CO₂-Speicherleistung

Woher wissen wir, wie viel Bäume wir pflanzen müssen, um eine Tonne CO₂ zu binden?

Wir pflanzen 5 Bäume, um langfristig eine Tonne CO₂ zu binden.

Bäume nehmen während ihres Wachstums durch Fotosynthese CO₂ aus der Atmosphäre auf. Dieses speichern sie in Form von Kohlenstoff (C) in ihren Zellen. Die Menge an CO₂, die ein einzelner Baum in 80 Jahren aufnehmen kann, haben wir mithilfe von Studien und aktuellen Daten ermittelt und kommen auf 1,76 Tonnen CO₂ je Baum in 80 Jahren.

Bei ForTomorrow pflanzen wir 4 000 Bäume je Hektar. Nach 80 Jahren stehen davon noch circa 520 Bäume verschiedenen Alters und speichern zusammen 822 tCO₂. Um zu berechnen, wie viele Bäume wir pflanzen müssen, um 1 Tonne CO₂ zu speichern, machen wir folgendes: Wir nehmen die 4 000 ursprünglich gepflanzten Bäume. Diese teilen wir durch die 822 tCO₂, welche die noch stehenden Bäume gespeichert haben nach 80 Jahren. So kommen wir auf etwa 5 Bäume, die wir pflanzen müssen, um eine Tonne CO₂ zu binden.

Welche Grundlage nutzen wir für unsere CO₂-Berechnungen?

Die Aufforstungen, die wir durch deine Spenden durchführen können, wollen wir mit der bestmöglichen Qualität und nach aktuellem wissenschaftlichen Stand durchführen. Dafür nutzen wir zum einen unseren Pflanzkodex, der für die Pflanzungen selber eine qualitative Baseline setzt und erklärt, welche Art von Projekten wir unterstützen wollen und welche wir ausschließen. Außerdem haben wir unsere Berechnungsmethode für die Speicherleistung der Bäume mit weiteren Datenquellen angereichert und weiter verbessert.

Dafür nutzen wir die Daten der Treibhausgasinventur von 2017 und analysieren diese selbstständig. Zusätzlich berufen wir uns auf die Daten der Studie zur Kohlenstoffbindung junger Aufforstungsflächen von Paul et al., in welcher wiederum viele verschiedene, teils internationale Datenquellen genutzt werden.

Wie speichern Bäume überhaupt CO₂?

Bäume speichern eigentlich gar kein CO₂, sondern Kohlenstoff (C). Bäume nehmen Kohlenstoffdioxid (CO₂) aus der Luft über ihre Blätter auf, um während der Fotosynthese Zucker herzustellen, die sie als Nahrung verwenden. Der Kohlenstoff wird im Baum in Form von Biomasse gespeichert, während der Sauerstoff an die Luft abgegeben wird. Biomasse sind Holz, Äste, Wurzeln, Blätter, Rinde, etc. Das aufgenommene CO₂ wird vom Baum in seine Einzelteile zersetzt und somit für die Atmosphäre unschädlich gemacht.

Die gespeicherte Menge an CO₂, die ein Baum aufnehmen kann, hängt vor allem von der Blattmasse ab und auch vom Alter des Baumes. Ein 20- bis 40-jähriger Baum filtert am meisten CO₂ aus der Atmosphäre. Die Gesamtmenge an CO₂ steigt jedoch mit dem zunehmenden Alter der Bäume an, da ja auch die Biomasse eines Baumes mit den Jahren ansteigt. Das bedeutet zwar, die Produktivität mit Bezug auf die CO₂-Speicherung ist in jungen Jahren bei Bäumen am höchsten. Die gesamte Menge an Kohlenstoff ist in alten, großen Bäumen jedoch höher, weil ein Baum über die Jahre mehr Biomasse anhäufen kann.

Hier eine Grafik, die diesen Zusammenhang der Kohlenstoff-Speicherung besser veranschaulicht:

Wie berechnet man die Menge an CO₂, die im Baum gespeichert ist?

Um die Menge an CO₂, die ein Baum über die Jahre gespeichert hat, berechnen zu können, muss man zuerst den Kohlenstoffgehalt berechnen. Dafür benötigt man das Volumen der Biomasse, die Holzdichte der jeweiligen Baumart und den Kohlenstoffgehalt von Bäumen.

Das Volumen lässt sich aus dem Umfang und der Höhe eines Baumes berechnen. Das Ergebnis spiegelt jedoch nur den Inhalt des Holzstammes wider und nicht die gesamte Biomasse eines Baumes mit Wurzelwerk und Kronendach. Dafür nutzen wir einen sogenannten Expansionsfaktor (1,4). So sind Wurzel und Krone mit in der Rechnung reflektiert. („Handbuch für Waldökologen“ von Burschel et al. (2017))

Die Holzdichte (im trockenen Zustand, auch Darrdichte genannt) von Bäumen ist je nach Baumart unterschiedlich. Im Durchschnitt kann man von etwa 0,53 g/cm³ oder 530kg/m³ ausgehen.

Der Kohlenstoffgehalt wiederum ist zwischen den verschiedenen Baumarten mit 50 % (im trockenen Zustand) fast gleich.

