Wie viel Kohlendioxid setzen Biokraftstoffe wirklich frei?

14.11.2011 | von Redaktion Pflanzenforschung.de

Besonders negativ wirken sich indirekte Landnutzungsänderungen laut einer Analyse auf die Klimabilanz von Biodiesel aus Raps, Palmöl, Soja und Sonnenblumen aus. (Quelle: © Karin Jung / pixelio.de).
Besonders negativ wirken sich indirekte Landnutzungsänderungen laut einer Analyse auf die Klimabilanz von Biodiesel aus Raps, Palmöl, Soja und Sonnenblumen aus. (Quelle: © Karin Jung / pixelio.de).

Durch den Effekt der indirekten Landnutzungsänderung könnte die positive Klimabilanz der Biokraftstoffe ins Gegenteil kippen – doch die Berechnung dieser Einflussgröße gestaltet sich schwierig.

Manche feiern sie als Alternative zu fossilen Rohstoffen, andere halten sie für bedenkliche Augenwischerei: Gemeint sind Biokraftstoffe. