Die Energie kommt zum Schluss – Kaskadennutzung als Möglichkeit zur Erhöhung der Ressourceneffizienz

Nachwachsende Rohstoffe, allen voran Biomasse, werden für die Energiewirtschaft immer wichtiger. Gerade weil Biomasse flexibel und nachfrageorientiert als erneuerbare Energiequelle eingesetzt werden kann, gewinnt sie immer mehr an Bedeutung.

Was bei aller Euphorie für regenerative Energieträger ab und an etwas vergessen wird, ist, dass auch die stoffliche als auch landwirtschaftliche Verwertung von Biomasse für eine Vielzahl von Branchen von Interesse ist. Dadurch entstehen zwangsläufig Nutzungskonkurrenzen. Biomasse ist zwar ein nachwachsender Rohstoff, allerdings ist sie nicht unendlich verfügbar.

Es trivial, doch die Erde stellt nur begrenzt Fläche für Wälder und Felder zur Verfügung. Das führt dazu, dass auch mit der Biomasse klug gewirtschaftet werden muss. Eine Möglichkeit, die Ressourceneffizienz in diesem Bereich zu erhöhen, bietet die Kaskadennutzung.

Steigerung der Ressourceneffizienz und Optimierung der Flächennutzung

Viele kennen die kritischen Diskussionen im Zusammenhang mit dem Energiepflanzenanbau. Genau bei dieser Vorgehensweise haben sich die Nutzungskonkurrenzen, insbesondere mit der Lebensmittelindustrie, offenbart.

Durch die Nutzung ganzer Landstriche ausschließlich für den Energiepflanzenanbau, fühlten sich viele Landwirte ungerecht behandelt, da deren Hauptabsatz in der Lebensmittelindustrie oder der stofflichen Verarbeitung des Rohstoffs Biomasse lag. Noch heute wird der Energiepflanzenanbau, auch im Sinne seiner ökologischen Verträglichkeit, sehr kritisch betrachtet.

Mit einer Kaskadennutzung versucht man die Sektoren, welche an einer Verwertung von Biomasse interessiert sind, zu verbinden. Einfach ausgedrückt betrifft dies den Material- und den Energiesektor, wobei hierbei eine Vielzahl an Unteraufteilungen möglich sind.

Bei der Kaskadennutzung schaltet man die stoffliche und energetische Nutzung eines Rohstoffs hintereinander, das heißt zuerst wird beispielsweise ein Holzstuhl produziert, welcher erst nach Ablauf seiner Nutzungsdauer zu Heizpellets verarbeitet wird und so einer energetischen Nutzung, beispielsweise in einem Blockheizkraftwerk, nachkommt. Damit reduziert man sowohl die Flächennutzung und steigert die Ressourceneffizienz.

Es gibt noch viel zu Erforschen

Aktuell steckt die Erforschung der Potentiale einer Kaskadennutzung noch weitgehend in den Kinderschuhen. So schrieb beispielsweise, dass Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH in einem 2009 veröffentlichten Paper: „Die Ansatzpunkte für Nutzungskaskaden sind vielfältig. Ob und inwieweit derartige Konzepte tragen, wie hoch deren Potenzial ist, welche Voraussetzungen für die Umsetzung zu erfüllen sind, ist aber noch nicht ausreichend untersucht.“

Aber nicht nur im wissenschaftlichen Bereich wird das Thema Kaskadennutzung an Bedeutung gewinnen, sowohl für den Energiesektor, der Landwirtschaft, der Chemieindustrie und der verarbeitenden Industrie wird ein erhebliches Marktwachstum im Bereich von Biomasseanwendungen erwartet. Wie bereits erwähnt, fußt die Kaskadennutzung vor allem darauf, die begrenzte Fläche zum Biomasseanbau möglichst effizient zu nutzen. Die begrenzte Fläche führt zwangsläufig zu Potentialbegrenzungen, die durch neue Nutzungsformen, wie dem Energiepflanzenanbau, noch verstärkt wird.

Biomasse perfekter Stoff für die Kaskadennutzung

Biomasse eignet sich durch seine vielfältigen Nutzungsmöglichkeiten perfekt als Rohstoff für die Kaskadennutzung. Viele Branchen haben mittlerweile den hohen Wert von Biomasse erkannt und wollen sich diesen daher zu Nutze machen. Beispielhaft für die Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen, insbesondere Biomasse, im Rahmen der Erzeugung eines stofflichen Endprodukts sind beispielweise Dämmstoffe, Papier oder Kosmetik.

