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Neue Technologien zur Energiegewinnung

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Aus Pflanzen kann über thermo-chmische Konversionsverfahren Biodiesel gewonnen werden. Quelle: 123rf.com/Jonathan Vasata

Nach dem prognostizierten Ende des Erdöl-Zeitalters noch in diesem Jahrhundert drängen fast täglich Meldungen über neue Ansätze alternativer Technologien zur Energiegewinnung an die Öffentlichkeit. Weltweit wird an der industriellen Umsetzung innovativer Konzepte zu erneuerbaren Energien gearbeitet, die eine Sicherung des weltweiten Energiebedarfs angesichts hoher Ölpreise, wachsender Energiebedürfnisse bei gleichzeitig sinkenden Reserven gewährleisten sowie eine Bremsung des Klimawandels beschleunigen soll. Die Biotechnologie ist dabei ein Weg, zur Entwicklung optimierter Verfahren der Gewinnung von Biokraftstoffen beizutragen.

Bedeutung der Biomasse für den Verkehrsbereich

Herkömmliche Kraftstoffe wie Diesel oder Benzin werden derzeit noch hauptsächlich aus den fossilen Rohstoffen Erdöl, Erdgas und Kohle gewonnen. Allein ein Drittel des fossilen Erdöls landet so in der EU in Autotanks. Damit hat die Biomasse als einziger erneuerbarer Energieträger im Verkehrsbereich größere Bedeutung. In Deutschland werden über 80% des gesamten primären Energieverbrauchs (14.500 Petajoule) durch fossile Energieträger und Kernenergie abgedeckt. 

Förderung von Bioenergie für Kraftstoffe 

Nach Angaben des Bundeswirtschaftministeriums (BMWi) zeigten die privaten Haushalte und der Verkehr mit jeweils knapp 29% den höchsten Endenergieverbrauch, gefolgt von Industrie (26,8%) und Gewerbe, Handel und Dienstleistungen (15,8%). Im Jahr 2006 setzte sich der Primärkraftstoffverbrauch in Deutschland nach Angaben des Bundesumweltministeriums und der Fachagentur für Nachhaltige Rohstoffe (FNR) zu 52,3% aus Diesel-, 41,3% Ottokraftstoff und 6.3% Biokraftstoff zusammen. Der Biokraftstoff wurde dabei 2006 vor allem von Biodiesel aus Rapsöl (61,6%) abgedeckt, gefolgt von reinem Pflanzenöl (26,6%) und Bioethanol (11,8%).

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Raps ist die wichtigste Energiepflanze in Deutschland und wird zur Produktion von Biodiesel verwendet.Quelle: Europäische Kommission, 2006

Raps ist die wichtigste Energiepflanze in Deutschland. Quelle: Europäische Kommission, 2006
In Europa ist eine Bioethanolbeimischung zu normalem Kraftstoff von bis zu 5% erlaubt und soll bis zum Jahr 2010 in allen EU-Ländern als Pflichtbeimischung erreicht werden. Seit 2007 gilt in Deutschland eine Beimischungspflicht von Biotreibstoffen, die eine Beimischungsquote von 1,2% für Benzin und 4,4% für Diesel vorsieht und bis 2010 insgesamt mindestens 6,75% betragen soll. Neben der festgelegten Beimischquote gilt gleichzeitig eine Steuerbefreiung für reine Biokraftstoffe bis zum Jahr 2009, die Besteuerung von Beimischungen wird schrittweise angehoben. Deutschland ist zur Zeit Europas größter Biodiesel-Markt und war 2006 mit 3,5 Millionen Tonnen weltweit auch der größte Biodieselhersteller, womit das EU-weite vorgesehene Mengenziel im Jahr 2010 von 5,75% für den Dieselkraftstoffverbrauch bereits erreicht wurde. Bereits 2005 wurden in Deutschland ca. 3% des gesamten Kraftstoffverbrauches allein mit Rapsdiesel gedeckt.

Energiepflanzen bilden wichtigsten Rohstoff für Biotreibstoffe

Dominiert wird die weltweite Herstellung von Biotreibstoffen derzeit durch den Anbau von so genannten Energiepflanzen wie Raps, Mais oder Zuckerrohr, die mit ihren stark öl- oder zuckerhaltige Pflanzenteilen die wirtschaftlich wichtigste Rohstoffquelle für die Herstellung von Biodiesel und Bioethanol bilden. In Deutschland erreichte der Energiepflanzenanbau durch das novellierte Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) 2004 und die Steuerbefreiung beigemischter Biokraftstoffe einen enormen Wachstumsschub. Nach einer Anbauschätzung der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV), nutzten die deutschen Landwirte 2007 mit gut zwei Millionen Hektar (ha) 17% der insgesamt 12 Mio ha umfassenden Ackerfläche in Deutschland für den Anbau von Energie- und Industriepflanzen.

