Biomasse

Aus Abfall Energie gewinnen! Wie in Luxemburg mit Biomasse Energie gewonnen wird

Ist von der Energieerzeugung mit Hilfe von Biomasse die Rede, denken viele Verbraucher an den Vorteil erneuerbarer Energien.

Denn wenn aus landwirtschaftlichen Abfällen oder Grünschnitt Wärme oder gar Strom produziert wird, kann`s doch besser eigentlich nicht sein.

Dass es sich in den meisten Fällen jedoch nicht um „Abfälle" handelt, ist nur wenigen bewusst.

Unter Biomasse versteht man die Masse eines oder mehrer Organismen, wobei unterschieden werden kann zwischen Phytomasse, die durch die Prozesse der Photosynthese entsteht und Zoomasse. Wenn im Bereich Energie von Biomasse die Rede ist, geht es vor allem um Pflanzen. Diese wandeln während der photosynthetischen Vorgänge Sonnenenergie in chemische Energie um, die in den entstehenden organischen Stoffen und somit in der Biomasse gespeichert wird.

Wie funktioniert`s

Für die Energieerzeugung von Wärme und Strom können zum einen unterschiedliche Energieträger eingesetzt und zum anderen verschiedene Methoden angewandt werden. Neben der Verbrennung von Feststoffen zur Wärmeproduktion, kann auch durch den Abbau organischer Substanz Energie produziert werden. Denn bei der Vergärung oder der Fermentation entstehen Biogase, die wiederum in Verbrennungsmotoren verwertet werden.

Während sich bei der Verbrennung von Feststoffen, zu hohe Stickstoff-, Chlor- oder Kaliumgehalte der verwendeten Energieträger negativ auf die Umweltverträglichkeit der Energieerzeugung auswirken können, können in Biogasanlagen fast alle Energieträger verwertet werden. So werden landwirtschaftliche Biogasanlagen häufig mit Gülle, Mist, organischen Abfällen und Energiepflanzen betrieben. Das entstehende Gas kann als teriärer Energieträger in Verbrennungsmotoren in elektrische Energie umgewandelt werden. Dabei wird zudem Energie in Form von Wärme frei, die durch die sogenannte Kraft-Wärme-Kopplung ebenfalls nutzbar gemacht werden kann.

Bei den primären Energieträgern unterscheidet man in Holz und Energiepflanzen. Daneben gibt es die sekundären und tertiären Energieträger, die bereits durch verschiedene Prozesse umgewandelt wurden und nicht mehr als Phytomasse vorliegen. Dazu zählt beispielsweise Gülle aber auch Biogas, das für die Produktion von Strom verwendet wird.

Holz wurde bereits von unseren ältesten Vorfahren als Energieträger verwendet und ist jedem von uns als Wärmelieferant bekannt. Wurden früher im Kachel- oder Küchenofen selbstgehackte Holzscheite verfeuert, können heute hochmoderne und technologisch ausgereifte Heizungen mit sogenannten Pellets bestückt werden. Eine weitere möglichkeit ist die Verbrennung von Hackschnitzeln, die auch in größeren Kraftwerken für die Produktion von Wärme Verwendung finden. Zudem wird Holz auch in Blockheizkraftwerken eingesetzt, in denen gleichzeitig Strom und Wärme produziert wird.

Bei der gezielten Energieholzproduktion werden heute Weiden und Pappeln in sogenannten Kurzumtriebsplantagen angebaut, in denen die Bäume alle drei bis vier Jahre geerntet werden und danach durch Stockausschlag wieder austreiben.

Zu den Energiepflanzen zählen unter anderem Gräser mit hohen Lignin- und Celluloseanteilen, da diese organischen Verbindungen als besonders energiereich gelten. Die Gräser werden in Verbrennungs- oder Biogasanlagen energetisch verwertet, wobei bei der Verbrennung auf geringe Gehalte an Stickstoff, Chlor oder Kalium geachtet werden sollte. Neben Wintergetreidearten wie Weizen, Roggen oder Triticale, deren Verbrennung aus ethischen Gründen fraglich erscheint, können auch Futtergräser oder Chinaschilf (Miscanthus) in Verbrennungsanlagen genutzt werden. Gerade bei den Getreidearten ist eine getrennte Verwertung von Körnern als Nahrungsmittel und dem Stroh als Brennstoff interessant.
Während Mais in erster Linie als Kosubstrat in Biogasanlagen eingesetzt wird, dienen
Öl- oder zuckerhaltige Pflanzen vor allem der Produktion von Kraftstoffen.

Umweltverträglich oder nicht?