Eine beispielhafte Produktionskette setzt sich beispielsweise wie folgt zusammen: Aus Ölpflanzen werden pflanzliche Fette und Öle gewonnen, die durch ein sogenanntes Thermo-katalytisches Verfahren zu Waschmitteln verarbeitet werden. Dieser Prozess ist allerdings nur ein sehr vereinfachtes Beispiel aus einer Vielzahl unterschiedlichster Umwandlungs- und Veredelungsprozesse für nachwachsende Rohstoffe.

Platz ist da, nur muss er sinnvoll genutzt werden

Zum Anbau von Biomasse stehen in Deutschland etwa 27 Millionen Hektar land- und forstwirtschaftliche Fläche zur Verfügung. Damit ist ausreichend Fläche vorhanden, wobei die Aufteilung zwischen der Nahrungs- und Futtermittelindustrie sowie der stofflichen und energetischen  Nutzung gut bedacht sein sollte.

Die landwirtschaftlichen Flächen werden heute überwiegend für die Nahrungs- und Futtermittelindustrie genutzt und die Forstflächen für die stoffliche Industrie. Die Nutzung von Fläche für den Energiepflanzenanbau begrenzt sich insbesondere auf die landwirtschaftlichen Flächen, wobei es auch Kurzumtriebsplantagen gibt, die ausschließlich energetisch genutzt werden und daher passenderweise Energiewälder genannt werden.

Bedarf wird weiter zunehmen

Neben den eigentlichen Flächen die Deutschland zum Anbau von nachwachsenden Rohstoffen zur Verfügung stehen, gibt es auch deutsche Firmen, welche Flächen im Ausland nutzen. Szenarien gehen davon aus, dass durch den steigenden Bedarf an Biomaterialien und Bioenergie Deutschlands Belegungsanteil an ausländischen Feldern zunehmen wird.

Durch das Abholzen großer Flächen tropischer Wälder und der anschließende Import der Biomasse nach Deutschland werden hohe Mengen an Treibhausgas freigesetzt, was dazu führt, dass die inländischen Bemühungen zur Reduktion der Treibhausgasemissionen beinahe nichtig gemacht werden. Auch hier zeigt sich, weshalb die Kaskadennutzung aktuell als sehr vielversprechend und sinnvoll angesehen wird.

Erst stofflich, dann energetisch

Grundsätzlich läuft die Sequenz der Kaskadennutzung immer entsprechend eines Prinzips ab. Zuerst wird der pflanzliche Rohstoff stofflich genutzt und anschließend in Energie umgewandelt. Die Kaskadennutzung unterscheidet sich demnach auch von der Produktion von Neben- und Koppelprodukten parallel zum eigentlichen Hauptprodukt sowie der Parallelnutzung von pflanzlichen Produkten sowohl stofflich als auch energetisch. Bevor der Rohstoff energetisch verwertet wird, kann er auch Mehrfach stofflich genutzt werden, zum Beispiel durch Wiederverwendung, Re- oder Upcycling.

Kaskadennutzung wird an Wichtigkeit gewinnen

Grundsätzlich lässt sich festhalten, dass das Prinzip der sequentiellen stofflichen Mehrfachnutzung eines nachwachsenden Rohstoffs bis zu seiner Verwertung als Energieträger künftig an Bedeutung gewinnen wird. Die Emissionsvorteile von stofflicher Nutzung des nachwachsenden Rohstoffs sowie der energetischen Nutzung im Vergleich zu konventionellen Materialien, können so gemeinsam nutzbar gemacht werden.

Daneben sind eine optimierte Flächennutzung und eine Erhöhung der Ressourceneffizienz möglich. Zusätzlich ergeben sich auch Kostenvorteile für Unternehmen, beispielsweise durch verringerte Rohstoffkosten, Entsorgungsgebühren oder Transportkosten. Für den ländlichen Raum und dessen Wirtschaftsstruktur ist die Kaskadennutzung von besonderer Relevanz, da auf dem Land die nachwachsenden Rohstoffe angebaut werden. Hier bieten sich diverse Chancen für ländliche Kommunen und Unternehmen.

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