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  • Schafskot 
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Auswahl an Biomasse-Materialien:

Was ist Biomasse?

Schon seit langer Zeit wird Biomasse (z.B. Holz) zur Energieerzeugung genutzt. Unter Biomasse sind alle Arten von Pflanzen, die auch speziell zur Energiegewinnung angebaut werden können, sowie pflanzliche und tierische Reststoffe zu verstehen. Daraus lassen sich feste, flüssige und gasförmige Energieträger gewinnen.

Der Kohlenstoffkreislauf

Pflanzen nehmen durch die Photosynthese Kohlenstoff auf, speichern es und wirken auf diese Weise als sogenannte Senken oder anders gesagt als CO2 - Speicher. Werden die Pflanzen verbrannt bzw. zersetzt
(z. B. Vergärung, Kompostierung) so wird dieser Kohlenstoff wieder an die Atmosphäre abgegeben. Aus der Atmosphäre entnehmen Pflanzen wiederum den Kohlenstoff, der Kreislauf beginnt neu. Bei der Verbrennung oder Zersetzung von Biomasse wird nur soviel Kohlenstoff freigesetzt, wie die Pflanzen vorher aufgenommen haben, daher gilt Biomasse bei der Verbrennung als "CO2-Neutral". Kohlenstoff ist nicht nur im Energieträger Biomasse, sondern auch in fossilen Energieträgern (Kohle, Öl, Erdgas) enthalten. Der entscheidende Unterschied zwischen beiden Energieträgern ist, dass der in fossilen Energieträgern enthaltene Kohlenstoff vor Millionen von Jahren der Atmosphäre und dem Kohlenstoffkreislauf entzogen und dauerhaft gespeichert wurde. Bei der Verbrennung wird er freigesetzt und bewirkt eine Erhöhung der Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Atmosphäre die zum Treibhauseffekt beiträgt.Der Begriff "CO2 - neutral" trifft bei der energetischen Nutzung von Biomasse häufig nur bedingt zu, da beim Anbau und der Bereitstellung von Biomasse sowie beim Betrieb von Bioenergieanlagen fossile Hilfsenergie genutzt wird.

Umwandlungsverfahren für Biomasse

Biomasse kann als trockene Biomasse (< 15% Wassergehalt) oder nasse Biomasse (> 15% Wassergehalt) zum Einsatz gelangen. Vielfach werden feste Bioenergieträger (z.B. Raps, Strauchschnitt, Biomüll) zur besseren Verwertung in Sekundärenergieträger umgewandelt wie flüssige (z. B. Rapsöl) oder gasförmige (Biogas). Dies geschieht durch thermochemische, physikalisch–chemische oder biochemische Umwandlungsverfahren.

Thermochemische Verfahren sind Verkohlung, Verflüssigung, Pyrolyse und Vergasung. Dabei werden die organischen Stoffe hauptsächlich unter dem Einfluss von Wärme (verschiedentlich auch durch zusätzlichen Druck) in feste, flüssige oder gasförmige Energieträger umgewandelt.

Bei der physikalisch–chemischen Umwandlung werden Öle und Fette durch Pressen oder Extraktion gewonnen. Bei der Erzeugung von Biodiesel z. B. ist eine Umesterung erforderlich, um das Öl den Eigenschaften konventionellen Dieselkraftstoffs weitgehend anzugleichen und in Dieselmotoren von handelsüblichen Kfz´s einzusetzen. Durch thermischen Vergasung von Biomasse kann Synthesegas gewonnen werden, dass zur Wasserstofferzeugung oder nach Verflüssigung (Fischer Tropsch-Verfahren) zu synthetischen Kraftstoffen (Sunfuel) aufbereitet werden kann.

Bei der biochemischen Umwandlung wird Biomasse mit Hilfe von Mikroorganismen in Sekundärenergieträger umgewandelt. In anäroben Verfahren (Vergärung) kann unter Sauerstoffabschluss Bio- bzw. Klärgas gewonnen werden. Die Kompostierung dagegen erfordert eine Luftsauerstoffzufuhr; dabei wird Wärme freigesetzt, die in der Regel nicht genutzt wird. Ein weiteres Verfahren ist die Alkoholgärung. Zucker-, Stärke- oder Zellulosehaltige organische Stoffe werden Mittels Hefe oder Bakterien zu Alkohol (Bioethanol) umgewandelt.

