Baksteengruis en vruchtbare bodem

De Singelweg, een zandpad dat door ons bos loopt, bevat een gedeelte waar je in het zand kleine gruzelementen van baksteen aantreft. Toevallig is dit ook een zone waar in de berm opvallend frisgroen gras groeit, met opvallend veel kruiden die je elders in het bos niet aantreft.

Valt daar iets uit te leren? En kunnen we die kennis inzetten voor het versterken van het bos en het tegengaan van klimaatschade? Ik denk dat we ons bos kunnen verrijken en weerbaar maken tegen klimaatverandering door vergruisde baksteen over de bosbodem uit te strooien.

Het baksteenbos

Hoe de baksteengruzelementen precies in het pad zijn beland weet ik niet, maar ik weet wel dat het spul er al lag toen ik als klein kind spelend door het bos liep. Het ligt voor de hand dat er baksteenpuin is gestort om de bosweg (toen nog eigendom van de gemeente) te verstevigen. Dat soort paden wordt ook wel ‘halfverhard’ genoemd.

In dit geval stond er om de hoek een steenfabriek. Dat is vast ook geen toeval. Puin is zwaar, dus transport is duur, dus worden paden meestal verstevigd met puin dat uit de buurt komt. Goede kans dat de gruzelementen in de Singelweg afkomstig zijn van deze steenfabriek op 500 meter afstand (Smeijers en Voortman, die in 2005 de deuren sloot en in 2017 werd opgeruimd).

Ik vraag me al langer af of baksteen een positieve bijdrage zou kunnen leveren aan de bodemkwaliteit. En zo ja: hoe?

Dat komt onder andere omdat de steenfabriek wel meer sporen heeft achtergelaten in ons bos. Vanaf het fabrieksterrein zijn in de loop der jaren allerhande misbaksels (misvormde bakstenen, soms in klonten) in ons aangrenzende bos beland. De oprijlaan naar ons zomerhuisje is aangelegd met grof puin, dat wellicht ook van de steenfabriek afkomstig is.

Niet alleen is baksteen her en der aan ons bos toegevoegd: het is er in zekere zin eerst uitgehaald. Want ook het transport van klei naar de fabriek is niet goedkoop, dus historisch werden steenfabrieken geplaatst in gebieden waar klei kon worden gewonnen. Dat was in Rijssen niet anders.

De vele grote en kleine kuilen die zo kenmerkend zijn voor ons bos, zijn een direct gevolg van de winning van klei voor deze steenfabriek en twee andere Rijssense steenfabrieken (ook gesloten en verwijderd). Die op hun beurt vooraf zijn gegaan door kleinschalige steenovens, die in het ‘Rijssensche veld’ pal bij de kleibronnen gebouwd werden.

Een flink aantal van de kleinere steenovens stonden waar nu ons bos en het aangrenzende gemeentebos liggen. Op sommige plekken zie je dat nog terug doordat de wandelpaadjes lokaal opeens vol zitten met hele en halve bakstenen, op plekken waar dat duidelijk niet als padverharding is ingezet. Als we het landgoed hadden willen noemen naar zijn 19e-eeuwse functie, hadden we het ‘de Tiggel’ (baksteen) of ‘de Leemkoele’ (leemkuil) kunnen dopen.

De Biesterije is dus onlosmakelijk verbonden met de baksteenindustrie: de klei werd er gewonnen en een deel van het puin werd er voor allerlei doeleinden ook weer teruggestort.

De hamvraag

Ik denk dat baksteen, mits op de juiste manier toegepast, waarde kan hebben voor het bos. En dat we op die manier ook een mooie kringloop kunnen maken: waar we in voorgaande eeuwen de bodem sterk hebben verarmd en verdroogd door klei te winnen, kunnen we nu de bodem en het bos versterken door diezelfde klei weer terug te brengen, maar dan in een gebakken vorm.

Baksteen is immers niets anders dan gebakken klei. En klei is, zolang het met zand gemengd is en niet de overhand heeft, een heel waardevolle grondsoort, omdat het uit heel fijne korrels bestaat die dankzij een negatieve lading allerlei nutriënten aan zich binden die uit de bosbodem vrijkomen. Plus water. Klei is veel beter in dat vasthouden dan andere grondsoorten.

