Erosionsschutz mit Bodenstabilisatoren

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Bodenforschung
Auf Golfplätzen bietet sich zum Erosionsschutz für einzelne Bauelemente auch das Verlegen von Rollrasen an. Foto: Gerhard Lung

Bei natürlich gewachsenen Böden mit einer intakten Vegetationsdecke besteht auch bei extremen Witterungsverhältnissen keine Gefahr von Erosion. Wird jedoch die schützende Vegetationsdecke entfernt, weil man Modellierungen im Gelände vornimmt, steigt die Erosionsgefahr. Noch gravierender können die Folgen sein, wenn bei Erdbewegungen die bestehende Gefügestruktur der oberen Bodenschicht nachhaltig mechanisch zerstört wird.

Ein natürlich gewachsener Boden verfügt über ein Bodengefüge, das eine entsprechende Krümelstruktur aufweist. Dieses stabile Bodengefüge wird gebildet durch die Verbindung von Tonkolloiden mit Huminstoffen über Calciumbrücken. Diese organisch-mineralischen Verbindungen werden als "Ton-Humus-Komplex" bezeichnet. Eine Verbindung von organischen Huminstoffen mit den mineralischen Stoffen (Tonkolloiden) kann jedoch nur bei einer optimalen und intensiven Aktivität des Bodenlebens erfolgen, denn die Bodenorganismen sind für den Abbau von toten organischen Substanzen (Bestandesabfall) verantwortlich. Erst bei einem vollständigen Abbau dieses Bestandesabfalls entstehen neben den mineralischen Endprodukten (Nährstoffe) die für einen "Ton-Humus-Komplex" notwendigen Huminstoffe.

Natürliche Erosionsschutz-Mechanismen im Boden

Ton-Humus-Komplex

Lebendverbauung

Neben diesen chemischen Prozessen zur Gefügebildung ist für Gefügestabilität noch ein zweiter Prozess von entscheidender Bedeutung - die Lebendverbauung. Bodenmikroorganismen, die schon bei der Huminbildung eine entscheidende Rolle spielen - Bakterien, Actinomyceten, Pilze, Algen - begünstigen ebenfalls die Aggregatbildung (Gefügeform) im Boden. Einerseits verkleben sie die mineralischen Bodenteile mit Zwischenprodukten des mikrobiellen Abbaus - Polysaccharide und Polyuronide -, andererseits werden die einzelnen Bodenkrümel zum Beispiel von Pilzfäden umsponnen und zusammen gehalten. Neben den Pilzfäden sind auch noch Haar- und Feinwurzeln an der Lebendverbauung beteiligt. Diese Form der Lebendverbauung wird natürlich nur so lange aufrechterhalten, wie die Lebenstätigkeit der Bodenorganismen einschließlich intakter Vegetationsdecke anhält. Die Bodenorganismen sind auf einen ständigen Anfall an Vegetationsrückständen angewiesen, damit durch eine hohe biologische Aktivität die Aggregatstabilität durch die Lebendverbauung erhalten bleibt.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass der gebildete "Ton-Humus-Komplex" in Verbindung mit der Lebensverbauung die Bodenstruktur gegenüber Erosion und Verschlämmung stabilisiert. Gleichzeitig wird das Porenvolumen stabilisiert, und somit günstige Voraussetzungen für den Luft-/Wasserhaushalt geschaffen, was ein optimales mikrobielles Bodenleben und Wurzelwachstum und somit eine günstige Bodenfruchtbarkeit bewirkt. Die Arbeit dieser Bodenmikroorganismen ist durch keine Art der Bodenbearbeitung zu ersetzen.

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Artifizielle Erosionsschutzmaßnahmen

Jede Bodenbearbeitungsmaßnahme kann negative Folgen für die Bodenstruktur haben. Allein schon das Entfernung der Vegetationsdecke, das Bloßlegen des Bodens, wird sich nachteilig auf die Lebendverbauung auswirken, denn wenn der Oberboden ungeschützt der Sonne ausgesetzt ist, wird er schnell austrocken und damit das gesamte Bodenleben auf ein Minimum absterben. Solange diese nur vorübergehend ist, und die Bodenstruktur mechanisch nicht beeinträchtigt wurde, besteht die Möglichkeit zur Erholung. Trotzdem erhöht sich die Erosionsgefahr.

