Mehr aus einer Pflanze: Nachhaltige Nutzung

In Deutschland leisten die nachwachsenden Rohstoffe einen entscheidenden Beitrag für den Strukturwandel von einer erdöl- zu einer stärker biobasierten Industrie mit Chancen für Wachstum, Innovationen und Beschäftigung. Vor allem technisch bringt dieser Wandel große Herausforderungen mit sich.

Jedes Jahr entstehen auf der Erde Milliarden von Tonnen Biomasse durch den natürlichen Vorgang der Fotosynthese. Nur ein Bruchteil davon wird bisher zielgerichtet als Rohstoff für z. B. die Chemische Industrie oder als Baumaterial eingesetzt. Zudem gewinnen und verarbeiten heutige Industrieanlagen nur bestimmte Bestandteile von Industriepflanzen wie Zucker, Stärke, Proteine oder Pflanzenöle. Die entstehenden Nebenprodukte werden bisher selten innovativ genutzt oder werden als Abfall abgeschieden.

Mit neuen Technologien könnte das Rohstoffreservoir der Natur besser genutzt und Biomasse in größerem Umfang verwendet werden – im Sinne einer Kreislaufwirtschaft ohne oder mit nur sehr geringem Abfallaufkommen. Dazu werden zwei wegweisende Verfahrens- und Nutzungskonzepte in der Entwicklung verfolgt: das der Koppelproduktion mit dem Einsatz von so genannten Bioraffinerien und das der Nutzungskaskaden, mit dem energetische und stoffliche Nutzungen zu natürlichen Wertschöpfungsallianzen zusammenwachsen sollen.

Wertschöpfungsketten durch Koppelproduktion vertiefen

Politik, Wirtschaft und Wissenschaft setzen hohe Erwartungen in die Koppelproduktion mittels der Bioraffinerie-Technologie als zentralen Baustein der künftigen biobasierten Wirtschaft. Mit Bioraffineriekonzepten sollen möglichst alle Bestandteile nachwachsender Rohstoffe stofflich verwendet und damit Grundlagen für Chemikalien und Werkstoffe oder Energie geliefert werden. Gemeinsam mit dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) in der Vergangenheit Pilot- und Demonstrationsanlagen auf den Weg gebracht.

Grafik des Ablaufes Biobasierte Wirtschaft -  Funktionsweise einer Lignocellulose-Bioraffinerie
Biobasierte Wirtschaft - Wie aus Holz biobasierte Produkte entstehen (Klick auf das Bild zur interaktiven Grafik) © BMEL

Ein herausragendes Projekt ist das im Oktober 2012 eröffnete Chemisch-Biotechnologische-Prozesszentrum im sachsen-anhaltinischen Leuna, das zusammen mit themenbegleitenden Forschungsvorhaben des BMEL mit 8,5 Millionen Euro gefördert wurde. Das Forschungszentrum soll die Lücke zwischen der Grundlagenforschung und der Einführung in die Industrie endgültig schließen. Dazu nutzt das Zentrum Holz und Abfälle aus der Holz verarbeitenden Industrie der Region sowie andere Reststoffe wie zum Beispiel Stroh. Ähnlich wie in konventionellen Ölraffinerien, wo das Erdöl in verschiedene Fraktionen aufgespaltet wird, löst die Bioraffinerie u.a. durch biotechnologische Verfahren alle wertvollen Inhaltsstoffe wie die begehrte Cellulose sowie bislang nicht oder schlecht verwertbare Pflanzenteile wie Lignin aus dem Holz heraus. So können künftig Grundstoffe für die Chemieindustrie gewonnen werden. Die übrigbleibenden Stoffe werden für die Erzeugung von Bioenergie genutzt. Dieses Bioraffineriekonzept soll so letztlich eine vollständige stoffliche Verwertung von Biomasse verwirklichen.

