Der Bioreaktor im Komposthaufen

Kompost nährt die Pflanzen und das freut die Gärtnerin und den Gärtner. Soweit, so bekannt. Weniger bekannt dürfte z. B. die Erkenntnis sein, dass ein guter Komposthaufen sogar radioaktive Strahlung unschädlich machen kann. Er ist ein universeller Bioreaktor, dessen Funktionsumfang und Prozesse bisher nur ansatzweise bekannt sind.

In diesem Artikel möchte ich auf die weniger bekannten Fähigkeiten des guten alten Komposthaufens eingehen. Und die sind geradezu spektakulär.

Die Informationen sind vorwiegend dem Buch „The Humanure Handbook“ von Joseph Jenkins (Joseph Jenkins, Inc. 143 Forest Lane, Grove City, PA 16127 USA Phone: 814-786-9085 • Web site at joseph-jenkins.com •ISBN-13: 978-0-9644258-3-5) entnommen und von mir übersetzt sowie umgerechnet worden. Die Hervorhebungen, Verlinkungen und die in Klammern gesetzten Ergänzungen stammen von mir.

Hinweis: Mit diesem Artikel möchte ich über die Fähigkeiten des Systems „Kompost“ informieren. Ich möchte nicht dazu aufrufen, die erwähnten Stoffe einfach auf dem Komposthaufen zu entsorgen, nach dem Motto „My Kompost is my Endlager“. Bitte nicht! 😉

Kompost baut giftige Chemikalien ab

Die Mikroorganismen im Kompost wandeln nicht nur organisches Material in Humus um, sondern bauen auch giftige Chemikalien in einfachere, harmlose organische Moleküle ab. Diese Chemikalien umfassen z. B. Benzin, Dieselkraftstoff, Kerosin, Öl, Fett, Holzschutzmittel, PCBs, Kohlevergasungsabfälle, Raffinerieabfälle, Insektizide, Herbizide, TNT und andere Sprengstoffe.

Während eines Experiments, in dem mehrere Komposthaufen mit Insektiziden und Herbiziden versetzt wurden, wurde das Insektizid Carbofuran vollständig abgebaut, und das Herbizid Triazin wurde nach 50 Tagen Kompostierung zu 98,6 % abgebaut. (Beide Gifte waren über Jahrzehnte in der EU im Einsatz und weltweit sind sie es nach wie vor.) Mit Dieselkraftstoff und Benzin kontaminierter Boden wurde kompostiert und nach 70 Tagen im Komposthaufen waren die gesamten erdölbasierten Kohlenwasserstoffe um ca. 93 % reduziert. Mit (dem in der EU nach wie vor zugelassenen Herbizid) Dicamba in einer Menge von 3.000 ppm kontaminierte Böden wiesen nach nur 50 Tagen Kompostierung keine nachweisbaren Mengen der toxischen Beeinträchtigungen auf. Ohne Kompostierung dauert dieser biologische Abbau normalerweise Jahre.

Kompost scheint auch Blei in Böden zu binden, wodurch es weniger wahrscheinlich ist, dass es von Lebewesen aufgenommen wird. Ein Forscher fütterte Ratten mit bleikontaminierter Erde, entweder mit oder ohne Zusatz von Kompost. Die Erde, welcher Kompost zugesetzt worden war, zeigte keine toxischen Wirkungen, während die Erde ohne Kompost einige toxische Wirkungen aufwies. Kompost scheint Metalle (z. B. auch giftige Schwermetalle, wie Quecksilber) stark zu binden und deren Aufnahme durch Pflanzen und Tiere zu verhindern, wodurch die Übertragung von Metallen aus kontaminierter Erde in die Nahrungskette verhindert wird. Pflanzen, die in mit Blei kontaminierter Erde mit 10 % Kompost gezüchtet wurden, zeigten eine um 82,6 % verringerte Bleiaufnahme im Vergleich zu Pflanzen, die in Erde ohne Kompost gezüchtet wurden.

Pilze im Kompost produzieren eine Substanz, die Erdöl abbaut und es so als Nahrung für Bakterien zur Verfügung stellt. Ein Mann, der eine Charge von mit Dieselöl verunreinigtem Sägemehl kompostierte, sagte:

„Wir haben Tests mit dem Kompost durchgeführt und konnten nicht einmal das Öl finden! „

Der Kompost hatte anscheinend alles „gegessen“. Pilze stellen auch Enzyme her, mit denen das Chlor bei der Papierherstellung ersetzt werden kann. Forscher in Irland haben herausgefunden, dass im Komposthaufen gesammelte Pilze eine billige und organische Alternative zu giftigen Chemikalien darstellen können.

