz über das Baumkataster beginnt bei 49.888 öffentlichen Bäumen und 14.723 Tonnen geschätzter stehender Biomasse. Bei einem angenommenen Anteil von 10 % an der gesamten Baumkrone und einem jährlichen Biomasseverlust von 5 % ergibt die Studie rund 7.362 Tonnen pro Jahr.
Der zweite Ansatz fragt bei Betrieben nach: Acht Unternehmen meldeten zusammen 8.039 Tonnen Holzreste pro Jahr. Mit einem angenommenen Marktanteil von 75 % werden daraus rund 10.719 Tonnen. Den Mittelwert der gerundeten Ergebnisse gibt der Bericht mit 9.041 Tonnen pro Jahr an.
Baumkataster: Baumzahl, Baumart und Größe werden zur stehenden Biomasse zusammengeführt. Anschließend werden der erfasste Anteil am Gesamtbestand und die jährlichen Pflege- und Entnahmemengen abgeschätzt.
Betriebsdaten: Erfasste Holzreste werden mit dem tatsächlich abgedeckten Tätigkeitsgebiet abgeglichen. Bestehende Absatzwege, Saison und Lagerung beeinflussen die verfügbare Menge. Beide Schätzungen werden mit denselben Systemgrenzen verglichen.
Baumschnitt, Strauchpflege und entfernte Bäume liefern holzige Biomasse. Pyrolyse kann daraus Pflanzenkohle und Wärme erzeugen. Die Pflanzenkohle kehrt in geeigneter Qualität und aufgeladen in Böden und Baumsubstrate zurück.
01Biomasse erfassen
Baumkataster, Pflegeaufträge, Mengen von Betrieben und Annahmestellen.
02Geeignete Fraktionen sammeln
Holzige, ausreichend trockene und für den Prozess geeignete Reststoffe.
03Pflanzenkohle und Wärme erzeugen
Das nutzbare Potenzial hängt von Wassergehalt, Technik und Wärmeabnahme ab.
04In der Region anwenden
Baumstandorte, Kompost, Bodenverbesserung und weitere geeignete Anwendungen.
Erhobene Biomassemengen und modellierte Pflanzenkohlepotenziale, Studien von 2022
Biomassepotenzial anhand des Baumkatasters und von Betrieben abschätzen
Für Boulder wurden zwei Wege verglichen: Ein Baumkataster mit 49.888 öffentlichen Bäumen ergab 14.723 t stehende Biomasse. Bei einem Anteil öffentlicher Bäume von 10 % an der gesamten Baumkrone und einem jährlichen Pflege- und Entnahmeanteil von 5 % wurden etwa 7.362 t/Jahr angesetzt. Acht befragte Betriebe meldeten 8.039 t/Jahr; aus ihrem geschätzten Marktanteil von 75 % ergibt sich ein stadtweiter Wert von rund 10.719 t/Jahr.
Der Mittelwert beträgt rund 9.041 t/Jahr. Für eine andere Kommune müssen die örtlichen Daten, Fraktionen, Wassergehalte und bereits bestehenden Verwertungswege eingesetzt werden.
Mengen nachvollziehen
Beispielrechnung für einen Baumstandort
Aus dem Substratvolumen und dem Volumenanteil lässt sich die Pflanzenkohlemenge berechnen. Schüttdichte und angesetzter CO₂-Faktor bestimmen die weiteren Ergebnisse.
Pflanzenkohlevolumen
m³
Trockene Pflanzenkohle
t
CO₂ nach angesetztem Faktor
t CO₂
Rechenbeispiel mit frei gewählten Eingabewerten: 20 m³ × 8 % = 1,6 m³; × 0,2 t/m³ = 0,32 t; × 2,5 t CO₂/t = 0,8 t CO₂. Der Faktor ist eine Annahme. Für eine zertifizierte Senke gelten Materialanalyse, Prozessbilanz und dokumentierte Anwendung nach dem EBC-Regelwerk.
