Zuwachs an gespeichertem Kohlenstoff: messen, was ein Wald jedes Jahr hinzufügt
Die Methodik „Zuwachs an gespeichertem Kohlenstoff“ (Stored Carbon Increment, SCI) misst, wie viel Kohlenstoff ein Wald jedes Jahr tatsächlich der Atmosphäre entzieht und in seinen Bäumen und Wurzeln speichert. Jeder Leistungstoken beruht auf diesem gemessenen Zuwachs, niemals auf Prognosen.
Warum wir den Zuwachs messen
Viele Systeme der Kohlenstoffbilanzierung versuchen zu schätzen, was ohne ein Projekt hätte verloren gehen können: ein spekulatives Referenzszenario, das schwer zu überprüfen und leicht aufzublähen ist. Dieser Ansatz hat Zertifikate für Kohlenstoff hervorgebracht, der nie wirklich gebunden wurde.
SCI stellt eine einfachere Frage: Wie viel mehr Kohlenstoff enthält dieser Wald in diesem Jahr als im letzten? Die Methodik misst, was der Wald tatsächlich geleistet hat, in Form von Kohlenstoff, der in lebender Biomasse gespeichert ist.
Weil SCI jedes Jahr gemessen wird, dient sie auch als Vitalzeichen des Waldes. Hohe Zuwächse zeigen einen gesunden, wachsenden Wald. Ein Rückgang deutet auf Stress oder Reifung hin und löst Untersuchungen und eine anpassungsfähige Bewirtschaftung aus.
Vom Baum zum Token, Schritt für Schritt
Jeder Schritt stützt sich auf veröffentlichte, begutachtete Forschung, angepasst an die Baumarten und den geografischen Kontext des Waldes.
-
Schritt 1
Jeden Baum vermessen
Auf einer dauerhaften Forschungsfläche wird jeder Baum nach Art bestimmt und vermessen, ohne ihn zu schädigen: der Umfang in Brusthöhe (1,3 m), aus dem der Durchmesser berechnet wird, und die Höhe. Die Messungen werden wiederholt, sodass sich das Wachstum jedes Baumes über die Zeit verfolgen lässt.
-
Schritt 2
Die oberirdische Biomasse berechnen
Die Biomasse wird mit einer allometrischen Gleichung berechnet: einer veröffentlichten Formel, die Holzdichte, Durchmesser und Höhe eines Baumes mit seiner Biomasse in Beziehung setzt. In ihrer allgemeinen Form:
AGB = a × (ρ × DBH² × H)b
AGB ist die oberirdische Biomasse, ρ die Holzdichte, DBH der Brusthöhendurchmesser (BHD) und H die Höhe des Baumes. Die Koeffizienten a und b sind nicht universell: Fachleute leiten sie für jeden Waldtyp aus Bäumen ab, die vermessen und gewogen wurden. Ein tropischer Regenwald, ein Trockenwald und ein Wald der gemäßigten Zone verwenden daher jeweils ihre eigene Gleichung. Für Solarpunk Forest, einen tropischen Regenwald, verwenden wir das pantropische Modell von Chave et al. (2014).
Baumarten wachsen unterschiedlich, deshalb erhält jede Art einen Wachstumsfaktor: schnellwüchsige Pionierarten wie Cecropia obtusifolia 1,10, Arten des Sekundärwalds wie Pentaclethra macroloba 0,95, langsam wachsende Harthölzer des Klimaxstadiums wie Carapa guianensis 0,85. Wo sich die Höhe unter einem dichten Kronendach nur schwer messen lässt, wird sie auf drei sich ergänzende Weisen geschätzt: mit Wachstumsraten nach funktionellen Gruppen, mit einem allgemeinen Höhen-Durchmesser-Modell (Feldpausch et al. 2011) und mit einem Höhen-Durchmesser-Modell, das an die eigenen Daten dieses Waldes angepasst ist.
-
Schritt 3
Die Wurzeln hinzurechnen
Die unterirdischen Wurzeln werden mit 18,6 % der oberirdischen Biomasse hinzugerechnet, einem Wurzel-Spross-Verhältnis, das für tropische Sekundärwälder gewählt wurde, statt der allgemeinen tropischen Spanne von 20–30 %.
-
Schritt 4
Mit einer zweiten Methode gegenprüfen
Die Gesamtbiomasse wird zusätzlich mit dem Biomasse-Expansionsfaktor von 1,24 geschätzt, den der IPCC (2006) für feuchte Tropenwälder empfiehlt. Der Vergleich beider Methoden deckt Messfehler auf und hält die Schätzung ehrlich.