Kompost wurde in den letzten Jahren auch zum Abbau anderer giftiger Chemikalien verwendet. Beispielsweise wurde mit Chlorphenol kontaminierter Boden mit Torf, Sägemehl und anderen organischen Stoffen kompostiert … (Chlorphenole sind giftige, teils krebserzeugende Verbindungen, die häufig als Holzschutzmittel, Herbizide und Fungizide, zum Bleichen von Zellstoff in der Papierherstellung sowie als Zwischenprodukte in der Arzneimittel- und Farbstoffsynthese eingesetzt werden.) Nach 25 Monaten war die Konzentration des Chlorphenols um 98,73 % verringert. In anderen Kompostversuchen konnte die Kontamination mit halogenierten Kohlenwasserstoffen um 94 %, die PCP (Pentachlorphenol, Verwendung u. a. als Holzschutzmittel und Fungizid; seit 1989 in Deutschland verboten) um bis zu 98 % und die TCE (Trichlorethen gilt seit 2014 als krebserzeugend für Menschen) um 89 – 99 % gesenkt werden. Ein Teil dieses Abbaus ist auf die Arbeit der Pilze bei niedrigeren (mesophilen) Temperaturen zurückzuführen.

(Aber es geht noch spektakulärer:)

Einige Bakterien haben sogar Appetit auf Uran.

Derek Lovley, ein Mikrobiologe, hat mit einem Bakterienstamm gearbeitet, der normalerweise 200 m unter der Erdoberfläche lebt. Diese Mikroorganismen fressen Uran und scheiden es dann aus. Die chemisch veränderten Uranausscheidungen werden durch den mikrobiellen Aufschluss wasserunlöslich und können so aus dem kontaminierten Wasser entfernt werden.

Übersicht über Mikroorganismen, welche Metalle binden (nicht abschließend):

Mikrobenart	Metall
Zoogloea ramigera (Bäumchenbakterium, typisch im Abwasser)	Kupfer
Sacharomyces cerevisiae (Backhefe sic!)	Uran
Trichoderma viride (Bodenpilz, weltweit verbreitet)	Kupfer
Penicillium spinulosum (Schimmelpilz)	Kupfer, Cadmium, Zink
Aspergillus Niger (Schwarzschimmel)	Kupfer, Cadmium, Zink
Chlorella vulgaris (Grünalge, weltweit verbreitet)	Gold, Zink, Kupfer, Quecksilber
Rhizopus arrhizus (Schimmelpilz)	Uran

Der österreichische Landwirt (und Bodenforscher mit hofeigenem Labor) Siegfried Lübke behauptet, dass die Mikroorganismen, die er in seine Felder einbringt, eine Kontamination seiner Ernte durch die radioaktive Strahlung vom havarierten russischen Atomkraftwerk Tschernobyl, das die Felder seiner Nachbarn kontaminierte, verhindert haben. Sigfried Lübke besprühte seine Gründüngungskulturen kurz vor dem Pflügen mit Mikroorganismen, wie sie in einem Kompost vorkommen. Diese Praxis ließ einen humusreichen Boden entstehen, in dem das mikrobielle Leben nur so wimmelte. Nach der Katastrophe von Tschernobyl wurde der Verkauf von Feldfrüchten aus Gebieten mit hoher radioaktiver Cäsiumbelastung in Österreich verboten. Auch Siegfried Lübkes Felder befanden sich in einem kontaminierten Gebiet. Als Beamte jedoch seine Ernte testeten, konnten sie keine Spur von Cäsium finden. Die Tests wurden wiederholt, weil man nicht glauben konnten, dass ein Betrieb keine radioaktive Kontamination aufwies, während dies in den benachbarten Betrieben ausnahmslos der Fall war. Siegfried Lübke vermutete, dass der Humus das Cäsium einfach „aufgegessen“ hat.

(Wobei zu ergänzen ist: Durch die mikrobielle Verstoffwechselung wird das radioaktive Material nicht direkt zerstört, sondern in eine Form umgewandelt, die nicht leicht in Wasser löslich ist. So kann die Radioaktivität nicht durch die Pflanzen aufgenommen und Teil der Nahrungskette werden.)