Wird der Boden zusätzlich bewegt und umgesetzt, und dabei die obere, besonders belebte Bodenschicht vergraben und dem Luftaustausch entzogen, wird nicht nur das Bodenleben nachhaltig zerstört, sondern meist auch die gesamte Bodenstruktur. Abhängig von den Voraussetzungen, unter denen die Erdbewegungen stattfinden, und von der Art des Bodentyps, können sich diese mechanischen Erdbewegungen langfristig negativ auf die Bildung einer neuen Gefügestruktur und Lebendverbauung auswirken. Besonders wenn schwere Böden unter nassen Verhältnissen bewegt werden, hat dies langanhaltende nachteilige Folgen, die man auch beim Etablieren einer neuen Vegetationsdecke feststellen kann - Keimung und Entwicklung erfolgen schlechter.

Mechanische Maßnahmen

Auf erosionsgefährdeten Flächen können zum Schutz vor Erosion verschiedene Maßnahmen ergriffen werden. Eine Maßnahme ist das Auslegen von Erosionsschutzmatten aus verschiedenen, biologisch abbaubaren und umweltverträglichen Materialien, die Verwendung von Geozellen oder das Auslegen von Kokoswalzen, um nur mal ein paar wenige Beispiele zu nennen, mit denen man versuchen kann, das Erosionsschutz-Problem mechanisch anzugehen.

Auch das Auslegen von Rollrasen kann in manchen Fällen äußerst hilfreich sein. Diese Maßnahme wird vor allem um Bauelemente praktiziert, die besonders aufwendig erbaut worden sind, und daher einem nachhaltigen Erosionsschutz unterliegen sollten.

Einsatz von Bodenstabilisatoren

Alternativ zu den mechanischen Maßnahmen und kostengünstiger kann der Einsatz von Bodenstabilisatoren sein, die letztendlich ähnliche Wirkungen besitzen sollen wie die natürlichen Klebstoffe - Polysaccharide und Polyuronide -, die von den Bodenorganismen beim mikrobiellen Abbau produziert werden.

Um strukturgeschädigte Böden trotzdem zur Modulation im Gelände verwenden zu können, oder um Böschungen zu stabilisieren, ohne dass es zu einer Erosion kommt, werden der oberen Bodenschicht Bodenstabilisatoren zugemischt. Sie sollen im Prinzip die Aufgabe der nicht vorhandenen Mikroorganismen übernehmen - Verkleben der Bodenpartikel -, um so zumindest einen gewissen Erosionsschutz zu geben, bis sich eine stabilisierende Vegetationsdecke gebildet hat.

Bodenstabilisatoren werden im Garten- und Landschaftsbau insbesondere bei der Anspritzbegrünung eingesetzt. Sie können jedoch auch überall dort zum Einsatz kommen, wo eine Erosionsgefahr besteht, um die obere Bodenschicht zu stabilisieren. Dies kann insbesondere bei sandigen Böden sein, die leicht einer Winderosion unterliegen können.

Bei den derzeit gängigen Bodenstabilisatoren handelt es sich entweder um synthetische Polymere, oder um Polymerisationsprodukte pflanzlicher Herkunft, die zur Verklebung der Bodenpartikel führen. Die folgende Auflistung gibt einen Überblick über die gängigsten Produkte, die man derzeit in der Anwendung findet.

Terra Control SC 823

Terra Control ist eine Polymerdispersion (Vinyl Acetat Polymer), die als Bindemittel die umhüllten Bodenpartikel verklebt und so eine flexible obere Schutzschicht bildet, die erosionsbeständig, aber trotzdem wasserdurchlässig ist.