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Quelle: Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR)

Quelle: Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR), 2007

Wichtigste Energiepflanze ist dabei Raps, gefolgt von Mais, Getreide und Zucker für Biogasanlagen und die Bioethanolproduktion. In Deutschland werden vor allem Weizen, Roggen und Zuckerrüben für die Produktion von Bioethanol genutzt. Insgesamt verfügt Deutschland momentan über eine jährliche Produktionskapazität von schätzungsweise 485.000 Tonnen und ist damit führend in der EU. Im Vergleich dazu wurden im Jahr 2005 weltweit 36 Mio Tonnen Ethanol produziert, über 70% der Bioethanolproduktion stammte aus Brasilien und den USA. Schwerpunkte der deutschen Bioethanolproduktion liegen mit den Firmen NBE, CropEnergies und MPE in den neuen Bundesländern. Da verschiedene Studien dem Energiepflanzenanbau große Wachstumspotentiale bescheinigen, fördert das BMELV über die FNR seit 2004 mit rund 13,5 Mio. € rund 50 Projekte, die neue Konzepte für eine nachhaltige Rohstoff- und Energiebereitstellung beinhalten.

Agrarflächen zur Biotreibstoffherstellung sind begrenzt

Auch wenn, wie Analysten der FNR schätzen, der Kraftstoffverbrauch in Deutschland von 53 Millionen Tonnen im Jahr 2005 auf 44 Millionen Tonnen im Jahr 2020 sinken wird, bleibt die Menge der in Deutschland erzeugbaren Biomasse jedoch begrenzt, als dass sie damit den gesamten deutschen Kraftstoffverbrauch decken könnte. Schätzungen des FNR gehen davon aus, dass bis 2020 eine Ausweitung der landwirtschaftlichen Nutzflächen auf 3,5-4 Mio. ha für die Erzeugung von Biomasse möglich ist, ohne in Konkurrenz mit der Nahrungs- und Futtermittelproduktion zu stehen. Unter Berücksichtigung der verfügbaren Biokonversionstechniken und vorhandenen Biomassepotentiale ergibt sich für Deutschland ein theoretisches Bioethanolpotential von ca. 6,3 Mio Tonnen Rohöläquivalent, mit dem 29% des derzeitigen Ottokraftstoffverbrauchs substituiert werden könnte (UFOP, 2006). Für die Biodieselproduktion sehen Experten eine Kapazität von fünf Mio Tonnen, 2007 werden nach Angaben der UFOP voraussichtlich drei Mio Tonnen Biodiesel in Deutschland umgesetzt.
Um die Direktive der EU zu erfüllen, die vorsieht, dass Biodiesel 6,75% des gesamten Treibstoffbedarfs bis zum Jahr 2010 ausmacht, würden EU-weit mindestens 11 Mio Tonnen Biodiesel benötigt. 2004 wurden in der EU insgesamt acht Mio Tonnen Biodiesel produziert (UFOP, 2006). Damit gelten die landwirtschaftlichen Ressourcen der europäischen Union als nahezu ausgeschöpft. Der EU-weite Beimischungszwang führt somit unweigerlich zu einem Anstieg der Importe pflanzlicher Öle und von Biodiesel.

 

Hintergrund

Umfangreiche Informationen zum Thema Biokraftstoff gibt es bei folgenden Organisationen:

Europäische Technologieplattform Biotreibstoffe: www.biofuelstp.eu
Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR): www.fnr.de
Landwirtschaftliche Biokraftstoffe e.V.: www.lab-biokraftstoffe.de

Downloads

A Look Back at the US Department of Energy's Aquatic Species Program - Biodiesel from Algae

US Department of Energy's Office of Fuels Development, 1998 Download PDF (3,6 MB)

Enerneuerbare Energien: Innovationen für die Zukunft

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, April 2006 Download PDF (6,4 MB)

Erneuerbare Enegien kompakt: Ergebnisse systemanalytischer Studien

Institut für Energie- und Umweltforschung (IFEU) im Auftrag des BMU, Mai 2007 Download PDF (1,6 MB)

Kraftstoff, Strom und Wärm aus Stroh und Waldrestholz

Forschungszentrum Karlsruhe, 2007 Download PDF (3 MB)