Natürliche und anthropogene Einflüsse auf die Kohlenstoffvorräte in Böden

 

1.3 Nachwachsende Rohstoffe und Energiepflanzen

 

Inhalt des Kapitels

1. Nachwachsende Rohstoffe

2. Demonstrationsanlage Nachwachsende Rohstoffe - Energiepflanzen Berlin-Dahlem

 

1. Nachwachsende Rohstoffe

Unter nachwachsenden Rohstoffen versteht man alle biogenen Stoffe aus verschiedenen pflanzlichen oder tierischen Quellen, die nicht als Futter- oder Nahrungsmittel eingesetzt werden, sondern einer energetischen oder stofflichen Nutzung zugeführt werden, wie beispielsweise Fette, Öle, Cellulose, Stärke und Zucker. Die Bezeichnung "Nachwachsende Rohstoffe" entstand aufgrund der steigenden fossilen Rohstoffpreise in der Erdölkrise von 1973 und 1979 und dem somit steigenden Bedarf an alternativen Rohstoffen. Aus technischen und wirtschaftlichen Gründen und aufgrund des unerwartet niedrigen Ölpreisanstiegs konnten sich die nachwachsenden Rohstoffe im Chemie-, Energie- und Treibstoffbereich allerdings bisher nicht gegenüber konventionellen fossilen Rohstoffen durchsetzen.

Kategorien und Arten nachwachsender Rohstoffe

(Quelle: Müller-Sämann et al. 2003, veränderte Darstellung)

Seit Beginn der 1990er Jahre werden in den nachwachsenden Rohstoffen auch zunehmend die Potentiale zur Reduzierung von Umweltbelastungen und einem produktiven Klima-, Umwelt- und Ressourcenschutz erkannt. Der Anbau nachwachsender Rohstoffe bildet somit zunehmend auch einen „Bestandteil einer umfassenden Strategie für eine zukunftsfähige nachhaltige Entwicklung der Landwirtschaft und der Volkswirtschaft insgesamt“ (Zitat Müller-Sämann et al. 2003, S. 3). Allerdings muss in diesem Zusammenhang beachtet werden, dass ein Anbau von nachwachsenden Rohstoffen in Form von Energiepflanzen im Sinne der Nachhaltigkeit auf entwässerten Moorflächen meist nicht zu befürworten ist, da sich die dabei freigesetzte Energie meist über Jahrzehnte bis Jahrhunderte akkumuliert hat.

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2. Demonstrationsanlage Nachwachsende Rohstoffe - Energiepflanzen in Berlin-Dahlem

In Berlin-Dahlem unterhält die Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät der Humboldt-Universität zu Berlin eine Demonstrationsanlage zur Untersuchung von Energiepflanzen. Die Lage des Versuchssegmentes ist auf der folgenden Abbildung dargestellt:

 

Übersichtsdarstellung der Demonstrationsanlage "Nachwachsende Rohstoffe - Energiepflanzen" in Berlin-Dahlem

(Quelle: Google Earth 2009, veränderte Darstellung)

 

Die Weiden und Pappeln auf dem westnordwestlichen Teilschlag werden alle zwei Jahre im Winter geerntet. Für die einjährigen Ackerkulturen des ostsüdöstlichen Teilschlages erfolgt jährlich ein Landwechsel, indem auf der ehemaligen Maisfläche Hirse angebaut wird und umgekehrt. Ab 2012 steht der Mais im inneren Teil des Schlages. Der Versuchsplan der Demonstrationsanlage ist auf der folgenden Abbildung dargestellt:

 

Versuchsplan der Demonstrationsanlage "Nachwachsende Rohstoffe - Energiepflanzen" in Berlin-Dahlem

(Quelle: LGF 2011, gedrehte Darstellung)

 

1. Anbausystem Kurzumtriebsplantage (KU): 3 Pappel- , 3 Weidenarten

Normal sind Umtriebszeiten von drei bis fünf Jahren und es werden etwa 150 dt ha-1 TS pro Jahr produziert. Die Demonstrationsanlage in Berlin-Dahlem wird wegen der nicht zur Verfügung stehenden Erntetechnik allerdings nur jedes zweite Jahr geerntet und erzielt daher nur etwa 130 dt ha-1 TS.