Je nach Wasseraufwandmenge kann Terra Control bis zu 20 mm tief in den Boden eindringen (abhängig von der Bodenstruktur und Typ). Die Ausbringung sollte bei trockenem Wetter erfolgen und bei Bodentemperaturen über 5 °C. Nach dem Abtrocknen bildet sich dann eine verkrustete obere Bodenschicht.

Die Aufwandmenge für Terra Control richtet sich nach dem Bodentyp und dem Neigungswinkel einer Böschung. Terra Control muss im Nassansaatverfahren (Anspritzbegrünung) ausgebracht werden.

Terra Control ist prinzipiell biologisch abbaubar. Die aquatische Toxizität des Produktes ist gering. Trotzdem ist es in der Wassergefährdungsklasse 1 (WGK 1) eingestuft. Weitere Details sind aus der angefügten Tabelle zu entnehmen.

Naturstab und Stabilizer

Bei Naturstab und Stabilizer handelt es sich um ein identisches Produkt aus rein pflanzlichen Stoffen, gewonnen aus einem Samen-/ Spelzmehl (Wegerich-Art). Ein vergleichbares Produkt, das aus demselben Pflanzenmaterial hergestellt wird, ist für medizinische Zwecke vorgesehen. Unterschiede zwischen Naturstab und Stabilizer können eventuell durch die unterschiedliche Herkunft des Pflanzenmaterials und durch unterschiedliche Aufbereitungstechniken auftreten.

Naturstab/Stabilizer sind biologisch abbaubar, wobei die Wirksamkeit wesentlich länger erhalten bleibt als bei synthetischen Bodenhaftklebern (siehe Tabelle). Die Produkte enthalten besondere Silikatverbindungen, die in Vermischung mit mineralischem Material wie Bodensubstraten und Wasser extrem dauerhafte und stabile Gitterstrukturen aufbauen können (kann auch für wassergebundene Decken verwendet werden). Innerhalb dieser Gitterstrukturen wird überschüssiges Wasser abgeführt. Dies bedeutet, mit Naturstab/Stabilizer behandelte Bodenschichten sind nicht nur gegen Erosion stabilisiert, sondern auch gut wasserdurchlässig und atmungsaktiv. Es kann sowohl zur Trocken- als auch zur Nassansaat (Anspritzbegrünung) eingesetzt werden. Die Dosierung richtet sich nach dem Bodentyp und dem Böschungswinkel.

Naturstab kann ohne gesundheitliche Bedenken eingesetzt werden kann. Es ist laut Auskunft des Vertreibers umweltfreundlich und besitzt keine schädigenden Auswirkungen auf das Bodenleben und auf die aquatische Fauna (Fische und sonstige Wassertiere). Dadurch ist der Einsatz auch in ökologisch sensiblen Bereichen wie Wasserschutzgebieten völlig unproblematisch (Expertise über Naturstab liegt vor). Es ist zu vermuten, dass dies auch für das Produkt Stabilizer zutrifft. Sicherheitsdatenblätter liegen für beide Produkte nicht vor. Weitere Details sind der angefügten Tabelle zu entnehmen.

Bio-Algeen-Granulat

Bei Bio-Algeen-Granulat handelt es sich um ein Meeresalgenkonzentrat von organisch gebundenen Kohlenstoffen polyuronider Struktur. Bio-Algeen-Granulat kann zum Erosionsschutz eingesetzt werden. Es eignet sich nicht zur Nassansaat, sondern wird ausschließlich auf den Oberboden aufgebracht und eingefräst. Das aus Meeresalgen hergestellte Bio-Algeen-Granulat ist ungiftig für Menschen, Tiere und Pflanzen. Ähnlich wie bei den übrigen Meeresalgen-Produkten gehen keine negativen Auswirkungen auf das Bodenleben aus.

