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Nachwachsende Rohstoffe und Naturschutz

Chance oder Problem?

Referat (Ausarbeitung) 2007 20 Seiten

Landschaftsarchitektur, Landespflege, Gartenbau

Leseprobe

Inhalt

1. Nachwachsende Rohstoffe (NaWaRos) und ihre Nutzungsmöglichkeiten
1.1 Die stoffliche Nutzung
1.2 Kraftstoffe aus Biomasse
1.3 Strom- und Wärmeerzeugung aus Biomasse

2. Nutzung von Biomasse als Energieträger
2.1 Dampfkraftprozesse
2.2 Biogasanlagen

3. Erzeugung energetisch nutzbarer Biomasse und ihre Folgen für den Naturhaushalt
3.1 Nebenprodukte und Reststoffe aus der Land- und Forstwirtschaft
3.2 Schnittgut aus Landschaftspflege und Naturschutz
3.3 Energiepflanzenanbau

4. Folgen der Förderung durch das novellierte Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)

5. Empfehlungen für eine nachhaltige Biomasseproduktion aus Sicht des Naturschutzes

6. Zusammenfassung und Fazit

7. Quellenverzeichnis
7.1 Literaturverzeichnis
7.2 Abbildungsverzeichnis

1. Nachwachsende Rohstoffe (NaWaRos) und ihre Nutzungsmöglichkeiten

Nachwachsende Rohstoffe gehören zu den erneuerbaren Ressourcen und bestehen aus land- und forstwirtschaftlichen Produkten, die nicht zur Nahrungsversorgung angebaut werden. Dabei unter- scheidet man zwischen Nebenprodukten und Reststoffen aus der Land- und Forstwirtschaft, wie zum Beispiel Rest- und Schwachholz oder Stroh und Gülle, anfallendem Schnittgut aus der Landschaftspflege und eigens zur energetischen Nutzung angebauten Energiepflanzen (RODE et al. 2005: 20). Die hauptsächlich gewonnen Rohstoffe sind Biogas, Pflanzenöle, Stärke, Zucker, Pflanzenfasern und besondere Inhaltsstoffe, z.B. ätherische Öle oder Farbstoffe.

Es bietet sich in fast allen Bereichen ein sehr großes Spektrum an Nutzungsmöglichkeiten für nachwachsende Rohstoffe. In der stofflichen Nutzung können sie als Ersatz von Erdöl in allen Wirtschaftsbereichen eingesetzt werden. Hauptsächlich kommen sie jedoch für Kraft- und Treibstoffe und die Strom- und Wärmeerzeugung in Frage (FRAKTION BÜNDNIS 90/ DIE GRÜNEN 2005: 6).

1.1 Die stoffliche Nutzung

Die Möglichkeiten zur stofflichen Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen sind sehr vielseitig. Stoffe wie Garne und Stoffe, Holz als Baustoff, Stroh und Hanf als Dämmstoffe und Pflanzenöle als Schmierstoffe sind ohne größere physikalische oder chemische Umwandlungen herzustellen. Weitere Verwendungsgebiete sind unter anderem Grundstoffe für Wasch- und Reinigungsmittel, Lacke und Textilien. Selbst Chemikalien und Kunststoffe, die bislang fast ausschließlich aus Erdöl bestehen, lassen sich aus NaWaRos herstellen. Dazu werden die gesamten Pflanzen mit Stiel und Blättern in Bioraffinerien durch chemische und biologische Prozesse zerlegt und in industriell nutzbare Rohstoffe umgewandelt.

Ein Vorteil der stofflichen Nutzung für die Umwelt besteht darin, dass die Produkte nach Beendigung der Nutzung nicht teuer entsorgt werden müssen, sondern als klimaneutraler Wärmelieferant thermisch verwertet werden können (ebd.).

1.2 Kraftstoffe aus Biomasse

Es gibt verschiedene Biokraftstoffe, von denen Biodiesel aus Raps der bekannteste und gebräuchlichste ist. Sowohl das unbehandelte Rapsöl, als auch Rapsölmethylester (RME) werden in Verbrennungsmotoren genutzt (RODE et al. 2005: 18). Weitere Biokraftstoffe sind naturbelassene Pflanzenöle von Ölpalmen oder Sonnenblumen, welche unbehandelt oder nach der Umesterung als Biodiesel eingesetzt werden können (WWF 2004: 1). Ihr Einsatz bietet sich besonders in ökologisch sensiblen Gebieten an.