Kompost ist auch in der Lage, Böden zu dekontaminieren, die mit dem Sprengstoff TNT belastete sind. Die Mikroorganismen im Kompost verdauen die Kohlenwasserstoffe in TNT und wandeln sie in Kohlendioxid, Wasser und einfache organische Moleküle um. Bisher war die Verbrennung die Methode der Wahl, um die Kontaminierung von Böden zu beseitigen. Die Kompostierung ist jedoch weitaus kostengünstiger und liefert wertvollen Kompost – im Gegensatz zur Verbrennung, bei der eine Asche anfällt, die selbst als Giftmüll entsorgt werden muss. Als das stark belastete Umatilla Armee Depot in Hermiston, Oregon, 15.000 t kontaminierten Bodens kompostierte, anstatt ihn zu verbrennen, sparte es ungefähr 2,6 Millionen US-Dollar. Obwohl das Erdreich der Anlage stark mit TNT und RDX (Royal Demolition Explosives) kontaminiert war, konnten nach der Kompostierung keine Explosivstoffe mehr nachgewiesen werden und der Boden befand sich nun „in einem besseren Zustand als vor der Kontamination“. Ähnliche Ergebnisse wurden auf der Seymour Johnson Air Force Base in North Carolina, dem Louisiana Army Ammunition Plant, der US-Marine-U-Boot-Basis in Bangor, Washington, Fort Riley in Kansas und im Hawthorne Armeedepot in Nevada erzielt.

Das US Army Corps of Engineers schätzt, dass 200 Millionen US-Dollar eingespart werden könnten, wenn die verbleibenden US-Munitionsstandorte durch Kompostierung anstatt durch Verbrennung aufgeräumt würden. Die Fähigkeit von Kompost zur biologischen Sanierung (= Bioremediation) toxischer Chemikalien ist besonders bedeutsam, wenn man bedenkt, dass in den USA derzeit 1,5 Millionen unterirdische Lagertanks eine Vielzahl von Materialien in den Boden leiten und 25.000 Standorte des Verteidigungsministeriums sanierungsbedürftig sind. Tatsächlich wird geschätzt, dass die Sanierungskosten für die am stärksten verschmutzten Standorte in Amerika mit Standardtechnologie 750 Milliarden US-Dollar erreichen können, während die Kosten in Europa 300 bis 400 Milliarden US-Dollar erreichen könnten.

So vielversprechend die biologische Sanierung mit Kompost auch erscheint, sie kann jedoch nicht alle Wunden heilen. Stark chlorierte Chemikalien weisen eine erhebliche Beständigkeit gegenüber mikrobieller Abbaubarkeit auf. Anscheinend gibt es sogar einige Dinge, die ein Pilz ausspucken wird. Andererseits wurde bei Kompostierungsversuchen, die 1996 von Forschern der Michigan State University durchgeführt wurden, ein gewisser Erfolg bei der Bioremediation von PCB (polychlorierte Biphenyle – giftige und krebsauslösende organische Chlorverbindungen) gezeigt. Im besten Fall lag die PCB-Abbaurate im Bereich von 40 %. Trotz des im PCB enthaltenen Chlors gelang es den Forschern immerhin, eine ganze Reihe von Mikroorganismen zum Herunterwürgen des Gifts zu überreden.

Kompost schützt Pflanzen vor Krankheiten

Mit dem richtigen Kompostierungsprozess können viele Pflanzenkrankheitserreger zerstört werden. Aus diesem Grund sollte erkranktes Pflanzenmaterial thermophil (d. h. bei Temperaturen von 45 – 80°C) kompostiert und nicht unkompostiert im Garten ausgebracht werden, da so eine erneute Infizierung des Bodens mit Krankheitserregern erfolgen könnte. Die nützlichen Mikroorganismen in thermophilem Kompost konkurrieren direkt mit Organismen, die Krankheiten in Pflanzen verursachen, das Pflanzenwachstum hemmen oder die Pflanzen sogar töten. Pflanzenpathogene werden auch von Gliederfüßern, wie Milben und Springschwänzen, gefressen, die in Kompost vorkommen.

Kompost-Mikroorganismen können Antibiotika produzieren, welche Pflanzenkrankheiten unterdrücken. Kompost, der dem Boden zugesetzt wird, kann auch Krankheitsresistenzgene in Pflanzen aktivieren und sie für eine bessere Abwehr gegen Pflanzenpathogene vorbereiten. Durch Kompost verursachte systemisch erworbene Resistenzen in Böden ermöglichen es Pflanzen, den Auswirkungen von Krankheiten wie Anthraknose und pilzinduzierte Wurzelfäule in Gurken zu widerstehen. Experimente haben gezeigt, dass, wenn sich nur einige Wurzeln einer Pflanze in kompostiertem Boden befinden, während sich die anderen Wurzeln in erkranktem Boden befinden, die gesamte Pflanze immer noch resistent gegen die Krankheit werden kann. Forscher haben gezeigt, dass Kompost gegen den Schadpilz Phytophthora in Testfeldern von Chilischoten wirkt und die Stängelfäule in Bohnen unterdrückt, ebenso Rhizoctonia–Wurzelfäule bei Erbsen, Fusarium oxysporum (gefürchtetes Pflanzenpathogen, das die Fusarium-Welke auslöst) bei Topfpflanzen und Stängelfäule sowie den Krankheitsdruck bei Kürbis abschwächt. Es ist jetzt anerkannt, dass die Bekämpfung von Wurzelfäule mit Kompost genauso wirksam sein kann wie bei Verwendung von synthetischen Fungiziden. Nur ein geringer Prozentsatz aller im Kompost enthaltenen Mikroorganismen kann jedoch eine Krankheitsresistenz bei Pflanzen hervorrufen, was wiederum die Bedeutung der biologischen Vielfalt in Kompost unterstreicht.