-
Schritt 5
Biomasse in Kohlenstoff und Kohlenstoff in CO2 umrechnen
Etwa 47 % des trockenen Holzes sind Kohlenstoff (Thomas & Martin 2012; der IPCC-Standardwert). Jede gespeicherte Tonne Kohlenstoff bedeutet 44/12, also etwa 3,67 Tonnen CO2, die der Atmosphäre entzogen wurden.
-
Schritt 6
Den Zuwachs berechnen und auf den Wald hochrechnen
Der Zuwachs an gespeichertem Kohlenstoff ist die Differenz zwischen der Gesamtmenge eines Jahres und der des folgenden. Die Ergebnisse der Forschungsfläche werden auf den gesamten Wald hochgerechnet. Dabei wird berücksichtigt, dass dichter Sekundärwald und offene Übergangsflächen Kohlenstoff unterschiedlich schnell speichern.
-
Schritt 7
Die Token des Jahres ausgeben
Einmal im Jahr werden für den verifizierten Zuwachs Leistungstoken auf dem NFT des Waldes ausgegeben: ein Token pro Tonne CO2, die in diesem Jahr gebunden wurde. Die Daten hinter jeder Ausgabe werden auf der Blockchain festgehalten und können daher nachträglich nicht mehr verändert werden.
Von Feldmessungen zu Echtzeitdaten
Erstes Ergebnis: mehr als 30 Tonnen CO2 pro Hektar und Jahr, gemessen 2023 auf dem repräsentativen Forschungshektar. Die Zahl ist vorläufig: Die Methodik wird derzeit überprüft und aktualisiert.
Die Methode beginnt mit sorgfältiger Feldarbeit von Hand. Im Oktober und November 2023 wurde jeder Baum auf der ein Hektar großen dauerhaften Forschungsfläche von Solarpunk Forest erfasst und vermessen. Seitdem wurde die Fläche erneut vermessen, um die ersten Zuwächse zu berechnen.
Die nächste Phase ergänzt Sensoren im Wald für eine kontinuierliche Überwachung in Echtzeit, stets kalibriert an den Handmessungen:
- Prototyp, wird derzeit installiert: drei eigens gebaute Dendrometer, die das Stammwachstum mit einer Genauigkeit unter einem Millimeter erfassen, zu einem Bruchteil der Kosten kommerzieller Geräte. Sie senden ihre Daten über ein stromsparendes LoRaWAN-Netz mit Starlink-Satellitenanbindung und werden in Solarpunk Forest und in einem Testwald in Rumänien installiert.
- Geplant: Umwelt- und Bodenkohlenstofffluss-Sensoren, die die Bedingungen hinter dem Wachstum und den vom Boden freigesetzten Kohlenstoff erfassen, sowie weitere Dendrometer im ganzen Wald.
- Geplant: Drohnen- und Satellitendaten, um den gesamten Wald und neue Wälder auf Landschaftsebene zu überwachen.
Gemacht für jeden Wald
Die Schritte bleiben überall gleich; die Gleichungen ändern sich mit dem Wald. Die Methodik umfasst allometrische Ansätze für tropische Regenwälder, tropische Trockenwälder, Wälder der gemäßigten Zone sowie boreale, Berg-, Mangroven- und mediterrane Wälder.
Die nächste Erweiterung des Pilotprojekts zielt ab 2027 auf einen Wald der gemäßigten Zone in Rumänien, wo dieselben Schritte mit allometrischen Gleichungen für Baumarten der gemäßigten Zone angewendet werden.
Messprotokolle und Sensorentwürfe werden offen dokumentiert, damit Forschungseinrichtungen und Waldgemeinschaften anderswo sie nachbauen können.
Wichtige wissenschaftliche Quellen
- Chave, J. et al. (2014). Improved allometric models to estimate the aboveground biomass of tropical trees. Global Change Biology, 20, 3177–3190.
- Feldpausch, T. R. et al. (2011). Height-diameter allometry of tropical forest trees. Biogeosciences, 8, 1081–1106.
- IPCC (2006). Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, Volume 4: Agriculture, Forestry and Other Land Use.
- Thomas, S. C. & Martin, A. R. (2012). Carbon content of tree tissues: a synthesis. Forests, 3, 332–352.
- Clark, D. A. & Clark, D. B. (2001). Getting to the canopy: tree height growth in a neotropical rain forest. Ecology, 82, 1460–1472.
- Poorter, L. et al. (2015). Diversity enhances carbon storage in tropical forests. Global Ecology and Biogeography, 24, 1314–1328.
Die Methodik wird derzeit überprüft und aktualisiert. Für eine unabhängige wissenschaftliche Begutachtung sind wir mit Universitäten in Rumänien und Costa Rica im Gespräch, sie in eine Forschungsförderung einzubeziehen.