Im Gegenteil: Das Bodenleben wird sogar gefördert, wie wir selbst schon in wissenschaftlichen Studien belegen konnten. Negative Auswirkungen auf die aquatische Fauna sind bei Meeresalgenprodukte ebenfalls nicht bekannt. Somit dürfte einem Einsatz in Wasserschutzgebieten nichts entgegenstehen. Müsste jedoch zur Sicherheit abgeklärt werden. Sicherheitsdatenblatt steht leider keines zur Verfügung, aus dem entsprechende Hinweise hätten entnommen werden können. Weitere Details sind der angefügten Tabelle zu entnehmen.

Die beiden folgenden Produkten könnten weitgehend identisch sein, denn in beiden Fällen werden die Komponenten, aus denen diese Produkte bestehen, wortgleich beschrieben: "Polymerisierte, organische Kolloide, wasserlösliches, braunes Pulver". Auch die Aufwandmenge ist für beide identisch. Für beide Produkte liegen keine Sicherheitsdatenblätter vor. Fündig sind wir jedoch bei der Firma Spectrum Chemical geworden, als Hersteller von Alginsäure mit dem Produkt Code AL 172 (Alginic Acide, NF). Auf dem Sicherheitsdatenblatt für das Produkt AL 172 taucht bei der Auflistung anderer identischer Produkte bei den Synonymen das Produkte "Verdyol Super" auf.

Wir gehen daher davon aus, dass sich die Komponente, aus der Verdyol Super und sehr wahrscheinlich auch Icoflor bestehen, überwiegend, wenn nicht sogar zu 100 Prozent, aus "Alginsäure" zusammensetzt. Alginsäure stammt aus den Zellwänden von Braunalgen. Alginsäure, beziehungsweise die Alginate, werden unter anderem auch als Geliermittel vielseitig in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Alginate finden auch in der Medizin als Kompressen Verwendung. Es kann im hohen Maße Wasser binden, und bildet dann eine dickflüssige, gummi-ähnliche Struktur aus. Ideal, um Bodenpartikel zu verkleben. Mit Calcium-Ionen im Boden bildet Alginsäure einen nicht wasserlöslichen Komplex mit hoher Bindungskraft - Calciumalginat.

Angaben zur Ökotoxikologie konnten aus dem uns vorliegenden Sicherheitsdatenblatt von Spectrum Chemical für "Alginic Acide, NF" keine entnommen werden. Bei den Punkten Ökotoxikologische Effekte/Persistenz und Abbaubarkeit/Bioakkumulation Potential/Mobilität heißt es: "Daten bzw. Informationen nicht verfügbar". Es ist jedoch davon auszugehen, dass, wenn ein Produkt in der Lebensmittelindustrie und für medizinische Zwecke zum Einsatz kommt, es dann auch ökotoxikologisch eher unbedenklich ist. Trotzdem wäre es sinnvoll, entsprechende belastbare Daten vorliegen zu haben.

Icoflor Bodenverfestiger

Bei diesem Produkt handelt es sich laut Produktblatt um fein vermahlene Meeresalgen, die polymerisierte, organische Kolloide enthalten. Wir vermuten eher, dass es sich um Alginsäure handelt, denn getrocknete, zermahlene Braunalgen haben keinen Boden stabilisierenden Effekt. Die quellbare Alginsäure beziehungsweise die Alginate in den Zellwänden müssen zuvor entsprechend aufbereitet werden.

Icoflor-Bodenfestiger ist ein wasserlösliches, braunes Pulver, das mit 20 g/m² ausgebracht wird. Es wirkt als Haft- und Klebemittel. Das Handelsprodukt kann sowohl für die Trocken- als auch Nassansaat (Anspritzbegrünung) eingesetzt werden. Es wird von der Vertriebsfirma vorwiegend bei der Dachbegrünung eingesetzt.

