Fahrt ins Blaue mit grünem Treibstoff
Kraftstoff aus Biomasse erobert den Markt - aber nur vorübergehend.
Annette Ryser
Schwindende Erdölvorräte und der damit verbundene steigende Ölpreis machen Alternativen zu Energiegewinnung aus Erdöl und Erdgas unabdingbar. Bei der Wärme– und Stromproduktion gibt es heute schon zahlreiche Möglichkeiten, sich von fossilen Energieträgern zu lösen. Im Bereich der Mobilität hingegen sind Solarfahrzeuge und Elektromobile, die mit Strom aus erneuerbaren Energien fahren noch eine Seltenheit – effiziente Energiespeicherung ist bisher kaum konkurrenzfähig, Fahrzeuge mit uneffizienten Akkumulatoren bringen ihre Fahrgäste nicht sehr weit. Ein Tank voller Treibstoff ist deshalb nach wie vor das Ideal.
Immer mehr an Auftrieb erfährt jetzt die Idee, die in der Biomasse gespeicherte Sonnenenergie als Kraftstoff nutzbar zu machen. In Brasilien und den USA schon weit verbreitet sind diese Biokraftstoffe nun deshalb auch in Europa im Kommen. Viele Schweden fahren mit der Kraft aus Bioethanol - bis 2020 will man sich hier vom Erdöl unabhängig gemacht haben -; Österreich will bis 2013 dank einem neuen Markteinführungskonzept 100.000 Fahrzeuge mit einer Mischung aus Biogas und Erdgas betanken können; Ende Juli wurde die erste Bioethanol-Tankstelle der Schweiz eröffnet; viele Landwirte sehen sich schon als „Energiewirte“ – ganz ungeachtet der Tatsache, dass dies möglicherweise auch nur eine Übergangstechnologie darstellen könnte.
Auch Deutschland setzt auf Biomasse: Die Bundesregierung hatte bis Juli 2006 alle Biokraftstoffe von der Mineralölsteuer befreit, um so diesem Zweig den Markteinstieg zu erleichtern. Besonders davon profitiert hat der Biodiesel, auch Rapsmethylester (RME) genannt – momentan gilt Deutschland als der größte europäische Produzent dieses Gemisches aus neun Teilen Pflanzenöl und einem Teil Methanol. Drei bis fünf Prozent werden an den hiesigen Tankstellen dem herkömmlichen Diesel beigemischt. Gegenüber Diesel sei Biodiesel derzeit durchaus wettbewerbsfähig, schreibt auch die dem Landwirtschaftsministerium zugehörige Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe (FNR) im vorpommerschen Gülzow in einer Studie vom Juli dieses Jahres mit dem Titel "Biokraftstoffe – Vergleichende Analyse".
Bis zum Jahr 2010 - so die Vision der EU - sollen Biokraftstoffe 5,75 Prozent des gesamten Treibstoffverbrauchs ausmachen. Das Ziel fürs Jahr 2005 von 2 Prozent hat Deutschland mit einem Anteil von 3,6 Prozent mehr als erreicht. Über drei Viertel davon entfallen auf Biodiesel, der Rest wird hauptsächlich von Bioethanol und reinem Pflanzenöl abgedeckt. Zwar wird in Deutschland auch Biogas produziert, im Gegensatz zu anderen europäischen Ländern dient es hier jedoch fast vollständig der Stromerzeugung, was momentan durch das Erneuerbare Energien Gesetz wirtschaftlich attraktiver ist. Im Rahmen eines Pilotprojekts wurde allerdings im Juni in Niedersachsen die erste Biogastankstelle Deutschlands eingerichtet. Auch Ergasfahrzeuge können problemlos Biogas tanken.
Das Potential der Biokraftstoffe wächst
Für Benzinmotoren ist Bioethanol momentan der einzige auf dem Markt erhältliche Biokraftstoff. Es ist chemisch identisch mit reinem Alkohol und wird durch Vergärung aus Zucker oder Stärke hergestellt, welche hierzulande meist aus Zuckerrüben oder Getreide gewonnen werden. Die weltweit größten Ethanolproduzenten sind Brasilien mit riesigen Zuckerrohr-Plantagen und die USA, wo das Bioethanol aus Maisstärke hergestellt wird. In Deutschland bestimmt Ethanol gerade mal ein Prozent des Benzinmarkts, und dabei handelt es sich ebenfalls zum größten Teil um Importe billigen Ethanols aus den USA und Brasilien. Ab 2007 soll die Beimischungspflicht von Ethanol zu herkömmlichem Benzin gelten – bis zu 10 Prozent verkraften Motoren problemlos. Damit soll dem Bioethanol zu mehr Aufschwung verholfen werden. Eine wirtschaftliche Alternative zu Benzin könnte Ethanol in Europa schon ab einem Rohöl-Preis von 90 US-Dollar pro Barrel darstellen, schreibt die FNR in ihrer Studie.