Studien des Forschers Harry Hoitink aus dem Jahr 1968 zeigten, dass Kompost das Wachstum krankheitserregender Mikroorganismen in Gewächshäusern hemmt, indem er dem Boden nützliche Mikroorganismen hinzufügt. 1987 meldeten er und ein Team von Wissenschaftlern ein Patent für Kompost an, welcher Pflanzenkrankheiten reduziert oder unterdrücken kann, die durch drei tödliche Mikroorganismen verursacht werden könnten: Phytophtora , Pythium und Fusarium. Züchter, die diesen Kompost in ihren Pflanzsubstraten verwendeten, reduzierten ihre Ernteverluste von 25-75 % auf 1 %, ohne Fungizide einzusetzen.

Die Studien legten nahe, dass sterile Böden optimale Brutbedingungen für krankheitserregende Mikroorganismen bieten könnten, während eine reiche Vielfalt von Mikroorganismen im Boden, wie sie auch im Kompost vorzufinden sind, den Boden für die Vermehrung von Krankheitserregern ungeeignet machen würde.

Sogar Komposttee hat bereits seine Eignung zur Minderung der Auswirkungen von Krankheit in Pflanzen demonstriert. Komposttee wird hergestellt, indem reifer (aber nicht zu reifer) Kompost drei bis zwölf Tage lang in Wasser eingeweicht wird. Der Tee wird dann filtriert und unverdünnt auf Pflanzen gesprüht, wodurch die Blätter mit lebenden Bakterienkolonien überzogen werden.

(Hinweis: Wer mehr über Komposttee und seine Herstellung erfahren will, dem empfehle ich meine Artikel „Komposttee 1.0“ sowie „Komposttee 2.0“.)

Beim Besprühen von Rotkiefernsämlingen zum Beispiel war der Schweregrad der Fäule signifikant verringert. Mehltau (Uncinula necator) auf Trauben wurde durch Komposttee aus Rinderdungkompost sehr erfolgreich unterdrückt.

“Komposttees können auf Feldfrüchte gesprüht werden, um Blattoberflächen zu bedecken und tatsächlich die Infektionsstellen zu besetzen, die von Krankheitserregern besiedelt werden könnten.“ erklärt ein Forscher und fügt hinzu: „Es gibt eine begrenzte Anzahl von Stellen auf einer Pflanze, an denen ein Krankheitserreger zur Infektion ansetzen kann und wenn diese Stellen von nützlichen Bakterien und Pilzen besetzt sind, ist die Pflanze resistent gegen Infektionen.“

Kompost hilft nicht nur bei der Bekämpfung von Bodenkrankheiten, sondern zieht auch Regenwürmer an, unterstützt die Pflanzen bei der Produktion von Wachstumsstimulatoren und hilft bei der Bekämpfung von parasitären Nematoden. Biopestizide aus Kompost werden zu immer wirksameren Alternativen zu chemischen Insektenvernichtern. Diese „Designer-Komposte“ werden hergestellt, indem dem Kompost bestimmte Mikroorganismen zur Schädlingsbekämpfung zugesetzt werden, wodurch ein Kompost mit der Fähigkeit zur gezielten Bekämpfung einer Schädlingsart entsteht. Diese Biopestizide müssen selbstverständlich bei der US EPA (= United States Enviromental Protection Agency – US-Umweltbehörde) registriert sein und denselben Tests wie chemische Pestizide unterzogen werden, um ihre Wirksamkeit und ihre Auswirkungen für die öffentliche Sicherheit zu bestimmen.

Abschließend sei noch erwähnt, das die Kompostierung die Keimfähigkeit von Unkrautsamen zerstört. Forscher stellten fest, dass alle Samen der acht untersuchten Unkrautarten nach drei Tagen im Kompost bei 55°C  nicht mehr keimfähig waren.

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Diese Ausführungen sind bestimmt nicht vollständig. Wie eingangs erwähnt, ist ein Ende der neuen Erkenntnisse, die aus einem einfachen und doch so hochkomplexem System Komposthaufen gewonnen werden können, noch nicht abzusehen. Selbst positive Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit werden vereinzelt berichtet.

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