Da es sich um ein reines Meeresalgenprodukt handelt, dürfte es als umweltfreundlich einzustufen sein. Negative Auswirkungen auf das Bodenleben gehen in der Regel von Meeresalgenprodukten nicht aus. Im Gegenteil: das Bodenleben wird durch sie sogar gefördert. Negative Auswirkungen auf die aquatische Fauna sind bei Meeresalgenprodukten ebenfalls nicht bekannt. Somit dürfte einem Einsatz in Wasserschutzgebieten nichts entgegenstehen. Unbedenklichkeitsexpertisen liegen jedoch nicht vor. Ebenso wenig ein Sicherheitsdatenblatt, aus dem die entsprechenden Hinweise hinsichtlich der Toxizität (Alginsäure: LD50 5 g/kg Ratte), Ökotoxizität einschließlich Wassergefährdungsklassen entnommen werden könnten. Weitere Details sind der angefügten Tabelle zu entnehmen.

Verdyol Super

Bei Verdyol Super handelt es sich dem Produktblatt nach um polymerisierte, organische Kolloide, deren Herkunft - synthetisch oder pflanzlich - nicht deklariert ist. Da es sich um ein wasserlösliches, braunes Pulver handelt, ist anzunehmen, dass es sich um ein Meeresalgenprodukt handelt, ähnlich wie Icoflor Bodenfestiger. Nach unseren Recherchen dürfe es sich um Alginsäure handeln (Sicherheitsdatenblatt AL 172, Spectrum Chemical; siehe Vorspann).

Es kann sowohl für Trocken- als auch für Nassansaaten (Anspritzbegrünung) eingesetzt werden kann. Soweit uns Informationen zugänglich waren, fixiert dieses Produkt Bodenoberflächen und ermöglicht eine Ansaat auch an steilen Böschungen. Die Wirksamkeit soll langanhaltend sein. Die Aufwandmenge wird weitgehend mit max. 20 g/m² angegeben. Anscheinend sind keine Abstufungen in Abhängigkeit zur Geländeneigung erforderlich.

Der Haftkleber Verdyol Super wird als unschädlich für Menschen, Tiere und Pflanzen bezeichnet. Er ist lediglich mit dem Hinweis versehen: "Er sollte nicht eingenommen werden!"

Auch für dieses Produkt liegt kein eigenständiges Sicherheitsdatenblatt vor, aus dem Hinweise zur Toxizität (Alginsäure: LD50 5 g/kg Ratte) und Gefährdungsklassen hervorgehen. Trotz mehrmaligem Kontakt zum Hersteller mit der Bitte um entsprechende Informationen zum Produkt (Herkunft/Herstellung) sowie Hinweise zu seiner Anwendung, zu Wassergefährdungsklassen, zum Einsatz in Wasserschutzgebieten und zum Abbau der Inhaltsstoffe liegen uns zu diesem Produkt keine weiteren Informationen vor. Weitere Details, soweit uns verfügbar waren, sind der angefügten Tabelle zu entnehmen.

Zusammenfassung

Erosionsschutz bei Böden ist überall dort erforderlich, wo Modellierungen im Gelände mit entsprechender Handneigung vorgenommen werden, vor allem, wenn eine mechanische Zerstörung des Bodengefüges damit einhergeht. Natürliche Erosionsschutz-Mechanismen - Ton-Humus-Komplex, Lebendverbauung - sind dann in den meisten Fällen nicht mehr vorhanden. Aus diesem Grund müssen entweder mechanische Maßnahmen zum Erosionsschutz ergriffen werden, zum Beispiel in Form von Erosionsschutzmatten, oder aber es müssen Bodenstabilisatoren eingesetzt werden, die teilweise das Verkleben der Bodenpartikel übernehmen sollen, wie wir es sonst von einer intakten Bodenbiologie mit all den Mikroorganismen kennen.

Die Schutzwirkung durch die Bodenstabilisatoren muss solange bestehen bleiben, bis sich zumindest eine schützende Vegetationsdecke gebildet hat. Wie lange der Wiederaufbau einer intakten Bodenbiologie dauert, hängt weitgehend vom Bodentyp, den enthaltenen Nährstoffen (Nährstoffe sind auch für den Aufbau der Bodenbiologie erforderlich) sowie dem Zerstörungsgrad des Bodengefüges ab (bei schweren Böden unter nassen Bedingungen wird die Struktur nachhaltiger zerstört). Es ist jedoch bei den pflanzlichen Bodenstabilisatoren mit einem schnelleren Aufbau der Bodenbiologie zu rechnen, als bei dem synthetischen Produkt Terra Control, weil die pflanzlichen Bodenstabilisatoren beim Abbau mineralisiert und humifiziert werden, und so den Bodenorganismen als Nahrungsgrundlage dienen.