Doch trotz scheinbar rosiger Zukunftsaussichten bleibt auch Skepsis: Wie Erdöl ist auch Biomasse ist nicht unendlich vorhanden: Die Anbaukapazitäten sind räumlich und technologisch begrenzt. In Brasilien mussten Millionen Hektar Regenwald den Zuckerrohrplantagen weichen. Bei Engpässen könnte die Abhängigkeit von Biomasse zu ähnlichen Situationen führen, wie wir sie heute beim Erdöl erleben. Zudem sind bei landwirtschaftlichen Produkten sind Engpässe aufgrund unvorhersehbaren Schwankungen der Anbaubedingungen häufiger zu erwarten als beim Erdöl, wo die Verfügbarkeit einzig von der Förderung abhängt.
Sollte Biomasse also tatsächlich eines Tages in bedeutendem Masse großtechnisch verwendet werden, ginge dies in Ländern mit beschränkten Anbaukapazitäten zwangsläufig mit der Intensivierung des landwirtschaftlichen Anbaus einher. Nachhaltige und Ressourcen schonende Anbauweisen, wie sie sich momentan im landwirtschaftlichen Bereich langsam etablieren, würden Gefahr laufen, wieder verdrängt zu werden. Damit verbunden ist auch der Kritikpunkt, dass es in Anbetracht des Hungers in vielen Teilen der Welt unmoralisch sei, die beschränkten Anbauflächen statt für den Lebensmittelanbau für die Energieproduktion zu verwenden.
Insbesondere der Rapsanbau schürt die Kritik: Da mit den ölhaltigen Samen nur ein kleiner Teil der Rapspflanze zur Produktion von Kraftstoff verwendet werden kann, ist die Energieausbeute von Biodiesel und Pflanzenöl mit rund 1.400 Litern pro Hektar Anbaufläche extrem gering, wie die FNR in ihrer Studie beschreibt. Die Anbaufläche für Raps ist in Deutschland zudem kaum mehr ausbaubar. Und auch die Intensivierung der Anbaumethode ist beim Raps unrealistisch, da er nicht mehrere Jahre nacheinander auf dem gleichen Feld angebaut werden kann, ohne eine starke Zunahme von Schädlingen und Unkräutern auszulösen.
 |
Rapsfeld - Bild: Gesellschaft für Fett-
wissenschaft |
Um so größer ist die Gefahr, dass auf unökologische Alternativen wie billiges Soja- oder Palmöl ausgewichen wird, welche bereits jetzt in großen Mengen nach Deutschland importiert werden. Der Anbau von Soja und Ölpalmen wird von Umweltschützern immer wieder kritisiert, da er in vielen Ländern zur Abholzung großer Regenwaldflächen beiträgt. „In Südamerika fallen jährlich 1,7 Millionen Hektar Savannen und Tropenwälder dem Sojaanbau zum Opfer“, so Martina Fleckenstein von WWF Deutschland.
Doch auch aus anderen Gründen steht der Biodiesel in der Kritik. So stammt das zu seiner Herstellung notwendige Methanol größtenteils aus fossilem Erdöl oder Erdgas, was die angebliche Klimaneutralität von Biodiesel in einem anderen Licht erscheinen lässt. Mehr noch: Die Düngung der Felder sowie die Verarbeitung verbrauchen viel Energie – und verursachen somit auch große Kohlendioxid- Emissionen. Zudem liegt bei der großtechnischen chemischen Produktion von Biodiesel die Wertschöpfung bei der chemischen Industrie und nicht beim Landwirt. Für diesen birgt Pflanzenöl als Treibstoff daher wohl das größere Potential: Dieses kann nämlich vom Bauern selbst angebaut und gepresst werden, und der nach dem Pressen zurück bleibende „Presskuchen“ lässt sich an Tiere verfüttern oder als Dünger verwenden.
So steht in Süddeutschland denn auch bereits eine Vielzahl kleiner, dezentraler Öl-Mühlen. Während sich Pflanzenöl als Biokraftstoff für den Landwirt zur Eigenbedarfsdeckung also wahrscheinlich durchaus lohnen wird, gehen die Experten der FNR davon aus, dass wie Biodiesel auch Pflanzenöl kaum den Kraftstoff-Markt erobern kann. Die nötigen Motorenanpassungen werden bisher nur von Landmaschinen-Firmen durchgeführt und künftige Emissionsanforderungen an Motoren mit Partikelfilter werden sich mit Pflanzenöl nicht einhalten lassen.