Die Vorteile von Biomasse zur Energiegewinnung

Im Photosynthese - Prozess wird, vereinfacht ausgedrückt, solare Strahlung mit Hilfe von Pflanzen in organische Materie umgewandelt. Biomasse stellt dadurch eine Form gespeicherter Sonnenenergie dar. Sie ist lagerfähig und nahezu permanent verfügbar. Biomasse bietet folgende Vorteile:

Die Abhängigkeit von Energieimporten (z.B. Erdöl und Erdgas, aber auch Kohle und Uran) wird vermindert und die Versorgungssicherheit erhöht. Bioenergieanlagen sollten in der Nähe von Biomasseanbaugebieten errichtet werden, weil dadurch längere Transporte und der damit zusammenhängenden höhere Energieaufwand entfällt.

Die energetische Nutzung von Biomasse anstelle fossilen Energieträgers trägt zur Minderung von CO2–Emissionen bei, ist somit ein aktiver Beitrag zum Klimaschutz und stärkt gleichzeitig die heimische Wirtschaft, insbesondere den ländlichen Raum. Land- und Forstwirtschaftliche Betriebe können zusätzliche Einnahmequellen erschließen. In Niedersachsen als Flächenland steht ein hohes Potenzial an Biomasse zur Verfügung. Die Technik zur energetischen Nutzung existiert heute schon und wird in Pilot- und Demonstrationsanlagen weiterentwickelt. Dies fördert die technische Innovation und neue Technologien. Bei der Verwertung von Reststoffen und Bioabfällen zur Wärme- und Strom- und Kraftstofferzeugung kann ein beinahe vollständiger Kreislauf zwischen Produktion sowie Verwertung und Entsorgung erreicht werden. Mit einer verbesserten Kreislaufwirtschaft wird auch der Austrag von Schadstoffen in und auf Böden vermindert.

Die Nachteile von Biomasse

Soziale, ethische und ökologische Aspekte dürfen beim Ausbau der Bioenergienutzung nicht außer Acht gelassen werden und auch nicht zu einer Verdrängung (Verteuerung) der Nahrungsmittelproduktion insbesondere in armen Ländern führen. Daneben wird die energetische Nutzung von Getreide (speziell die Verbrennung) aus ethischen Gründen intensiv diskutiert. Bei der Verbrennung fester Biomasse (z. B. Altholz) wird vermehrt das Treibhausgas Distickstoffoxid (N2O) ausgestoßen. Beim Biomasseanbau zur energetisch Nutzung sollte auf eine Düngung verzichtet werden, da bei der Herstellung wie auch Düngung ebenfalls Distickstoffoxid entweicht. Durch eine Zweiphasenbewirtschaftung (2 Ernten pro Jahr ohne Ausreifung der Feldfrüchte) könnten diese Probleme und auch Bodenerosionen vermieden werden.

Der Bioenergieanteil am Energieverbrauch

Nach der Energiebilanz des Pestel-Institutes in Hannover kam 1998 ca. 1,3 % des Primärverbrauches in Niedersachsen aus regenerativen Quellen, der Bioenergieanteil betrug 0,7 %. Die EU will den Anteil der regenerativen Energien am Primärenergieverbrauch von 6% 1998 auf auf 50 % im Jahre 2050 ausbauen, wobei der Biomasseanteil 2/3 davon (30 %) betragen soll. Auch die Bundesrepublik hat im Rahmen ihres nationalen Klimaschutzprogrammes beschlossen, den Anteil der Bioenergie auf 8 % im Jahre 2015 auszubauen. Das Land Niedersachsen als großes Agrarland unterstützt dabei die Absichten der EU und der Bundesregierung.

Biogasanlagen

Biogas ist ein Gasgemisch, das hauptsächlich aus Methan und Kohlenstoffdioxid besteht. Daneben enthält es Spuren anderer Gase, wie Schwefelwasserstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Durch anärobe Vergärung (Ausschluss von Sauerstoff) "verfault", feuchte Biomasse (z.B. Gülle, Mist aber auch Speisereste). In einem mehrstufigen Prozess werden die kohlenstoffhaltigen Verbindungen in der Biomasse in Methan und Kohlendioxid umgewandelt.Biogase haben verschiedenen Ursprung: Klärgase aus kommunalen Kläranlagen, Biogas aus der anaeroben Abwasserreinigung oder der Bioabfallvergärung sowie aus landwirtschaftlichen Reststoffen oder als Deponiegas aus Abfalldeponien.