Baksteen onder een microscoop. Bron: courthousenews.com

Mag je de eigenschappen van natte klei in de bodem zomaar projecteren op gebakken klei in de vorm van (vergruizeld) baksteen? Geldt voor baksteen even goed als voor ongebakken klei dat het nutriënten aan zich kan binden? Het proces van bakken zou nogal wat kunnen veranderen aan de chemische eigenschappen, zou je zeggen. Voor dit verhaal is dat de hamvraag.

Onderzoek naar dit onderwerp is niet rijkelijk beschikbaar. Maar ik heb, naast het groene gras in de berm, wel een paar aanknopingspunten gevonden:

1. Terra preta. Zuid-Amerika kende in het Amazonegebied, vóór de komst van de Europeanen en de malariamug, grote zones met dichtbevolkt landbouwgebied. Dat is verrassend, want bijna het hele Amazonebassin ligt op arme bodem: of het nu zand of klei is, er zitten weinig nutriënten in. Een tropisch regenwoud kan het daar uithouden door de schaarse nutriënten heel actief te recyclen, maar voor westerse landbouw is de bodem ongeschikt.

De intensieve landbouw van de indianen (waarin overigens bomen en boomvruchten een grote rol speelden) was op deze grond mogelijk omdat zij de bodem verrijkten met een mengsel van houtskool, potscherven, botresten en allerhande organisch afval. Dit mengsel, genaamd terra preta of zwarte aarde, heeft een hoge vruchtbaarheid. Vermoedelijk heeft de houtskool daarin de hoofdrol, maar de potscherven (ook een vorm van gebakken klei) zouden een bijdrage kunnen leveren doordat ze ook vocht vasthouden.

2. Biochar. Er is in de wereld van de permacultuur inmiddels een kring van mensen die zich, geïnspireerd door de terra preta, bezighouden met het maken van ‘biochar’, een vorm van houtskool die zo is gebakken dat hij heel goed vocht en nutriënten vasthoudt én min of meer eeuwig stabiel blijft. Planten wortelen in deze biochar, maar doen niets met de koolstof zelf. In plaats daarvan zuigen ze vocht en mineralen op die vanzelf in de fijne structuur van de biochar blijven hangen nadat ze bij vertering zijn vrijgekomen.

Biochar toevoegen aan de bodem moet je overigens wel met beleid doen, want pure biochar zal de eerste jaren juist vocht en nutriënten wegzuigen uit de bodem vanwege alle ongebonden koolstof die er in zit. Daarom wordt biochar als bodemverbeteraar vaak eerst geweekt in nutriëntrijke mest. In feite plaats je daarmee een opgeladen batterij in de bodem.

Waarom haal ik biochar aan in een verhaal over baksteengruis? Omdat ik vermoed dat baksteengruis net als biochar op microscopisch niveau een heel groot en chemisch stabiel oppervlak heeft, dat zich óók heel makkelijk bindt aan vocht en nutriënten. Met hetzelfde risico: als je het zomaar in de grond inbrengt, kan het de eerste jaren juist nutriënten wegzuigen. Als je baksteengruis inzet als bodemverbeteraar, moet je het dus eerst ook goed ‘opladen’ voordat je het in de bodem inbrengt.

Braakliggend perceel in Berlijn. Bron: berlijn-blog.nl

3. Onderzoek uit Berlijn. Als er één stad is die je associeert met baksteengruis, dan is het wel Berlijn. Veel baksteen, veel vernietiging in oorlogstijd, veel ombouw sinds de hereniging. En ook decennia praktijkervaring van milieubewuste jonge mensen die moestuintjes op braakliggend terrein aanleggen en onderhouden. Dus niet vreemd dat juist daar onderzoek is gedaan naar baksteen als component van de bodem.

Een kernachtige samenvatting van de bevindingen van de onderzoekers is het volgende citaat:

From the [perspective of] nutrient storage and availability, we conclude that bricks can better supply plants with K, Mg, Ca and S than the investigated sandy bulk soil.