Pflanzenöl und Biodiesel sind zwar heute noch die billigsten Biokraftstoffe, doch auch diesen Vorsprung könnten sie innerhalb der nächsten 10 Jahre an andere Kraftstoffe verlieren, mutmaßt die FNR. Da das technologische Potential nahezu ausgeschöpft ist, sei nicht mehr mit größeren Preissenkungen zu rechnen. Zudem wird in Deutschland seit diesem Jahr die Steuer auf Biokraftstoffe schrittweise wieder erhöht, bis sie 2012 die Niveau von herkömmlichen Kraftstoffen erreicht haben soll. Ausgenommen davon sind nur die Land- und Forstwirtschaft. Entwickelt sich der Biokraftstoffmarkt ähnlich rasant weiter wie in den letzten Jahren, könnten diese „Biokraftstoffe der ersten Generation“ also bald zum alten Eisen gehören.
 |
Biodiesel-Produktionsanlage Schwarzheide
Bild: Biopetrol Industries
|
Etwas besser schneidet in der Studie der FNR Bioethanol ab, ebenfalls der „ersten Generation“ zugehörig. Immerhin beläuft sich der Ertrag von Zuckerrohr auf ungefähr 4.000 Liter Ethanol pro Hektar Anbaufläche, was fast dem Dreifachen der Ausbeute von Biodiesel und Pflanzenöl entspricht. Doch das ist ein Wert, der in Europa so leicht nicht zu erreichen sein dürfte: Augenblicklich bietet die Bioethanolproduktion aus heimischen Rohstoffen wie Getreide und Zuckerrüben zwar alternative Absatzkanäle für die Landwirtschaft, eine großtechnische Produktion könnte sich jedoch schwierig gestalten. Bei der Verwendung von Zuckerrüben liegt der Ertrag etwas unter den 4.000 Litern, auf die es Zuckerrohr bringt. Und aus einem Hektar Getreide können sogar nur 2.000 Liter Bioethanol hergestellt werden, da hier Stärke statt Zucker als Ausgangsmaterial dient. Und tatsächlich fallen auch bei der Herstellung von Bioethanol eine Reihe von Nebenprodukten an, die energetisch nicht nutzbar sind und deshalb entsorgt werden müssen.
Vielversprechend präsentiert sich in diesem Licht deshalb eine neue, noch in der Pionierphase steckende, Technologie, die auf der Herstellung von Bioethanol aus Lignozellulose beruht - einem Molekül, das in den Restteilen vergärter Biomasse reichlich vorhanden ist. Das Prinzip des neuen Verfahrens: Es wird die ganze Pflanze genutzt statt nur jene Pflanzenteile, die Zucker oder Stärke enthalten. Damit ließe sich der Ertrag pro Hektar um immerhin 1.000 Liter Bioethanol erhöhen. Lignozellulose ist überdies auch in Gras, Stroh, Holz und anderen Rest- oder Abfallprodukten aus der Landwirtschaft enthalten. Experten beurteilen diesen Forschungszweig als durchaus erfolgversprechend, insbesondere in Kombination mit der herkömmlichen Bioethanol-Produktion aus Zucker und Stärke. Immerhin bilden Baumstämme, also Holz, den überragende Teil der weltweiten Biomasse.
In Anbetracht der knapp begrenzten Anbauflächen ruhen große Hoffnungen auf den Kraftstoffen der "zweiten Generation" wozu auch Bioethanol aus Lignozellulose gehört. Es sind aber noch andere Biokraftstoffe in den Startlöchern: das seit längerem bekannte, aber noch kaum verbreitete Biogas und das neue vollkommen synthetische „Biomass-to-Liquid“ (BtL). „Die Biokraftstoffe der ersten Generationen werden in den nächsten Jahren zwar noch eine große Rolle spielen, da sie einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung der Kraftstoffziele der EU leisten“ sagt Dietmar Kemnitz von der FNR, „schrittweise werden sie dann jedoch durch die zweite Generation abgelöst“.
Die neue Generation wird eine ganze Reihe hoch gesteckter Erwartungen erfüllen müssen: Die in der Biomasse gespeicherte Sonnenenergie soll ohne größere Verluste nutzbar gemacht werden; neue und effiziente Technologien sollen entwickelt werden; statt Nahrungspflanzen sollen Energiepflanzen gezielt für die Energieproduktion angebaut und idealerweise als ganze Pflanze eingesetzt werden. Vor diesem Hintergrund wird momentan das so genannte „Biomass-to-Liquid“ (BtL)-Verfahren intensiv erforscht. Es beruht darauf, dass Biomasse zunächst in Gas umgewandelt und anschließend mit dem seit 1925 bekannten Fischer-Tropsch- Verfahren verflüssigt wird. End-Produkte können sein – je nach Wunsch - Diesel, Benzin oder auch Kerosin. Im Bereich des Diesel sind BtL-Kraftstoffe unter den Namen Sun Fuel oder Sun Diesel bereits in der Probephase. Die Inbetriebnahme der ersten kommerziellen Anlage ist für 2007 durch die Firma Choren im sächsischen Freiberg geplant. Kooperationspartner sind unter anderem: DaimlerChrysler, Volkswagen und Shell.
