Projekt 24351/01

Kriterienmatrix zur stofflichen und energetischen Nutzung nachwachsender Rohstoffe

Projektdurchführung

DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gGmbH
Torgauer Str. 116
04347 Leipzig

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Möglichkeiten und Grenzen der Nutzung nachwachsender Rohstoffe werden kontrovers diskutiert. Dies gilt sowohl für die Optionen zur energetischen als auch zur stofflichen Nutzung, da für viele Produkte auch fossile Energierohstoffe als Ausgangsmaterial dienen. Die Bandbreite der diskutierten Meinungen reicht z. B. in der chemischen Industrie von einer völligen Ablehnung nachwachsender Rohstoffe als Grundstoffe bspw. für die Herstellung bestimmter chemischer Rohprodukte bis zu Überlegungen zu der so genannten green refinery. Eine vergleichbare Bandbreite gibt es auch in anderen Branchen, in denen sowohl nachwachsende als auch fossile Rohstoffe eingesetzt werden können.
Um diese z. T. sehr emotional geführte Diskussion zu versachlichen ist es das Ziel des Projektes, die Möglichkeiten und Grenzen eines Einsatzes nachwachsender Rohstoffe in Bezug auf die vorhandenen Potenziale, die existierenden Nutzungspfade und die zu bedienenden Märkte zu untersuchen und im Hinblick auf die Ökoeffizienz zu bewerten.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZiel des Arbeitspaketes 1 Potenziale und Mengen ist es, die Potenziale unterschiedlichster nachwachsender Rohstoffe deutschland-, europa- und weltweit in unterschiedlichen Szenarien für unterschiedliche Zeitpunkte (z. B. 2010, 2020, 2030) zu erheben und zu diskutieren. Dazu wird eine synoptische Zusammenfassung des bestehenden Wissens erarbeitet, das ggf. ergänzt bzw. angepasst wird.
Organische Stoffe können auf sehr unterschiedlichen technischen Wegen nutzbar gemacht werden. In Arbeitspaket 2 Nutzungspfade, Nutzungskonkurrenzen und Märkte sollen die wichtigsten Konversionspfade präsentiert, systematisiert und analysiert werden.
Im Ergebnis der Arbeitspakete 1 und 2 liegen Informationen vor, welche Biomassemengen unter welchen Randbedingungen mit welchen Konversionspfaden zu welchen Produkten umgewandelt werden können. Um aus der Vielzahl der technischen Möglichkeiten die Optionen zu identifizieren, die weiter entwickelt werden sollen, müssen diese Pfade unter ökonomischen und ökologischen Aspekten (d. h. unter Ökoeffizienzgesichtspunkten) untersucht werden. Aus Zeit- und Kostengründen werden nur Pfade, die für die identifizierten Potenziale und die vorhandenen Märkte repräsentativ sind, untersucht. Dabei wird auf existente Analysen aufgebaut, die u. U. an die gewonnenen Erkenntnisse und Ergebnisse anzupassen sind.