Bioethanol ist ein Alkohol, der aus der Vergärung von hoch zucker- und stärkehaltigen Pflanzen gewonnen und dem Benzin bis zu 5 % beigemischt wird. Um ein höheres Mischungsverhältnis zu nutzen, sind spezielle Motoren notwendig.

Eine weitere Kraftstoffart ist der synthetische Biomass-to-liquid-Kraftstoff (BtL). Dieser Diesel ist sehr hochwertig und verbrennt sauberer als mineralischer Diesel. Für die Herstellung von BtL kann ein sehr breites Spektrum von Energiepflanzen genutzt werden, sodass man von einer erhöhten Nutzung in der Zukunft ausgehen kann (FRAKTION BÜNDNIS 90/ DIE GRÜNEN 2005: 8).

1.3 Strom- und Wärmeerzeugung aus Biomasse

Das größte Nutzungspotenzial von Biomasse stellt die Strom- und Wärmeproduktion dar. Es gibt viele verschiedene Technologien, mit denen Biomasse zu Strom und Wärme umgewandelt werden kann, von denen sich jedoch die meisten noch in der Entwicklungsphase befinden. Zu den zur Zeit markt- reifen Technologien gehört vor allem der Dampfkraftprozess zur biogenen Festbrennstoff verwertung mit oder ohne Wärmeauskopplung. Die Biomasse wird in einem Kessel verbrannt und der dabei entstehende Druck wird in einem Dampfmotor entspannt. Dies ist der am weitesten verbreitete Prozess zur Stromerzeugung (RODE et al. 2005: 18).

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verbrennung von Pflanzenölen in Blockheizkraftwerken. Dieses Verfahren produziert sowohl Strom als auch Wärme (NABU: 1).

Biogas zur Nutzung in Verbrennungsmotoren mit oder ohne Wärmeauskopplung hat ein besonders hohes Potenzial, da sämtliche biogene Nebenprodukte pflanzlicher und tierischer Herkunft, sowie nachwachsende Rohstoffe für die Vergärung zu Biogas genutzt werden können (RODE et al. 2005: 18 f.).

2. Nutzung von Biomasse als Energieträger

Vor allem zur Strom- und Wärmeproduktion sowie zur Kraftstoffherstellung wird Biomas- se voraussichtlich in Zukunft eine sehr große Rolle spielen. Dazu werden biogene Feststoffe zur Verbrennung in Dampfkraftpro- zessen, Rapsöle in ölbetriebenen Verbrennungsmotoren sowie Ganzpflanzen zur Vergärung in Biogasanlagen verwendet (RODE et al. 2005: 136). Das Biogas wird anschließend in Blockheizkraft- werken (BHKW) mit oder ohne Kraft-Wärme-Kopplung verbrannt

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Biomasseanteil an der Menge der erneuerbaren Energien

(HAASE ENERGIETECHNIK GRUPPE 2007).

Biomasse stellt eine sehr bedeutende Energiequelle dar. Schon 2005 wurden etwa 3,25 % des Primärenergieverbrauchs in Deutschland durch Bioenergie gedeckt. Bis 2050 kann der Anteil der Energie aus Biomasse 20 % erreichen, wenn gleichzeitig der Verbrauch um 50 % gesenkt wird (BUND 2007: 5).

Biogene Energieträger haben eine viel geringere Dichtemasse als fossile Brennstoffe, sodass für die gleiche Menge an Energie eine größere Menge an Rohstoffen notwendig ist. Außerdem ist die Qualität der Biomasse im Gegensatz zur nahrungsmittelproduzierenden Landwirtschaft nicht von Bedeutung, sodass biogene Energieträger hauptsächlich nach dem Gesichtspunkt der Quantität angebaut werden. Die wenigen qualitativen Ansprüche an die Biomasse sind ein geringer Protein- und Stickstoffgehalt, da diese bei der Verbrennung zu hohen Schadstoffemissionen führen, und ein geringer Lignin- und Celluloseanteil, da diese Stoffe bei der Vergärung schlecht abbaubar sind (RODE et al. 2005: 136; KALTSCHMITT et al. 2002: 15).