Im vorangegangenen Text und in der Tabelle wurden die fünf gängigsten Bodenstabilisatoren vorgestellt und hinsichtlich ihrer Eigenschaften beschrieben, soweit uns Informationen zugänglich waren. Zur Bodenstabilisierung dürften sich bei richtiger Anwendung alle fünf vorgestellten Produkte eignen. Terra Control, Naturstab/Stabilizer und Bio-Algeen-Granulat hatten wir selbst schon im Gebrauch. Bei Icoflor und Verdyol handelt es rsich ähnlich wie bei Bio-Algeen-Granulat mit größter Wahrscheinlichkeit um Meeresalgenprodukte, sodass von vergleichbaren Wirkungen auszugehen ist. Uns war es leider nicht mehr möglich, selbst Tests mit Verdyol vorzunehmen, obwohl wir den Hersteller um ein Muster baten. Die Informationen zu Icoflor haben wir erst kurz vor dem Schreiben des Artikels erhalten. Die vorliegenden Informationen hielten wir für schlüssig, weshalb wir Icoflor noch in unserer Auflistung mit aufnahmen. Da die Produktbeschreibungen von Verdyol Super und Icoflor Bodenfestiger eher etwas nebulös waren, haben wir über diese beiden Produkte recherchiert. Wir glauben herausgefunden zu haben, dass beide Produkte weitgehend identisch sein könnten, und als Komponente Alginsäure enthalten. Zur besseren Beurteilung eines Produktes ist es immer hilfreich, detailliertere Angaben zu haben, oder besser noch ein Sicherheitsdatenblatt. Für Terra Control, Naturstab und Bio-Algeen-Granulat lagen uns detaillierte Produktbeschreibungen vor. Bis auf das synthetisch hergestellte Terra Control liegen für die übrigen genannten Produkte keine eigenständigen Sicherheitsdatenblätter vor. Für Verdyol existiert zumindest bei einem Sicherheitsdatenblatt der Fa. Spectrum Chemical zu AL 172 (Alginic Acid, NF) ein Querverweis zu Verdyol Super.

Leider sind bei Produkten aus Naturstoffen pflanzlicher Herkunft häufig keine Sicherheitsdatenblätter verfügbar. Dies könnte damit zusammenhängen, dass Anbieter solcher Produkte aus pflanzlicher Herkunft von deren Unbedenklichkeit ausgehen, was jedoch grundsätzlich so nicht zutreffen muss - manche Pflanzeninhaltsstoffe können hoch toxisch sein.

Sicherheitsdatenblätter, aus denen die entsprechenden Informationen zu den Inhaltsstoffen eines Produktes und zum Umgang mit dem Produkt zu entnehmen sind, könnten für Ausschreibungen, die einen Einsatz von Bodenstabilisatoren vorsehen, hilfreich sein, vor allem, wenn es sich um Fragen zur Ökotoxikologie, Wassergefährdungsklassen und Einsatz in Wasserschutzgebieten handelt.

Im letzten Jahr hatten wir eine Anfrage zum Einsatz eines Bodenstabilisators in einem Wasserschutzgebiet. Terra Control kam wegen der Wassergefährdungsklasse WGK 1 nicht in Frage. Erst als der Anbieter von Naturstab die erforderlichen Unterlagen zur Unbedenklichkeit nachgereicht hat, durfte dieses Produkt zur Bodenstabilisierung eingesetzt werden. Dies hat jedoch das Vorhaben enorm verzögert, weil die entsprechende Expertise erst erbracht werden musste.

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