 

2. Anabausystem Acker / einjährige Kulturen: fünf Hirsesorten und drei Silomaissorten bzw. -hybride

Für die Biogasproduktion werden Hirse und Silomais siliert und in Biogasanlagen vergoren. Das entstehende Biogas wird anschließend in Elektroenergie umgewandelt. Die dabei freigesetzte Wärme wird zum Heizen und für andere Zwecke verwendet. Zur Einspeisung in das Erdgasnetz müsste das produzierte Biogas zunächst gereinigt werden. Dies ist aus energetischer Sicht eine gute Lösung, die zurzeit allerdings erst begrenzt zum Einsatz kommt.

Silomais ist in der Biogaserzeugung die dominierende Kultur und wurde in Deutschland im Jahr 2010 zu diesem Zweck auf über 1 Mio. ha angebaut. Die erheblichen jährlichen Ertragsschwankungen liegen etwa zwischen 100 und 150 dt ha-1 TM und können auf klimatische Veränderungen zurückgeführt werden. Aus diesem Grund werden seit längerem Möglichkeiten des Einsatzes von verschiedenen Hirsearten für diese Zwecke erforscht. Die Vorteile von Hirse gegenüber Mais liegen in der größeren Trockenheitstoleranz und der Entschärfung der zunehmenden phytosanitären Probleme aufgrund der zum Teil hohen Maiskonzentrationen. Momentan ist der Mais noch die ertragreichste Fruchtart, doch die Züchtungsanstrengungen mit Hirse zeigen bereits Erfolge. Hirse kann zudem auch zur Herstellung von Bioethanol verwendet werden. Versuche am Standort Berlin-Dahlem konnten mit der Hirsesorte Bovital ein Potential von bis zu 2720 l Ethanol pro ha belegen.

 

Film zur Demonstrationsanlage "Nachwachsenden Rohstoffen und Energiepflanzen" in Berlin-Dahlem

Manueller Download des Videos (Quelle: Thelemann 2012)

 

Pappeln und Weiden werden angebaut, da es sich hierbei um sehr schnell wachsende Bäume handelt, die Kohlenstoffdioxid sehr schnell in Biomasse umwandeln. Zudem wachsen sie auch auf schadstoffbelasteten Böden, entziehen diesen dabei die Schadstoffe und reinigen sie somit. Gegenüber einjährigen Kulturpflanzen wird der Boden weniger gestört, hat eine längere Bodenruhe und es kommen weniger Dünge- und Pflanzenschutzmittel zum Einsatz. 

Darüber hinaus wachsen auf zwei Parzellenden der Demonstrationsanlage Dauerkulturen, Miscanthus und durchwachsende Silphie. Miskanthus (Chinaschilf) wird jeweils im Winter geerntet. Auf vergleichbaren Standorten kann mit 150 dt ha-1 TS Jahresertrag gerechnet werden. Miskanthus wird auch stofflich genutzt, beispielsweise für Dämmplatten in der Baustoffindustrie. Die durchwachsende Silphie (Silphium perfoliatum L.) ist eine Heilpflanze. Ihre Anwendung als Rohstoff zur Biogasgewinnung befindet sich gegenwärtig in der Untersuchungsphase. Hierfür eignet sich diese Pflanze vor allem aufgrund ihrer geringen Standortansprüche.

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Literatur:

Hübner, W. (2011): Informationspapier zur Demonstrationsanlage "Nachwachsende Rohstoffe - Energiepflanzen" der LGF der Humboldt-Univerität zu Berlin, unveröffentlicht.

Müller-Sämann, K.-M.; Reinhardt, G.; Vetter, R.; Gärtner, S. (2003): Nachwachsende Rohstoffe in Baden-Württemberg: Identifizierung vorteilhafter Produktlinien zur stofflichen Nutzung unter besonderer Berücksichtigung umweltgerechter Anbauverfahren - Forschungsbericht FZKA-BWPLUS, Baden-Württemberg. (http://hikwww10.fzk.de/berichte/SBer/BWA20002SBer.pdf) [eingesehen am 09.01.2012]

Zoebelein, H. (1992): Nachwachsende Rohstoffe - Nachholbedarf bei der Grundlagenforschung. In: Zoebelein, H. (1992): Chemie in unserer Zeit - Volume 26, Issue 1, S. 27–34. (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ciuz.19920260108/pdf) [eingesehen am 09.01.2012]