2.1 Dampfkraftprozesse

In Dampfkraftprozessen können Festbrennstoffe verwendet werden. Es kommt sowohl holzige als auch halmgutartige Biomasse aus der Land- und Forstwirtschaft in Frage.

Es wird allerdings hauptsächlich Holz genutzt, da die Techniken zur Holzverbrennung weitgehend ausgereift sind (RODE et al. 2005: 21). Das Holz wird aus dem Rest- und Schwachholz gewonnen, das bei der Durchforstung anfällt. Auch das Restholz aus der industriellen Weiterverarbeitung und nach der Endnutzung kann verwendet werden, sofern es sich um unbehandeltes Holz handelt (ebd.: 25). Ein größeres Potenzial ergibt sich jedoch in der Anpflanzung von Kurzumtriebsplantagen aus schnellwachsenden Baumarten wie zum Beispiel Populus und Salix, da diese Plantagen vollständig geerntet werden können.

Halmgutartige Festbrennstoffe sind hauptsächlich Getreidestroh, Landschaftspflegeheu und Straßengrünschnitt. Diese Stoffe haben jedoch häufig kritische Inhaltsstoffe, da sie gedüngt worden sind oder durch den Straßenstandort mit Schadstoffen belastet sein können. Die Verbrennung solcher belasteten Stoffe führt zu erhöhten Emissionen an Stickstoff und Chlorverbindungen (ebd.: 25). Diese Risiken führen zu einer weitgehenden Vermeidung der Nutzung halmgutartiger Brennstoffe für die Energieproduktion (ebd.: 21). Dennoch wird diese Art von Biomasse auch als Energiepflanze angebaut. Hierbei eignen sich hauptsächlich Getreidepflanzen mit hohem Gesamtpflanzenertrag wie Weizen, Roggen und Triticale, Futtergräser und Chinaschilf (ebd.: 27). Diese Pflanzen werden ohne Düngemitteleinsatz angebaut, sodass die Gefahr von Emissionen bei der Verbrennung minimiert wird.

2.2 Biogasanlagen

Für die Vergärung eignen sich alle Pflanzen mit einem hohen Anteil anaerob abbaubarer Substanzen. Besonders wertvoll sind Arten mit einem hohen Zucker- und Stärkeanteil, während zu sich hohe Lignin- und Cellulosegehalte negativ auf die Verwertbarkeit in der Biogasproduktion auswirken (s. Kapitel 2: Nutzung von Biomasse als Energieträger). Auch Biomasse, die hohe Schad- stoffbelastungen aufweist, ist zu vermeiden, da die Schadstoffe in den Gärrückständen zurückbleiben. Dies hat negative Folgen, weil die Rückstände nach der Vergärung als Gülle in der Landwirtschaft genutzt werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Biogasanlage in Lichtenberg

Das Grundsubstrat in Biogasanlagen ist meist Gülle oder Mist, das mit Biomasse als Kosubstrat vergoren wird, wodurch die Biogasausbeute erheblich steigt. Der Biomasse wird Energie hauptsächlich in Form von Methangas entzogen, während die Nährstoffe der Pflanzen in den Gärrückständen zurückbleiben. Daher ist das ausgegorene Substrat ein wertvoller Dünger, durch dessen Ausbringung auf den Acker der Stoffkreislauf wieder geschlossen wird (ebd.: 42). Ein Nebenprodukt der Verstromung von Biogas in Blockheizkraftwerken ist Wärme, welche als Prozesswärme in der Industrie oder zu Heizzwecken genutzt werden kann. Daher ist ein Standort in der Nähe von Gewerbebetrieben für BHKWs immer sinnvoll, um einen hohen Wärmenutzungsgrad zu gewährleisten (WWF 2004: 3, NABU: 4).

Die verwendete Biomasse wird vor der Vergärung zerkleinert und in einem Silo luftdicht verschlossen. Durch diese Silierung steht das Material das ganze Jahr über konstant zur Verfügung. Für einen hohen Biogasertrag eignet sich daher ein Mehrkulturen-Nutzungssystem, in dem die Ernte von zwei oder mehreren Kulturen pro Jahr energetisch genutzt wird. Diese Mehrfachnutzung wirkt sich wiederum positiv auf den Biomasseertrag aus, da die Pflanzen noch vor der generativen Wachstumsphase geerntet werden. Auch die Verwendung von alten Genotypen zur Biogasproduktion ist denkbar, da diese einen höheren Gesamtpflanzenertrag erzielen (RODE et al. 2005: 40).

