Zukunftsfähige Bioenergie und nachhaltige Landnutzung

estrische Biosphäre durch Photosynthese jährlich
pro ha 0–55 t CO 2 (0–15 t C), die so genannte Nettoprimärproduktion
(Abb. 5.5-2). Jährlich werden so
weltweit durch Photosynthese insgesamt etwa 217 Gt
CO 2 (entsprechend 59 Gt C) in der Biomasse fixiert,
wovon der Mensch durch Ernte etwa 14 % (30 Gt
CO 2 bzw. 8 Gt C) wieder entnimmt (Haberl et al.,
2007). Dieser Kohlenstofffixierung durch die Photosynthese
steht allerdings eine fast ebenso hohe CO 2 -
Emission aus dem Abbau von Biomasse gegenüber,
womit die Netto CO 2 -Speicherung der terrestrischen
Biosphäre nur etwa 3,7 Gt CO 2 beträgt (entsprechend
1 Gt C), allerdings mit großen zwischenjährlichen
Schwankungen (WBGU, 2003b). Die Emissionen
aus der Nutzung fossiler Energieträger und
der Zementindustrie lagen im Jahr 2006 bei 8,4 Gt C
(Canadell et al., 2007). Der Vergleich dieser Zahlen
macht deutlich, dass eine veränderte durchschnittliche
Lebensdauer der Ernteprodukte durchaus einen
Einfluss auf den Kohlenstoffkreislauf und damit die
CO 2 -Konzentration der Atmosphäre haben kann.
Bei Biomasse, die zur Energieerzeugung genutzt
wird, wird der gespeicherte Kohlenstoff in der Regel
relativ zügig und unmittelbar wieder an die Atmosphäre
abgegeben – hier besteht der erhoffte Klimaschutz
also in der Substitution emissionsintensiverer
Energieträger (Kap. 7). Dagegen bleibt bei der
stofflichen Nutzung von Biomasse der Kohlenstoff
zunächst fixiert. Insbesondere Holzprodukte und
langlebige Bio-Kunststoffe sind hier zu erwähnen.
Ein Spezialfall der langfristigen Fixierung von Kohlenstoff
in Biomasse ist die „Black Carbon Sequestration“
(Kasten 5.5-2).
Nach Berechnungen von Pingoud (Pingoud, 2003,
zitiert in UNFCCC, 2003) nahm der global in Holz-
Kasten 5.5-2
Black Carbon Sequestration als
Klimaschutzoption
Seit einiger Zeit wird die Sequestrierung von Holzkohle
(„Black Carbon Sequestration“) als möglicher Beitrag
zum Klimaschutz diskutiert (z. B. Marris, 2006; Lehmann,
2007). Ausgangspunkt ist die Leistung der Photosynthese,
der Atmosphäre CO 2 zu entziehen und als Kohlenstoff
in der Biomasse zu speichern. Für die Biosequestrierung
wird zunächst Biomasse unter Ausschluss von Sauerstoff
erhitzt („Niedrigtemperaturpyrolyse“), wobei sowohl
Holzkohle als auch flüchtige organische Substanzen produziert
werden. Die flüchtigen Substanzen können aufbereitet
als Synthesegas zur Energiegewinnung genutzt werden,
während die Holzkohle zur Kohlenstoffsequestrierung in
Agrarböden eingebracht werden kann. Dort hat sie eine
relative hohe Lebensdauer, wie hoch genau, ist allerdings
Gegenstand der Forschung – Schätzungen rangieren zwischen
Jahrhunderten und Jahrtausenden (Lehmann, 2007).
Neben der langfristigen Speicherung des von den Pflanzen
Landnutzungsoptionen für den Klimaschutz 5.5
produkten gespeicherte Kohlenstoff zwischen 1960
und 2000 im Durchschnitt um 0,04 Gt C (entsprechend
0,15 Gt CO 2) pro Jahr zu, und stieg in diesem
Zeitraum von 1,5 Gt C (5,5 Gt CO 2 ) auf mehr als
3 Gt C (11 Gt CO 2 ). Allerdings entspricht dies weniger
als 1 % der kumulativen anthropogenen CO 2 -
Emissionen von ca. 264 GtC in diesem Zeitraum
(WRI, 2008).
Neben der direkten temporären Speicherung
von Kohlenstoff können Biomasseprodukte zusätzlich
emissionsintensive Materialien wie Beton, Stahl,
Aluminium und Kunststoffe ersetzen. Nach Na buurs
et al. (2007) kann etwa ein besonders hoher Klimaschutzeffekt
durch Holz erreicht werden, indem es
zunächst stofflich genutzt wird und dabei die Nutzung
von Beton substituiert, und nach Beendigung
dieser Nutzung energetisch verwandt wird. Eine Studie
von Reinhardt et al. (2007) untersucht die Auswirkungen
der Biomassenutzung in der chemischen
Industrie und kommt zu dem Schluss, dass die Substitution
fossiler Grundstoffe durch Biomasse bezogen
auf die Anbaufläche ähnlich viel Treibhausgasemissionen
vermeiden kann wie die energetische Nutzung
im Verkehr.
Die Diskussion macht deutlich, dass auch bei der
stofflichen Nutzung von Biomasse ernstzunehmende
Klimaschutzoptionen bestehen, die aber nicht immer
in Konkurrenz zur energetischen Nutzung stehen,
sondern teilweise im Sinne einer Kaskadennutzung
auch mit ihr kombiniert werden können.
aus der Atmosphäre aufgenommenen Kohlenstoffs im
Boden verbessert zudem die Holzkohle die Struktur und
die Fruchtbarkeit der Böden. Dieser Effekt ist von den
sehr fruchtbaren Terra-preta-Böden aus dem Amazonasbecken
bekannt (Denevan und Woods, 2004; Fowles, 2007).
Bei unterirdischer Deponierung der Holzkohle ließen sich
sogar noch längere Speicherzeiten erreichen, allerdings
ohne den positiven Einfluss auf die Bodenfruchtbarkeit.
Würde man die entstehende Holzkohle selbst energetisch
verwenden, könnten dadurch direkt fossile Energieträger
ersetzt werden. Nach Berechnungen von Lehmann
(2007) führt jedoch die Einbringung der Holzkohle in den
Boden zu einer 12–84 % höheren Emissionsreduktion als
die energetische Nutzung. Der Autor schätzt weiterhin,
dass die Sequestrierung der Holzkohle in Kombination mit
der energetischen Nutzung der bei der Pyrolyse entstehenden
Abgase ab einem CO 2 -Preis von 37 US-$ pro t rentabel
sein könnte. Bei der Bewertung dieser Klimaschutzoption
müssen allerdings mögliche Zielkonflikte berücksichtigt
werden, die sich aus dem steigenden Bedarf nach Energie
und organischen Rohstoffen ergeben.
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