Nehls, T., Rokia, S., Mekiffer, B. et al. Contribution of bricks to urban soil properties. J Soils Sediments 13, 575–584 (2013). https://doi.org/10.1007/s11368-012-0559-0.

Met andere woorden: baksteen heeft een beter vermogen om nutriënten vast te houden en aan planten af te geven dan de Berlijnse zandbodem waar de bakstenen zich in bevonden. De letters K, Mg, Ca en S staan voor potassium (kalium), magnesium, calcium en zwavel (sulphur). Dat is interessant voor de Biesterije, want daar zijn tekorten vastgesteld aan K, Mg en Ca.

De onderzoekers stellen ook vast dat de kleinste fragmenten baksteen de grootste capaciteit hebben om nutriënten te binden (wetenschappers noemen dat de CEC: cation exchange capacity). Dat is niet vreemd, omdat hoe verder een baksteen vergruisd wordt, hoe meer materiaal dicht aan het oppervlak komt. Verder hebben deze onderzoekers bewezen dat plantenwortels en bodemschimmels doordringen in de poriën van baksteen.

4. Steenmeeltoediening. In veel Nederlandse bossen heerst, mede door de verzuring met stikstof (ammoniak) van landbouw en verkeer en industrie, tekort aan een aantal belangrijke mineralen. De bosbouwsector heeft inmiddels flink wat ervaring opgedaan met verschillende vormen van bemesting van bos om die tekorten op te heffen. Tot nu toe is ‘steenmeel’ het beste antwoord dat men heeft gevonden. Zie deze uitleg van een aanbieder.

Blazen van steenmeel ter verrijking van verzuurde bodem. Afbeelding: Bosgroepen.

Steenmeel is verpulverde zachte steen, vaak gewonnen in Duitsland, waarin de schaarse mineralen rijkelijk voorkomen. Doordat steenmeel geleidelijk oplost in de bodem worden de mineralen ook geleidelijk afgegeven. Daarmee heeft het een groot voordeel boven allerlei vormen van mest (die heel snel worden opgenomen, waardoor ze de stofwisseling van de natuur in de war brengen) of toedienen van alleen kalk (calciumcarbonaat, dat de chemische balans van de bodem verstoort).

Maar steenmeel heeft een nare bijwerking die in veel berichten in de bosbouwsector te snel over het hoofd wordt gezien. Bij experimenten met steenmeel is geconstateerd dat bomen meer fijne wortels gingen aanmaken en minder verbinding aangingen bodemschimmels, die normaliter een groot deel van de mineralen aan de boom leveren in ruil voor bladsuikers. De boom heeft de schimmels niet meer nodig, doordat hij met zijn eigen wortels alle nutriënten kan vinden.

In een proefvlak op de Hoge Veluwe heeft toediening van steenmeel ertoe geleid dat nog slechts 1% van de wortels van de onderzochte zomereiken verbindingen aanging met bodemschimmels, in plaats van de 60% die gebruikelijk is (hoewel dat aandeel vanwege de verzuring vaak al niet meer gehaald wordt). Dat is een radicale verandering. Met stikstof uit de lucht en andere nutriënten uit steenmeel worden de bomen op deze manier volledig onafhankelijk van bodemschimmels.

Dat is een ernstige situatie, want daarmee verliezen de bodemschimmels hun belangrijkste energiebron: de bladsuikers die de boom hun geeft in ruil voor de nutriënten. Het gevolg is dat de schimmels sterk afnemen in aantal en activiteit, waardoor dode bladeren en ander strooisel zich op de bosbodem ophopen zonder te verteren. En dat leidt weer tot allerlei biochemische problemen in de bodem én tot brandgevaar.

Een parallel met de landbouw dringt zich op: je kunt gewassen sneller laten groeien door kunstmest toe te dienen, maar je maakt ze daarmee ook kwetsbaarder voor plagen. De meest directe reden daarvoor is dat het gewas is gekweekt om snel te groeien en lekker te smaken. Daarbij gaan genen verloren die de plant beschermen tegen plagen (want wij vinden dat vaak niet lekker smaken). Maar het zou mij niet verbazen als dat niet de enige reden is en als ook landbouwgewassen beter af zijn als ze hun nutriënten deels van bodemschimmels betrekken.

