Mehr Treibhausgas-Emissionen als Benzin

Biokraftstoffe, die aus den Ernterückständen von Mais gewonnen werden, können mehr Treibhausgase als Benzin freisetzen. Denn in ihrer Treibhausgasbilanz setzen die für Biosprit verwendeten Reststoffe und Abfälle schneller CO₂ frei, als wenn man die Rückstände auf dem Feld belassen und dort langsam zu Humus werden ließe. Diese Emissionen sind bisher in den Ökobilanzen nicht ausreichend bedacht, geben Forscher zu bedenken. Glaubt man den Ergebnissen der Studie, wäre dies auch auf politischer Ebene brisant.

Mais ist nicht nur zur Grillsaison sehr beliebt, er gilt auch als eines der wichtigsten Grundnahrungsmittel und als Futterpflanze. Wir essen vom Mais jedoch nur die goldgelben Maiskörner des Kolbens. Nach der Ernte der Kolben bleibt Maisstroh – also die Maisstängel mit den Blättern – auf dem Feld zurück. Aus diesen Ernterückständen können durch neue Methoden Biokraftstoffe hergestellt werden. Man nennt sie auch Biokraftstoffe der zweiten Generation, da hier auch die vormals nicht verwertbaren Bestandteile der Pflanzen wie Cellulose genutzt werden. Bei Biokraftstoffen der ersten Generation können hingegen nur die essbaren Teile der Pflanze verwendet werden, weil sie z. B. Öl oder Zucker enthalten.

Hoffnungsträger: Rest- und Abfallstoffe

Der Gebrauch von Rest- und Abfallstoffen (z. B. Stroh) aus der Landwirtschaft scheint eine nachhaltige und klimafreundliche Alternative darzustellen. Denn es werden keine Pflanzen genutzt, die potentiell auf dem Teller landen können. Außerdem gäbe es keinen zusätzlichen Flächenbedarf für den Anbau von Energiepflanzen. Somit besteht keine Konkurrenz zu unseren Nahrungsmitteln. So die Theorie.

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Eine neue Studie, die in der Fachzeitschrift „Nature Climate Change“ veröffentlicht wurde, lässt nun Zweifel aufkommen, ob Biokraftstoffe aus den Reststoffen von Mais klimafreundlicher sind als herkömmliches Benzin.

Maisrückstände doch kein geeigneter Rohstoff?

Das Forscherteam hat festgestellt, dass im Vergleich zu herkömmlichem Benzin durchschnittlich 7 Prozent mehr CO₂-Emissionen freigesetzt werden, wenn Mais-Ernterückständen zu Biokraftstoffen verarbeitet werden. Denn der Restkohlenstoff, der in den Biokraftstoffen enthalten ist, wird schneller zu CO₂ oxidiert, als wenn die Ernterückstände im Feld verbleiben. Dort werden sie untergepflügt und verrotten langsam bzw. mineralisieren und bilden Humus. Diese Emissionen werden in den bisherigen Ökobilanzen nicht adäquat berücksichtigt, kritisieren die Forscher.   

Darüber hinaus verringert sich der organische Kohlenstoffgehalt im Boden. Normalerweise werden die Ernterückstände auf den Feldern gelassen, um den Boden vor Erosion zu schützen und die Bodenqualität zu fördern. Nutzt man die Ernterückstände anderweitig, verringert sich der Kohlenstoffgehalt in den Böden. Dies beeinträchtigt die Bodenfruchtbarkeit. Bis jetzt waren Wissenschaftler nicht in der Lage, vollständig zu quantifizieren, wie viel Kohlenstoff aus dem Boden in Form von CO₂-Emissionen nach dem Entfernen der Ernterückstände verloren geht. Der neuen Studie zufolge entweichen durch Nutzen der Erntereste zusätzlich 50 bis 70 Gramm CO₂ pro Megajoule Biokraftstoff (Einheit der Verbrennungsenergie). Diese Rate ist konstant, unabhängig davon, ob eine geringe Menge Stroh entfernt wurde oder fast die gesamten Ernterückstände. Denn werden weniger Rückstände von den Feldern entfernt, bleibt zwar mehr Kohlenstoff im Boden, man kann jedoch auch weniger Biokraftstoff produzieren.

