Biomasse 18.08.2000, 17:26 Uhr

Energie aus Biomasse – eine oftmals überschätzte Ressource

„Die Zukunft der Dritten Welt liegt in der Biomasse“ – so der brasilianische Energieexperte José Goldemberg. Diese These hält Prof. Hans Mohr für zu optimistisch. Wie er nachfolgend schildert, ist das Potenzial an Biomasse eng begrenzt und deren Nutzung technisch höchst anspruchsvoll.

Jedwede Biomasse geht letztlich auf die Photosynthese der grünen Pflanzen zurück. Energetisch gesehen ist Biomasse eine Speicherform von Sonnenenergie. In der Kulturgeschichte erfolgte die Energieversorgung zunächst fast ausschließlich über die Verbrennung von Biomasse und über die Nutzung menschlicher und tierischer Muskelkraft (die ihrerseits von Biomasse angetrieben wird). Mit der Entstehung der Hochkulturen wurde die Energieversorgung zum Problem.
Die Entwicklung der menschlichen Gesellschaft vom Zustand der Sammler und Jäger bis zur modernen Industriegesellschaft ist ja nicht nur durch eine enorme Steigerung der Siedlungsdichte gekennzeichnet, sondern auch durch einen wachsenden Pro-Kopf-Energieverbrauch. Die Siedlungsdichte hat sich seit dem Neolithikum vertausendfacht, der Pro-Kopf-Energieverbrauch ist auf das Hundertfache gestiegen. Insgesamt ergibt sich eine Steigerung des Energiebedarfs um den Faktor 105 seit dem mittleren Neolithikum.
Eine nachhaltige Energieversorgung ist inzwischen zum Kernproblem der ökologischen Ökonomik geworden. Wie lässt sich eine hohe Siedlungsdichte aufrechterhalten, wenn uns die fossilen Energieträger ausgehen oder wir ihre Nutzung aus ökologischen Gründen einschränken müssen? Das ist die Kardinalfrage.
Welchen Beitrag können die Ökosysteme der Welt für die künftige Energieversorgung leisten?
Hier kommt die Nettoprimärproduktion, eine der wichtigen Größen der quantitativen Ökologie, ins Spiel. Die jährliche Nettoprimärproduktion (NPP) wird definiert als jene solare Energie, die global biologisch fixiert wird, abzüglich der Atmung der pflanzlichen Primärproduzenten, die im Prozess der Photosynthese diese biologische Fixierung bewirken. NPP ist somit jene Biomasse, bzw. die in dieser Biomasse steckende Energie, die für alle Konsumenten einschließlich des Menschen übrig bleibt. Von dieser NPP – derzeit etwa 120 Pg Trockenmasse pro Jahr ( Pg, Petagramm, 1015g ) – lebt alles, was kreucht und fleucht.
Es ist ein Leben von der Hand in den Mund. Reserven, die ins Gewicht fielen, gibt es nicht. Der heutige Mensch beansprucht – oder beeinflusst zu seinen Gunsten – bereits über 40 % der potentiellen NPP der Landflächen. Die vom Menschen unabhängigen Konsumenten – darunter 3 Mio. Tierarten – müssen sich mit der restlichen Hälfte begnügen. Derzeit dürften bereits rund 43 % der terrestrischen Vegetationsflächen mehr oder minder geschädigt sein. Dies hat in der Bilanz eine Reduktion der NPP um etwa 10 % zur Folge.
Eine völlige Erholung der betroffenen Flächen – etwa im Mittelmeergebiet – erscheint ausgeschlossen. Verfahren, die NPP über den heutigen Pegel hinaus zu steigern, sind nicht in Sicht. Im Gegenteil: Man muss damit rechnen, dass im Zusammenhang mit den drohenden weltweiten Klimaveränderungen die globale NPP in der Bilanz eher ab- als zunimmt. Dies bedeutet, dass der globalen Tragekapazität für Menschen enge Grenzen gesetzt sind.
Von Autoren, die im Feld einer „Politischen Ökologie“ ihren Standpunkt haben, wird die Bedeutung der NPP immer wieder grotesk überschätzt. Die häufig kolportierte Formel, „auf der Erde wachse in der Land- und Forstwirtschaft jährlich der Zehnfache Energiewert des weltweiten Verbrauchs an fossilen Energieträgern heran … die Nutzung von nur 10 % dieser Pflanzen reiche aus, um sämtliche fossilen Energieträger zu ersetzen“ (Agro-Europe 11/95, 13. März 1995), ist irreführend. Richtig ist zwar, dass der weltweite Einsatz an fossilen Energieträgern pro Jahr etwa dem Energieäquivalent von 15 Pg Trockenmasse entspricht, aber nur ein kleiner Teil der NPP von 120 Pg Trockenmasse pro Jahr steht in einer auf Nachhaltigkeit zielenden globalen Ökonomie für den technischen Einsatz als Energieträger zur Verfügung.
Obwohl Wälder nur noch knapp 27 % der eisfreien Landflächen der Erde bedecken, erbringen sie etwa die Hälfte der terrestrischen NPP (rund 60 Pg trockene Biomasse pro Jahr). Die Frage, wie viel davon bereits genutzt wird, ist wegen der unsicheren Datenlage nur näherungsweise zu beantworten. Die (m. E. zu optimistischen) Schätzungen liegen bei 50 %.