Een hypothese

Belangrijk is dus om een onderscheid te maken tussen ingrepen waarbij bomen van buitenaf een extra portie nutriënten toegediend krijgen (dit is potentieel slecht voor de schimmels en daarmee voor het hele bos) en ingrepen waarbij het vermogen van de bodem om de lokaal vrijkomende nutriënten vast te houden wordt vergroot, zoals bij toevoeging van klei of baksteengruis.

Laten we al deze kennis en aannames nu eens aan elkaar knopen tot een hypothese die we kunnen proberen te toetsen. Die hypothese is:

Het toevoegen van in mest voorgeweekt baksteengruis aan de bosbodem verbetert structureel het behoud en de beschikbaarheid van nutriënten in de bosbodem.

Die hypothese kunnen we toetsen door twee vergelijkbare stukken bos af te zetten en één van beide te verrijken met voorgeweekt baksteengruis. Deze twee stukken bos moeten vervolgens enkele jaren met rust worden gelaten. Na een zekere periode moet uit de begroeiing blijken of de bodem met steengruis het beter, gelijk, of slechter doet in vergelijking met het niet-behandelde stuk.

De kunst is wel om een manier te bedenken waarop je groeikwaliteit kunt vergelijken tussen twee stukken bos, die zich immers altijd door allerlei factoren anders zullen ontwikkelen. Eén optie die mij te binnen schiet is een refractometer, die door middel van licht de nutriënten in het levende blad van een plant analyseert.

Wat als?

Zo’n experiment is natuurlijk vooral interessant als je vooraf al een goede indicatie hebt dat de behandeling ook grootschalig uitvoerbaar en rendabel is. En het is pas ecologisch op het moment dat de baksteen reeds gebruikt is en geen goed ander doel meer kan dienen. Dat is allemaal niet van tevoren duidelijk.

Is het haalbaar om gebruikte baksteen op voldoende schaal te verweven, te verpulveren en te verspreiden? Kan baksteengruis, net als steenmeel, met een machine op een vrachtwagen vijf tot tien meter het bos in worden geblazen?

En is het baksteengruis voldoende zuiver te krijgen? Gebruikte baksteen is bijna altijd gehecht aan cementresten. Cement heeft weer zijn eigen chemische eigenschappen, waaronder een forse dosis calcium, die het chemische plaatje kunnen beïnvloeden – positief of negatief of onvoorspelbaar.

Eén bron van zuiver baksteengruis zijn afgedankte dakpannen. Daar zit nooit cement aan en ze worden vaak zuiver (niet gemengd met ander materiaal) aangeboden. Of ze op een betaalbare manier te verkrijgen en te verpulveren zijn… dat moet ik nog onderzoeken.

De risico’s

1. Baksteen is rood vanwege de aanwezigheid van ijzeroxide. Ook wel bekend als roest. En ijzer is, in elk geval in grote hoeveelheden, niet gezond voor bomen en planten. Het artikel over de Berlijnse baksteenbodem bevat een aantal verfijningen over de mate waarin de gewenste mineralen in de baksteen wel of niet oplosbaar (en daarmee voor bodemleven beschikbaar) zijn en over nadelige mineralen zoals aluminium en ijzer, die in hoge concentraties giftig zijn. Goede bestudering hiervan is noodzakelijk voordat de uitkomsten in grootschalige ingrepen worden vertaald.

2. Wanneer baksteengruis bovenop de bosbodem blijft liggen, kan het regenwater absorberen en daarna weer aan de atmosfeer afstaan, doordat het vocht weer snel uit het gruis verdampt. Zonder gruis zou dit regenwater verder in de bodem zijn doorgedrongen. Gruis verspreiden kan daarom het beste aan het begin van de herfst, als de zomerdroogte voorbij is. De bladval van de herfst bedekt daarna het gruis (in elk geval onder loofbomen en lariks) zodat het een onderdeel gaat vormen van de bodem.

Andere bronnen

  • Een korte discussie op StackExchange over de bruikbaarheid van baksteengruis als bodemverbeteraar. De chemicus die de vraag beantwoordt

Wat zeg jij?