Mais soweit das Auge reicht

Im ersten Schritt schätzten die Forscher die CO₂-Emissionen anhand eines Modells (Soil Organic Carbon-Modell). Diesen Wert verglichen sie mit geschätzten CO₂-Emissionswerten, aus erhobenen Daten (z. B. Erträge, Temperatur) aus 12 US-Bundesstaaten, die sich in der größten Maisanbauregion der USA, dem sogenannten Corn Belt befinden. Hiermit konnten sie ihr Modell bestätigen.

USA und Europa treiben Biokraftstoffe voran

Biokraftstoffe und vor allem eine nachhaltige Erzeugung von Biokraftstoffen geraten immer mehr in den Fokus. In den USA wird Bioethanol hauptsächlich aus Maiskolben hergestellt und die Umwandlung von Rest- und Abfallstoffen aus Cellulose zu Biosprit ist bisher noch nicht kommerzialisiert. Es gibt jedoch erste Pilot- und Demonstrationsanlagen und private Firmen, die in Bioraffinereien investieren, in denen Rest- und Abfallstoffe als Rohstoffe eingesetzt werden können. 

Auch in der EU muss der Einsatz erneuerbarer Energien im Verkehrssektor bis 2020 laut der Erneuerbare-Energien-Richtlinie der EU in jedem Mitgliedstaat mindestens 10 Prozent betragen, um die notwendigen Klimaschutzziele zu erreichen und trotzdem die Wirtschaft am Laufen zu halten. Um dieses Ziel zu erreichen setzt die Politik vor allem auf Biokraftstoffe aus Pflanzenbiomasse. Die Nutzung essbarer Pflanzen und Pflanzenteilen soll dabei jedoch auf 5 Prozent begrenzt werden, um nicht mit der Nahrungsmittelproduktion zu konkurrieren. Die Politik steuert deshalb verstärkt auf die Nutzung von Rest- und Abfallstoffen zu.

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Diese wird zudem durch das Biokraftstoffquotengesetz gefördert: Bereits heute muss ein wachsender Anteil an Biokraftstoffen dem herkömmlichen Kraftstoff beigemischt werden. Rest- und Abfallstoffe sind dabei eine bevorzugte Rohstoffquelle, denn sie werden unter bestimmten Bedingungen doppelt auf die Biokraftstoffquote angerechnet.  

CO₂-Bilanz noch nicht ausreichend

Auch die US-Regierung will mit dem Energy Independence and Security Act (EISA) unter anderem die Produktion von Biokraftstoffen vorantreiben. Cellulose-Ethanol muss jedoch laut der US-Regierung 60 Prozent weniger Treibhausgas-Emissionen verursachen als Benzin. Diese Voraussetzung sehen die Autoren der Studie bei Biokraftstoffen aus Mais-Ernterückständen nicht gegeben. Um die erhöhten CO₂-Emissionen und die und den verringerten Bodenkohlenstoffgehalt abzuschwächen und damit auch kurzfristig eine bessere CO₂-Bilanz der Biokraftstoffe zu erzielen, schlagen die Studienautoren eine Bepflanzung (Deckfrucht) mit Kohlenstofffixierenden Pflanzen (Leguminosen) vor.

Frühzeitige Forschung ist unabdingbar

Um die politischen Ziele - künftig weniger erdölbasierte Kraftstoffe im Verkehrssektor zu nutzen - zu erreichen, müssen schnell nachhaltige Alternativen gefunden werden. Derzeit steuert die Politik auf die Nutzung von Rest- und Abfallstoffen hin. Glaubt man den Studienergebnissen, wäre die Nutzung von Maisrückständen sogar klima- und umweltschädlich - obwohl es sich um nicht-essbare Teile handelt und sie somit bevorzugt zu Biokraftstoffen umgewandelt werden sollen. Somit wird klar, wie komplex das Thema ist und wie wichtig begleitende Forschung ist. Auch, um Fehlentwicklungen frühzeitig zu erkennen und vermieden werden können. So müssen auch die CO₂-Bilanzen von Biokraftstoffen aus Rest- und Abfallstoffen noch verbessert werden, wie diese Studie aufzeigt.

Die Studie wurde exemplarisch an Mais durchgeführt. Ob die Ergebnisse auch auf Pflanzenreste aus anderen Getreidearten, wie z.B. Weizen, übertragen werden kann, müsste in weiteren Untersuchungen geklärt werden. Wäre dies der Fall, müssten politische Entscheidungsträger auch hier gegensteuern.