Als umweltfreundliche Alternative zur Energiegewinnung aus fossilen Ressourcen entwickelt, kann auch die Nutzung von Biomasse ökologisch höchst zweifelhaft sein. Kritisch ist dies vor allem, wenn nicht wie häufig angenommen pflanzliche „Abfälle" verwertet werden, sondern die Biomasse unter konventionellen landwirtschaftlichen Methoden extra angebaut wird.

Um den ursprünglichen Gedanken einer dauerhaft umweltverträglicheren Energieversorgung zu verwirklichen, müssen auch bei der Produktion der Biomasse einige Voraussetzungen beachtet werden.

Und hier kommt ein Schlagwort der letzten Jahrzehnte ins Spiel: die Nachhaltigkeit.

Auf Grund unterschiedlicher Faktoren wie der Preisentwicklung für Rohstoffe ist der Anbau von Energiepflanzen für Landwirte auf der ganzen Welt in den letzten Jahren ökonomisch sehr attraktiv geworden. Zum Teil sogar weitaus attraktiver als der Anbau von Pflanzen für die Lebensmittelproduktion, was zu einer schwerwiegenden Vernachlässigung sowohl der sozialen als auch der ökologischen Nachhaltigkeit geführt hat.

Beispielhaft für die weltweiten sozialen und ökologischen Problemen ist der Flächenbedarf für den Energiepflanzenanbau, der keinesfalls zu einer Verdrängung des Anbaus von Nahrungspflanzen oder zur Rodung riesiger Waldflächen führen darf.

Doch auch in Europa ist die Problematik des Energiepflanzenanbaus sehr präsent. Nachdem man es geschafft hat, in der Landwirtschaft nachhaltige Bewirtschaftungsmethoden zu etablieren, läuft der Anbau von Energiepflanzen außerhalb aller ökologischer Vorgaben.

Um eine nachhaltige Produktion von Energiepflanzen zu gewährleisten dürfen jedoch auch bei der Energiepflanzenproduktion keine irreversiblen Schädigungen der Agrar-Ökosysteme entstehen. Daher ist es notwendig viele Faktoren gegeneinander abzuwägen. Denn was nützt eine umweltfreundliche Energieerzeugung, wenn die Herstellung der Energieträger als umweltgefährdend eingeschätzt werden muss?

So wird die Energiegewinnung aus Biomasse von vielen Befürwortern als klimafreundlich, weil CO₂ neutral gepriesen. Dabei wird jedoch vergessen, dass gerade bei der landwirtschaftlichen Produktion von Energiepflanzen große Mengen fossiler Rohstoffe verbraucht werden. Hier darf neben dem Einsatz von Maschinen auch die Verwendung synthetischer Düngemittel nicht vergessen werden, deren Herstellung auf Erdölderivaten basiert.

Das eindrücklichste Negativ-Beispiel im Energiepflanzenanbau ist der Mais. Denn weil dieser zur Zeit als Energiepflanze besonders gefragt ist, wird er auf immer mehr und größeren Flächen angebaut. In Deutschland hat sich die Anbaufläche von Energiemais innerhalb eines Jahres verdoppelt (Schulze & Köppel, 2007).

Auf Grund der geringen Bodenbedeckung steigt durch den Maisanbau jedoch die Gefahr der Bodenerosion und auch das Risiko der Auswaschung von Stickstoff und Phosphat durch zu starke Düngung ist bei Mais besonders hoch. Hinzu kommt der Rückgang der Artenvielfalt, wenn die Flächen räumlich und zeitlich zu einheitlich genutzt werden, also auch kein Wechsel in der Fruchtfolge mehr stattfindet und für den Energiepflanzenanbau sogar ökologisch wichtige Grünflächen umgebrochen werden.

Mehr als kritisch ist es jedoch wenn der Bedarf an fossilen Rohstoffen für den Einsatz von Maschinen und synthetischen Düngern beim Pflanzenanbau, die durch diese Biomasse produzierte Energiemenge übersteigt

Fakt ist, dass naturschutzfachliche Aspekte beim Energiepflanzenanbau im Vergleich zur landwirtschaftlichen Lebensmittelproduktion deutlich weniger beachtet werden.

Zusammenfassend sei gesagt, dass die Energiegewinnung aus Biomasse aufgrund ihrer CO₂-Neutralität durchaus eine klimafreundliche Alternative zu fossilen Rohstoffen sein kann, wenn auch beim Pflanzenanbau auf die Einsparung fossiler Energien geachtet wird.

Um die Herstellung der Biomasse jedoch auch umweltfreundlich zu gestalten, ist die Steuerung durch gesetzliche Vorgaben und finanzielle Anreize unerlässlich.