Ergebnisse und Diskussion

Die weltweiten technischen Biomassepotenziale stellen die Obergrenze der verfügbaren Rohstoffe - sowohl für die stoffliche als auch für die energetische Nutzung dar. Sie umfassen Rückstände, Nebenprodukte und Abfälle sowie Energiepflanzen, die auf landwirtschaftlichen Flächen produziert werden.
Rückstände, Nebenprodukte und Abfälle entstehen in der Land- und Forstwirtschaft, der Lebensmittel- und Holzverarbeitung wie auch am Ende der Nutzungskette (Abfallwirtschaft). Sie sind in ihrem Umfang mit 30 bis 90 EJ/a energiewirtschaftlich relevant und nur moderaten Veränderungen unterworfen. Damit sollte das aktuelle Potenzial auch in den kommenden Jahren auf vergleichbarem Niveau verfügbar sein.
Die Möglichkeiten einer Energiepflanzenproduktion werden durch die verfügbaren Anbauflächen bestimmt. Grundsätzlich verfügbar sind hier die Flächen, die nicht zur Nahrungsmittelproduktion benötigt werden. Damit ist für die Entwicklung des technischen Energiepflanzenpotenzials die Frage entscheidend, wie sich der Flächenbedarf für die Nahrungsmittelproduktion entwickelt und welche weiteren zusätzlichen Flächenansprüche künftig an die landwirtschaftlichen Flächen gestellt werden. Hier sind vielfältige, teilweise miteinander rückgekoppelte und gegenläufig wirkende Einflussfaktoren zu verzeichnen. Unter ungünstigen Bedingungen ist im Jahr 2050 das Biomassepotenzial aus Energiepflanzen nur eher gering, während bei günstiger Entwicklung ein Potenzial in der seriösen Größenordnung von 260 bis 530 EJ/a erwartet werden kann.
Grundsätzlich problematisch ist die bei einer verstärkten Biomassenutzung zu erwartende Ausweitung der Ackerflächen z. B. auch in Regenwaldzonen, daher ist bei einer verstärkten Biomassenutzung die Entwicklung von Produktionsstandards unausweichlich. Aktivitäten hierzu werden gegenwärtig auf unterschiedlichen nationalen, europäischen und internationalen Ebenen initialisiert.
Um die gegebenen Potenziale auch tatsächlich nutzen zu können, bedarf es geeigneter Technologien. Gegenwärtig befinden sich diese jedoch in vielen Bereichen noch in Forschung und Entwicklung. Dies gilt es auf großer Bandbreite voranzutreiben.
Neben den technischen und ökonomischen Kriterien sind auch die unterschiedlichen Umwelteffekte der unterschiedlichen Optionen zum Einsatz nachwachsender Rohstoffe in Betracht zu ziehen. Hier können mit der Kombination von nachwachsenden Rohstoffen mit klassischer chemischer Produktion und/oder fossilen Produkten Umwelt- und Kostenvorteile erzielt werden. Auch fermentative Prozesse können hier Vorteile haben. Die Pflanzenextraktion schneidet häufig deutlich schlechter ab.
Stärkehaltige Produkte sowie Baustoffe und Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen können teilweise zu ähnliche Kosten bereitgestellt werden, wie die fossilen Alternativen. Jedoch kann besonders bei den Werkstoffen durch die teilweise schlechten Eigenschaften der nachwachsenden Rohstoffe die Um-weltbelastung höher sein.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Studie bzw. ihre Ergebnisse wurden auf verschiedenen Workshops, Seminaren und Konferenzen präsentiert. Ferner wird die Studie in Buchform von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt im Erich Schmidt Verlag herausgegeben.


Fazit

Die erarbeitete Studie macht deutlich, dass die Potenziale zum Einsatz nachwachsender Rohstoffe sowohl im energetischen als auch im stofflichen Bereich durchaus signifikant und relevant sind und in der Zukunft tendenziell noch zunehmen werden - wobei das Ausmaß der Potenzial-Zunahme von der Ent-wicklung einiger in der Studie benannter Faktoren abhängen wird. Ferner wurde gezeigt, dass die notwendigen Technologien, die zu einer wirtschaftlich darstellbaren Nutzung der Potenziale notwendig sind, teils schon vorhanden, teils aber erst im Stadium der Forschung & Entwicklung sind. Last but not least wurde festgestellt, dass nicht alle Nutzungsoptionen nachwachsender Rohstoffe zwingend Umweltvorteile haben müssen, dass aber doch die meisten Optionen aus Umweltsicht vorteilhaft sein können - falls die geeigneten Technologien eingesetzt werden.
Um die potenziellen technischen, ökonomischen und ökologischen Vorteile nachwachsender Rohstoffe möglichst weitgehend realisieren zu können, ist noch erheblicher Forschungsbedarf notwendig. Auf dem Feld der Technologie sind neben Effizienzsteigerungen vor allem stofflich-energetische Nutzungskaska-den zu entwickeln, die auch mit ökonomisch und ökologisch vorteilhaften Effekten einhergehen dürften.
Schließlich werden vor einer stärkeren Nutzung nachwachsender Rohstoffe zu stofflichen oder energetischen Zwecken auch Fragen der Nutzungskonkurrenzen näher zu durchleuchten sein: So ist zwar normativ das Primat der Nahrungsmittel-Bereitstellung nicht in Frage zu stellen, gleichwohl sind aber noch die Einflüsse der NawaRo-Nutzung z. B. auf die internationalen Nahrungsmittelpreise zu untersuchen.