Das führt zu folgender Gleichung:

C = Volumen × Expansionsfaktor × Holzdichte × Kohlenstoffgehalt

Nun haben wir den Kohlenstoffwert des Baumes und müssen diesen Wert noch mit 3,66 multiplizieren. Dies ist die Umrechnungsformel von Kohlenstoff zu CO₂, basierend auf der molaren Masse der Moleküle.

m_CO2 = m_C × 3,66

Damit haben wir am Ende errechnet, wie viel CO₂ der Baum der Atmosphäre entnommen hat.

Wie nutzen wir die Formel an einem konkreten Beispiel?

C = Volumen × Expansionsfaktor × Holzdichte × Kohlenstoffgehalt

Die Beispielwerte:

Ein Baum im Alter von 80 Jahren hat ein beispielhaftes Volumen von 0,89 m³. Der Expansionsfaktor ist 1,4. Die Holzdichte ist 0,53 g/cm³ oder 530 kg/m³. Der Kohlenstoffgehalt liegt bei etwa 50% oder als Faktor 0,5.

Die Rechnung für den Kohlenstoffgehalt sieht dann wie folgt aus:

C = 0,89 × 1,4 × 530 × 0,5 = 330,19

Die Kohlenstoffmenge beträgt also 330,19 kg in diesem Beispielbaum.

Weiter geht es zur CO₂-Menge: m_CO2 = m_C × 3,66

CO₂ = 330,19 × 3,66 = 1 208,5 kg

Insgesamt hätte dieser Baum also 1 208,5 kg CO₂ oder 1,2 tCO₂ aus der Atmosphäre in seiner Biomasse gespeichert.

Mithilfe dieses Rechenweges und den Daten der Treibhausgasinventur 2017 haben wir die Menge an CO₂ errechnet, die ein durchschnittlicher Baum mit 80 Jahren der Atmosphäre entnommen hat, nämlich 1,76 tCO₂.

Wie viele Bäume überleben nach 80 Jahren, wenn wir 4 000 Bäume pflanzen?

Auf den Flächen, die wir finanzieren, werden in der Regel 4 000 Bäume je Hektar gepflanzt. Auf diese Zahl kommen wir nach Absprache mit vielen Partnern in der Forstbranche und sie entspricht etwa der Zahl, die durchschnittlich über die Baumarten hinweg auf einem Hektar gepflanzt wird.

Es können auch mehr als 4 000 Bäume gepflanzt werden. Das erhöht die Konkurrenz der Bäume um Licht, Wasser und Nährstoffe. Meistens hat das zum Ziel, Bäume möglichst gerade wachsen zu lassen. Das Holz soll wiederum mit größtmöglichem Gewinn verkauft werden.

In den kommenden Jahren und Jahrzehnten sterben dann viele Bäume aber ab und es setzt sich nur ein gewisser Anteil durch. Das ist die normale, natürliche Selektion. Schauen wir uns an, wie viele Bäume nach 80 Jahren noch auf einem Hektar stehen, sind das etwa 520 Bäume unterschiedlichen Alters – wovon mit etwa 400 Bäumen der Großteil 80 Jahre alt ist. Die anderen 120 Bäume haben sich aus der Saat der Ursprungsbäume oder durch die Saat umstehender Bäume natürlich verjüngt.

Die 4 000 Bäume, die wir anfangs pflanzen, etablieren bereits einen tollen Wald und bieten nicht nur Schutz, sondern auch noch genügend Licht, Wasser und Nährstoffe für weitere Jungbäume, die sich natürlich ansiedeln.

Wie viele Bäume pflanzen wir für eine Tonne CO₂?

Auf der Fläche, auf der wir nun anfangs 4000 Bäume gepflanzt haben, stehen nach 80 Jahren also im Schnitt noch etwa 520 Bäume unterschiedlicher Altersklassen. Gemeinsam werden diese etwa 822 tCO₂ der Atmosphäre entzogen haben. Den Großteil mit etwas über 700 tCO₂ speichern etwa 400 achtzigjährige Bäume (ein achtzigjähriger Baum ≈ 1,76 tCO₂).

Zusätzlich gibt es etwa 95 sechzigjährige Bäume, welche etwas über 100 tCO₂ speichern, sowie einige jüngere Bäume, die zusammen knapp 12 tCO₂ speichern. Natürlich gibt es keine harten Abstufungen der Altersklassen in einem Wald. Wir arbeiten immer mit Durchschnittszahlen.

In den sogenannten Dauerwäldern, dessen Etablierung wir langfristig auch anstreben, kommen optimalerweise alle Altersstufen im Wald vor. Um die Rechnung hier jedoch nicht zu kompliziert zu machen, nutzen wir die Durchschnittswerte und auch die angesprochenen Altersklassen.

Nehmen wir jetzt die Anzahl der anfänglich gepflanzten Bäume (4000 Bäume) und teilen sie durch die Menge an gebundenem CO₂ nach 80 Jahren (822 tCO₂), kommen wir auf etwa 4,9 Bäume pro Tonne CO₂. Gerundet sind das 5 Bäume, um eine Tonne CO₂ zu kompensieren.