Wertschöpfungsketten durch Nutzungskaskaden vertiefen

Neben dem Bioraffinerie-Ansatz sind weitere integrierte Konzepte der energetischen und stofflichen Nutzung zur Steigerung der Wertschöpfung gefragt. So genannte Nutzungskaskaden sind besonders Erfolg versprechend. Beispielsweise erlebt derzeit Holz als Baustoff für Häuser eine Renaissance. In ihm gebundenes Kohlenstoffdioxid (CO2) wird für Jahrzehnte gespeichert. Zudem ersetzt es energieaufwendig hergestellte Stoffe wie Stahl, Mörtel und Beton. Nach dem Rückbau kann das Holz Verwendung in Pappe oder Spanplatten finden, bevor es im letzten Schritt verfeuert wird. Ebenso können Nebenprodukte der energetischen Nutzungspfade stofflich genutzt werden: Bei der Produktion von Biogas bleibt Cellulose als Reststoff zurück, die wiederum als Rohstoff für Dämmmaterial oder Papier genutzt werden kann. Und beide Produkte lassen sich recyceln. Die energetische Nutzung kommt somit erst am Ende des Produktlebenszyklus in Betracht.

Ökologische und ökonomische Vorteile

Nutzungskaskaden zielen auf die mehrfache Nutzung desselben Rohstoffs ab, bevor eine energetische Nutzung folgen kann. Dieser Ansatz schont in erster Linie Ressourcen. Am Beispiel Holz wird deutlich, wie der heute intensiv bewirtschaftete Wald entlastet und CO2-Ausstoß vorerst vermieden werden kann. Das beeinflusst die Ökobilanz von Holz, die alle Umweltauswirkungen von der Rohstoffgewinnung über die Herstellung, den Verkauf und Gebrauch des Produktes bis hin zu seiner Entsorgung erfasst. Die Ökobilanz spielt als transparentes Entscheidungs- und Vergleichsinstrument für Produzenten und Konsumenten eine zunehmende Rolle. Außerdem wird durch die Koppelproduktion mittels Bioraffinerien die Wertschöpfungskette verlängert. Das sichert Arbeitsplätze und motiviert zu weiteren Innovationen. Eine mit Mitteln des BMEL geförderte Untersuchung bewertete die mit der Kaskadennutzung einhergehenden Effekte auf Arbeitsplätze in Industrie und Landwirtschaft als positiv. 1,4 Millionen Beschäftigte der Forst- und Landwirtschaft, der Chemieindustrie sowie der Holz- und Möbelindustrie profitieren direkt oder indirekt von der stofflichen Nutzung nachwachsender Rohstoffe.

Innovationsklima durch vorausschauende Politik

Die Erschließung von Zukunftsmärkten und der gesellschaftlichen Chancen einer biobasierten Wirtschaft sind Aufgaben der Wirtschaft und der Politik, die die Rahmenbedingungen für das Innovationsverhalten von Wirtschaft und Gesellschaft gestaltet. Das BMEL unterstützt deshalb die Verbreitungvon biobasierten Produkten und daran gekoppelten Verfahren. Adressaten der Kommunikation sind neben Verbraucherinnen und Verbrauchern Akteure aus Wirtschaft und Politik sowie Vertreter der öffentlichen Hand. Denn gerade auch Bund, Länder und Kommunen sind aufgefordert, ihre Marktmacht zu nutzen, um im Sinne einer nachhaltigen Beschaffung die Marktdurchdringung mit vorteilhaften biobasierten Produkten und Dienstleistungen zu verbessern.

Nachhaltigkeitsstandards für nachwachsende Rohstoffe

Die Notwendigkeit von Nachhaltigkeitsstandards spielt gerade für die Nutzung nachwachsender Rohstoffe eine große Rolle. Trotz des kontinuierlichen Ausbaus von nachwachsenden Rohstoffen für stoffliche Nutzungen ist auch Deutschland weiterhin auf Importe angewiesen. Das gilt vor allem für Pflanzenöle wie Palm-, Kokos- oder Sojaöl sowie für Naturkautschuk, Baumwolle und Maisstärke. Allein für die Chemieindustrie werden enorme Mengen quer über den Globus transportiert: Von 3,5 Millionen Tonnen stofflich genutzter Biomasse im Jahre 2018 wurden allein 2,1 Millionen Tonnen importiert.

Die gesellschaftliche Diskussion um ökologische und soziale Probleme in exportierenden Entwicklungs- und Schwellenländern macht deutlich, wie wichtig das Thema Nachhaltigkeit auch bei importierten Rohstoffen ist. Die Bundesregierung und das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) setzen sich daher für verbindliche internationale Standards und Zertifizierungssysteme ein. Die Einführung wirksamer Richtlinien für den globalen Agrar- und Forstsektor ist jedoch eine Herkulesaufgabe, die nicht von heute auf morgen bewerkstelligt werden kann.

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