Nutzungsmöglichkeiten und Ansprüche

Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen tragen durch den Ersatz von fossil basierten Produkten zur CO₂-Minderung bei. Zugleich steht die Erzeugung nachwachsender Rohstoffe aufgrund der Flächenkonkurrenz im Spannungsfeld zu Nahrungs- und Futtermitteln, auch „Teller-Tank-Trog-Diskussion“ genannt. Hinzu kommen die pflanzenbaulichen Ansprüche an die Einhaltung von Fruchtfolgen, Anforderungen an eine ausgeglichene Humusbilanz, Aspekte des Schädlingsbefalls sowie zunehmend Forderungen zur Verbesserung der Agrobiodiversität und Aspekte des Wildschutzes. Des Weiteren müssen die Belange des Wasserschutzes, insbesondere bei Kulturen mit hohem Düngebedarf und hohem Anteil an Silagesickersäften, beachtet werden.

In Abhängigkeit von der angestrebten Nutzungsrichtung als Biogas, zur Verbrennung, als Kraftstoff, als Industrierohstoff oder als Baustoff ergeben sich unterschiedliche Ansprüche an die jeweilige Kultur und die Technik zur Nutzung. Für einige nachwachsende Rohstoffpflanzen, die noch nicht sehr weit verbreitet sind, liegen kaum Zulassungen und nur wenige Genehmigungen für den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln vor. Daher müssen vor dem Anbau der betreffenden Kultur der Pflanzenschutz geplant und gegebenenfalls rechtzeitig Genehmigungsanträge gestellt werden. Ferner ist zu klären, ob die Rohstoffpflanzen als Vorfrucht für die nachstehenden Fruchtfolgeglieder geeignet sind.

Für Biomasse zur Biogaserzeugung ist ein möglichst hoher Trockenmasseertrag je Hektar bei gleichzeitig guter und zügiger Abbaubarkeit durch die Mikroorganismen anzustreben.

Die nachfolgende Abbildung verdeutlicht, dass dabei sowohl die erforderliche Zeit zum Abbau in Form des Fermentervolumens als auch die generelle Zugänglichkeit für die entsprechenden Bakterien von Bedeutung sind. Je mehr sich die Kohlenstoffquelle in Richtung Lignin verändert, desto schlechter ist ihre Verwertbarkeit. Besonders schnell werden Stärke und Zucker in den Anlagen umgesetzt.

Abbaugeschwindigkeit verschiedener Inhaltsstoffe in Biogasanlagen

Weitere Kriterien sind die Eignung der Rohstoffe für Lagerung, Konservierung und Verwertung. Aufgrund der Trockenmassegehalte, Struktureigenschaften und Nährstoffzusammensetzungen unterscheiden sich Mais, Gras, Getreide-Ganzpflanzensilage, Zuckerrüben und Zwischenfrüchte deutlich in ihren Siliereigenschaften. Zu geringe Trockenmassegehalte führen zu einem hohen Sickersaftanfall und belasten zudem das Fermentervolumen der Biogasanlage. Die daraus resultierenden technischen Ansprüche und Investitionen sind unbedingt zu beachten.

Bei halmgutartiger Biomasse in Biogasanlagen ist für die Eindosierung der Substrate in der Regel eine aufwändigere Technik notwendig als zum Beispiel für Silomais. In der Biogasanlage selbst muss die Rührtechnik den jeweils eingesetzten Rohstoffen angepasst sein. Eventuell kann zum Beispiel bei höheren Grasanteilen eine Separierung des Gärrestes notwendig werden, um Schwimmschichten sicher zu vermeiden. Für Anlagen mit einem hohen Anteil halmgutartiger Biomasse ergeben sich bis zu 20 % höhere Investitionskosten und auch deutlich höhere Betriebskosten.

Auch beim Anbau von Biomasse zur thermischen Nutzung ist der gesamte Weg, von der Kultur über die Ernte und Lagerung bis hin zur geeigneten Kesseltechnik, zu berücksichtigen. Dabei ist die forstwirtschaftliche Biomasse Holz inklusive Kurzumtriebsplantagen hinsichtlich der Anforderungen an die Lagerung und an die Kesseltechnik wesentlich unproblematischer als landwirtschaftliche Biomasse wie Stroh, Miscanthus und Getreide.

Bei der Ernte, Lagerung und Nutzung von Stroh und Miscanthus stellt sich die Frage der Dichte bei der Lagerung und damit des notwendigen Lagervolumens. Brikettieren und Pelletieren sind zwar grundsätzlich möglich, verteuern aber das Verfahren. Ferner sind beim Einsatz dieser Stoffe die Emissionsanforderungen der ersten Bundesimmissionsschutzverordnung zu beachten. Um die vorgegebenen Grenzwerte zu erreichen, sind für die Verbrennung landwirtschaftlicher Biomasse entsprechend ausgelegte Kessel erforderlich.

Die Verwendung von Kraftstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen ist in der letzten Zeit kontrovers diskutiert worden. Sowohl Pflanzenöl im Dieselkraftstoff als auch Ethanol im Benzin sind bei neueren Motoren bis zu bestimmten Anteilen technisch möglich.

Bei der Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen zur stofflichen Nutzung ergeben sich eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Dabei geht es insbesondere um die Nutzung von Fetten und Ölen sowie von Kohlehydraten als Rohstoff für die chemische Industrie.

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