Biomasse für die BtL-Produktion
 |
Biomasse für die BtL-Produktion
|
BtL weckt große Hoffnungen: Der Kraftstoffertrag pro Hektar liegt längerfristig mit 4.000 Litern pro Hektar sehr hoch und für die Synthese kann jede Form von Biomasse verwendet werden - also auch Rest- und Abfallstoffe. Die Abgas- und Russ-Emissionen gelten laut FNR-Studie als ausgesprochen niedrig, und das Entwicklungspotential scheint noch lange nicht ausgeschöpft. Während beispielsweise Bioethanol spezielle Anpassungen der Motoren verlangt, kann BtL bei der Synthese an jeden beliebigen Motor angepasst werden – und weckt damit das Interesse der Automobilhersteller. Da die Produktionskosten noch deutlich höher sind als bei Bioethanol oder Biodiesel, benötigt die Etablierung des Verfahrens allerdings hohe Investitionskosten. Längerfristig rechnet die Studie der FNR hingegen mit Kostensenkungen von bis zu einem Drittel – damit wäre BtL dann der billigste Biokraftstoff auf dem Markt.
Mit einem extrem hohen Energieertrag von 5.000 Litern pro Hektar gehört auch Biogas zu den Anwärtern um eine zukünftige Spitzenrolle unter den Biokraftstoffen. Das Gemisch aus Methan und Kohlendioxid hat den bestechenden Vorteil, dass es nicht nur aus Getreide und Maissilage, sondern auch aus Gras und Gülle hergestellt werden kann (also aus Rest- und Abfallstoffen) und dadurch seine extrem hohe Effizienz erreicht. Die Herstellung von Biogas ist außerdem weit simpler als die komplexe BtL-Produktion. Ob sich Biogas auf dem Markt durchsetzen wird, ist aber noch schwer abzuschätzen: Trotz aller Vorteile ist die Technologie auch relativ teuer und kaum mehr ausbaufähig. Biogas könnte problemlos in Ergasfahrzeugen verwendet werden. Doch: Eine Ergaszapfsäule kostet rund das Vierfache einer Benzin- oder Dieselstation, und Erdgasmobile sind ebenfalls um rund 3000 Euro teurer als herkömmliche Fahrzeuge.
Das größte Potential, fossilen Kraftstoff zu ersetzen, prognostiziert die FNR für das Jahr 2015 – den steigenden Ölpreis vorausgesetzt – den Biokraftstoffe der „zweiten Generation“ Biogas, BtL und Bioethanol aus Lignozellulose. Doch so vielversprechend sie auch sein mögen, den steigenden Bedarf der Menschheit an Kraftstoff werden sie kaum decken können. Während sie in dünnbesiedelten Ländern mit großen Nutzflächen – wie Schweden oder den USA – zumindest vorübergehend eine bedeutende Rolle spielen könnten, sind die Experten weitaus pessimistischer, was Mitteleuropa angeht.
„Nach unseren Berechnungen lässt sich im Jahr 2020 etwa ein Viertel des Kraftstoffbedarfs Deutschlands mit BtL-Kraftstoffen decken“, sagt Dietmar Kemnitz. Der Mineralölwirtschaftsverband gehe für das Jahr 2020 von einem Kraftstoffverbrauch bei PkW und LkW von 44 Millionen Tonnen aus, und laut Bundesumweltministerium stünden 3,5 Millionen Hektar Fläche zum Anbau von Energiepflanzen zur Verfügung. Daraus ließen sich knapp 11 Millionen Tonnen BtL-Kraftstoffe erzeugen, die also 25 Prozent des Gesamtbedarfs deckten. „Allerdings wurden bei dieser Berechnung keine Reststoffe oder importierte Biomasse berücksichtigt“, führt Kemnitz aus.
Vieles spricht also dafür, auch die direkte und nahezu verlustfreie Verwendung von Sonnen- und Windenergie in Form von Strom im Augenmerk zu behalten. Biomasse bildet lediglich einen mit Verlusten behafteten Zwischenspeicher dieser unendlich vorhandenen Energie aus dem Reservoir der Sonne. Obwohl das Elektromobil noch ein gutes Stück davon entfernt, eine ausgereifte und erschwingliche Technologie darzustellen, wird Biokraftstoffen deshalb wohl kaum mehr als die Funktion einer Übergangslösung auf dem Weg aus dem Erdölzeitalter zukommen.
Gruß Moya