Für Deutschland hingegen lassen sich genauere Angaben machen: Der jährliche Holzzuwachs wird auf rund 57 Mio. m3 kalkuliert, der Rohholzeinschlag beträgt derzeit rund 40 Mio. m3. Dies entspricht etwa 70 % des nachhaltig nutzbaren Rohholzaufkommens. Zusätzlich werden aber 20 Mio. m3 Holz mehr importiert als exportiert, so dass bereits heute der inländische Gesamtholzverbrauch höher liegt als das nachhaltig nutzbare Rohholzaufkommen unseres waldreichen Landes. Keine glänzenden Aussichten für Energie aus Biomasse!
Derzeit deckt Holz in Deutschland etwa 1,4 % des Bedarfs an Primärenergie. Rechnet man das energetisch (aber nicht ökonomisch!) nutzbare Restholz der Forstwirtschaft dazu, so kommt man auf 2 %.
Die meisten Fachleute gehen derzeit davon aus, dass maximal 4 % der globalen NPP nachhaltig als Substitut für fossile Energieträger in Frage kommt. Dieser Wert entspricht größenordnungsmäßig den 6 % Primärenergieanteil, den wir 1993 unter nachhaltigen Rahmenbedingungen für die energetisch nutzbare Biomasse (einschließlich landwirtschaftlich erzeugter Energiepflanzen) in Deutschland berechnet haben.
Die Feststellung, dass mit einer Steigerung der NPP über den derzeitigen Stand hinaus nicht zu rechnen ist, hat die moderne Ökologie immer genauer begründet. Die NPP ist ja nicht nur durch die Produktionsfaktoren Sonnenenergie und CO2 bestimmt, sondern auch durch die Verfügbarkeit von Wasser und Bodennährstoffen sowie durch die Temperatur. In terrestrischen Ökosystemen ist es häufig der Mangel an Wasser, der einem Anstieg der Produktivität entgegensteht.
Insgesamt nutzen terrestrische Ökosysteme die Sonnenenergie nur sehr ineffizient. Die Nettophotosyntheseeffizienz – der Prozentsatz der auftreffenden photosynthetisch nutzbaren Strahlung, der in die oberirdische NPP eingeht – wurde weltweit an unterschiedlichen Standorten gemessen. Nadelwälder zeigten die höchste Effizienz (die aber dennoch nur zwischen 1 % und 3 % lag) Laubwälder erreichten lediglich 0,5 % bis 1,5 % die Pflanzen der Halbwüsten- und Wüstengebiete erreichten lediglich 0,01 % bis 0,2 %. Diesen Werten aus naturnahen Ökosystemen stehen die kurzfristigen Spitzeneffizienzen von 3 % bis 10 % gegenüber, die Kulturpflanzen, vor allem C4-Pflanzen wie der Mais, unter (nahezu) idealen Input-Bedingungen erreichen.
Die Fachleute sehen, wie gesagt, derzeit keine Chance, die globale NPP über den momentanen Stand hinaus zu steigern. Es kommt vielmehr darauf an, durch neue Verfahren der Pflanzenzüchtung – mit Hilfe der Gentechnik – und regional durch neue Techniken im Pflanzenbau einem weiteren Abfall der NPP entgegenzuwirken. Die NPP der ursprünglichen Vegetation lässt sich allenfalls lokal und mit hohem Aufwand überschreiten. Kleinbäuerliche Gesellschaften erreichen gelegentlich eine erstaunlich hohe agrarische Produktivität, allerdings mit einem Einsatz an menschlicher Arbeitskraft, der in den Industrienationen nicht mehr akzeptiert wird.
Die technischen Schwierigkeiten bei der effizienten Nutzung von Biomasse sind erheblich. Selbst die direkte Verbrennung von Biomasse ist technisch aufwendiger und damit teurer als die von Kohle, Öl oder Erdgas. Und natürlich ist ein hoher technischer Standard die Voraussetzung für einen hohen energetischen Wirkungsgrad.
Die Verwandlung von Biomasse in transportfähige sekundäre Energieträger, z. B. Methanol, Holzgas oder Pyrolyse-Öl, impliziert anspruchsvolle technische Prozesse, die in der Dritten Welt nicht ohne weiteres vorausgesetzt werden können. Zum Beispiel gilt die Herstellung und Nutzung von Pyrolyse-Öl aus Biomasse als ein Hightech-Problem par excellence.
Ich bezweifle nicht, dass die effiziente energetische Nutzung von Biomasse aus ökologischer Sicht gegenüber fossilen Brennstoffen in der Regel positiv zu beurteilen ist. Ich weise lediglich darauf hin, dass diese Nutzung technologisch höchst anspruchsvoll erscheint und das Potential an Biomasse eng begrenzt ist. Auf jeden Fall muss man die (sozio-)ökonomischen und technologischen Rahmenbedingungen sorgfältig prüfen, bevor man ein Urteil darüber abgeben kann, inwieweit der Rückgriff auf Biomasse uns und die Dritte Welt nachhaltig aus der Bredouille einer allmählich versiegenden Energieversorgung (Erdöl, Erdgas) helfen kann. HANS MOHR

Ein Beitrag von:

  • Hans Mohr

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