Aufgrund seines guten Heizwertes (6.000 Kcal/m3 entsprechend 25.000 kJ/m3) wird Biogas energetisch zur Strom- und Wärmeerzeugung verwendet. Vor der Verbrennung zur Stromerzeugung in Verbrennungsmotoren von Blockheizkraftwerken bzw. kleinen Kraftwerken erfolgt eine Gasreinigung (Entschwefelung). Die Abwärme des Verbrennungsmotors wird in der Regel als Prozesswärme für den Fäulnisvorgang der Biogasherstellung genutzt, darüber hinaus anfallende Wärme kann, je nach Größe der Anlagen, zur Beheizung von kommunalen Einrichtungen, Wohnraum, Ställen, Gärtnereien oder zur vollständigen Trocknung der Gärreste und Herstellung von Ersatzbrennstoff usw. verwendet werden.

Biogas und Klimaschutz

Klimapolitisch werden zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen. Erstens wird vereitelt, dass Methan, das bei Zersetzungsprozessen von Biomasse entsteht, unkontrolliert in die Atmosphäre entweicht und zweitens wird dieses Methan energetisch genutzt. Im Vergleich mit den Brennstoffen Rohbraunkohle, Erdöl und Erdgas weist Biomasse Vorteile auf. So wird pro Kilowattstunde Strom aus Biomasse, weniger klimarelevantes Kohlenstoffdioxid in die Atmosphäre ausgestoßen als bei den fossilen Energieträgern.

Weitere Vorteile der Biogasnutzung sind die Einsparung fossiler Brennstoffe und der Einsatz von Vergärungsrückständen als Pflanzendünger. Es ist also möglich, die Äcker mit den Rückständen des Vergärungsprozesses zu düngen und somit die Emissionen bei der Herstellung von Düngern zu reduzieren. In Pilotprojekten wird die Aufbereitung von Vergärungsrückständen aus Biogasanlagen als Dünger erprobt werden. Damit wird gleichzeitig einer zu starken Austragung von Gülle entgegen gewirkt und es werden Kosten für die Entsorgung der Gülle eingespart. Die Nutzung von Biomasse verspricht gerade den Bereichen der Land- und Forstwirtschaft neue Märkte zu erschließen. Das Land Niedersachsen unterstützt den Bau und die Einrichtung von Pilotanlagen.

Die Möglichkeit zur vollständigen Verdampfung des Wassergehaltes von Gärresten aus Biogasanlagen ist mittlerweile (2012) möglich und bereits im Einsatz.

Weitere Biomassenutzungen

Verschiedene Formen fester Biomasse werden energetisch verwertet. Als Rohstoffe kommen speziell angebaute Pflanzen, z.B. schnell wachsende Hölzer und Energiegräser, aber auch biologische Reststoffe, z.B. Waldsturm- und Waldschwachholz, Überschußstroh, Restholz aus Industrie und Gewerbe in Frage, aber auch Bioabfälle, die nach einer Behandlung (z.B. Trocknung und / oder Pelletierung) einer Verbrennung oder thermischen Vergasung zugeführt werden.

In Verbrennungsanlagen wird Altholz energetisch verwertet, wenn diese Anlagen die hohen Emissionsstandards der 17. Bundesimmissionsschutz-Verordnung (17. BImSchV) einhalten. Ähnliche Nutzungsmöglichkeiten bestehen für Reststroh, die bisher allerdings kaum genutzt werden. Grund hierfür sind die bisher fehlende Anlagentechnik und die hohen Energieträgerkosten. Eine interessante Alternative könnte die Mitverbrennung von Stroh und Getreide in Holz - Heizungsanlagen sein. Wird Stroh alleine verbrannt, so entstehen bei der aktuell verfügbaren Technik hohe Staubemissionen bei der Verbrennung Holzhackschnitzeln oder Holzpellets, könnten die Emissionswerte für Staub eingehalten werden. Die Anlagengrößen reichen von Kleinstanlagen (< 15 KW) bis zu Großfeueranlagen (> 50 MW) wobei die Genehmigungsauflagen und –anforderungen von der Größe der Anlage abhängen.

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) sieht eine erhöhte Vergütung für eingespeisten Strom aus regenerativen Energiequellen und damit auch Biomasse vor.

Bereits 1998 wurde die durch das Niedersächsische Ministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten geförderte Fachinformationsstelle BioEnergieNiedersachsen (BEN) eingerichtet. Diese hat ihre Sitz bei der Fachhochschule Hildesheim/holzminden/göttingen, Fakultät Ressourcenmanagement, in Göttingen. Über den nebenstehenden Link können Sie sich über die Anwendungs- und Fördermöglichkeiten von Biogasanlagen näher informieren.

Quelle: Niedersächsisches Ministerium für Umwelt und Klimaschutz