Es gibt zwei verschiedene Verfahren der Biogasproduktion, die Nassfermentation und die bisher noch wenig verbreitete Trockenfermentation. Die Nassfermentation eignet sich zur Vergärung flüssiger und krautiger Biomasse, während die Trockenfermentation Substrate mit bis zu 30 % Trockensubstanz- Gehalt verarbeiten kann. Damit bietet die Trockenfermentation eine Möglichkeit, auch Stoffe mit hohem Ligningehalt energetisch zu verwerten (DVL, NABU 2007: 3 f.).

Prinzipiell eignen sich also sehr viele Pflanzen zur Biogasproduktion, u.a. Mais, Gräser, Futterrüben, Raps, Ölrettich, Klee, Getreide, Kartoffel usw. In der Praxis kommen jedoch hauptsächlich Silomais, Futterrüben und Gräser zum Einsatz. Die Vorteile von Silomais liegen darin, dass er sich kostengünstig und unkompliziert anbauen lässt. Außerdem gibt es Züchtungen von Maissorten, die in der vegetativen Wachstumsphase besonders hohe Biomasseerträge erzielen. Auch der Einsatz von Grassilage ist einfach umzusetzen, jedoch ist der Biomasseertrag und die Wachstumsdichte von Gräsern wesentlich geringer als bei Mais. Der erzielbare Biogasertrag von einem Hektar Gräsern entspricht nur einem Bruchteil der möglichen Gasmenge von einem Hektar Mais. Aus Futterrüben lässt sich dagegen ein noch höherer Biogasertrag erwirtschaften, dies ist jedoch sehr aufwändig und durch die notwendige, spezielle Anlagentechnik ist es nicht möglich, nach der Verwertung von Futterrüben auf andere Substrate umzusteigen (RODE et al. 2005: 43 f.).

3. Erzeugung energetisch nutzbarer Biomasse und ihre Folgen für den Naturhaushalt

Die Ziele des Naturschutzes sind auf lange Sicht ohne den Klimaschutz nicht durchsetzbar. Der schonende Umgang mit den endlichen Ressourcen dieser Welt und die Reduzierung des Klimagasausstoßes ist ein wesentlicher Schritt zum nachhaltigen Klimaschutz. Im Kyoto-Protokoll hat Deutschland sich verpflichtet, bis 2012 seine Treibhausgasemissionen um 21 % gegenüber 1990 zu reduzieren. Nachwachsende Rohstoffe können einen erheblichen Beitrag zur Senkung des Ausstoßes der klimaschädlichen Treibhausgase leisten, da sie nicht nur in der Lage sind, die fossilen Rohstoffe wie Erdöl, Erdgas und Kohle nachhaltig zu ersetzen, sondern außerdem einen geschlossenen CO2- Kreislauf haben. Die Nutzung von Biomasse ist also im Gegensatz zu fossilen Energieträgern CO2- neutral, da beim Aufbau der Biomasse der Atmosphäre die gleiche Menge CO2 entzogen wird, wie bei der energetischen Verwertung wieder freigesetzt wird (FRAKTION BÜNDNIS 90/ DIE GRÜNEN 2005:

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Details

Seiten
20
Jahr
2007
ISBN (eBook)
9783640265701
ISBN (Buch)
9783640265770
Dateigröße
1.2 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v122071
Institution / Hochschule
Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover – Institut für Umweltplanung, Abteilung Landschaftspflege und Naturschutz
Note
1,0
Schlagworte
Naturschutz nachwachsende Rohstoffe erneuerbare Ressourcen Kraftstoff Biomasse Biodiesel Stromerzeugung Wäremerzeugung Biogasanlage Biogas biogene Energieträger Energiepflanze Naturhaushalt Naturstrom Energiepflanzenanbau Phytoextraktion energetische Biomassenutzung Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) Biomasseverordnung nachhaltige Biomasseproduktion

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