Georg Ardissone-Krauss, Moritz Wagner und Claudia Kammann · 2025
Lokale Biomasse für die Wärmeversorgung der HGU
Die Studie untersucht, wie die Hochschule Geisenheim Wärme aus regionalen Holzresten gewinnen und zugleich Kohlenstoff in Pflanzenkohle speichern könnte. In der ausgewerteten Bilanz von 2019 entfielen 83 % der erfassten Emissionen auf die Wärmeversorgung; Scope 3 war nur teilweise erfasst.
Pflanzenkohle im Bodendokumentierte Kohlenstoffspeicherung
Biomasse im regionalen Umfeld
HGU allein
144 t Trockenmasse/Jahr
HGU und drei Nachbarkommunen
ca. 5.600 t Trockenmasse/Jahr
Weiteres Rheingau-Gebiet
ca. 8.700 t Trockenmasse/Jahr
Technisches Potenzial laut Studie. Ob daraus eine verlässliche Versorgung entsteht, hängt von tatsächlich verfügbaren Mengen und Vereinbarungen mit den Lieferanten ab.
Modell für den zentralen Campus
Pyrolyse und Spitzenlastkessel
2 MW Pyrolyse + 2,5 MW Holzhackschnitzel
Modellierte Pflanzenkohleproduktion
638 t Pflanzenkohle/Jahr
Berechnetes Senkenpotenzial
ca. 1.656 t CO₂/Jahr
Ein untersuchtes Versorgungsszenario mit regionaler Biomasse, keine Angabe über eine bereits installierte Anlage. Die Senke setzt geeignete, dokumentierte Pflanzenkohle-Anwendungen voraus.
Rechenweg: Biomasse aus einem Hektar Weinbau
Für jährliche Rebschnittreste setzt die Studie 2,12 t Trockenmasse/ha und 19 % Sammelverluste an: 2,12 × 0,81 = 1,72 t/ha/Jahr. Für alte Rebstöcke bei einer Erneuerung alle 25 Jahre: 8,6 ÷ 25 = 0,34 t/ha/Jahr. Zusammen sind das im Jahresmittel 2,06 t Trockenmasse/ha/Jahr.
Diese Werte betreffen Weinbau. Für Stadtbäume und andere Pflegeflächen müssen passende eigene Mengen angesetzt werden.
Investition und Wärmekosten im Studienmodell
Modellwerte der Studie 2025, Tabelle 6
System
Investition
Wärmekosten über 20 Jahre
Gasreferenz
ca. 1,46 Mio. €
188 €/MWh
Holzhackschnitzel
ca. 6,16 Mio. €
198 €/MWh
Nur Pyrolyse
ca. 12,68 Mio. €
289 €/MWh
Hybrid, 35 % lokale Biomasse
ca. 9,06 Mio. €
199 €/MWh
Hybrid, 100 % lokale Biomasse
ca. 9,06 Mio. €
133 €/MWh
Die Wirtschaftlichkeitsrechnung umfasst die Annahmen und Erlöse des Studienmodells. Für das hybride System mit vollständig lokaler Biomasse nennt Tabelle 6 eine Amortisationszeit von 18,6 Jahren. Die Werte sind historische Modellwerte, keine aktuellen Anlagenangebote.
Emir Hasanagić ist Projektmanager und Ansprechpartner von Black2GoGreen. Er verbindet fachliche Inhalte, den Austausch im Netzwerk und die Weiterentwicklung dieser Plattform.
Konzept, Inhalte und Webredaktion dieser Website: Emir Hasanagić.
Texte: Emir Hasanagić, Prof. Dr. Claudia Kammann, Johanna Sologuren Sanchez. Stand: Oktober 2026. Bildquellen stehen jeweils an den Abbildungen.
Literatur zu den Kapiteln Klimawandel, Pflanzenkohle und Makadam (34)
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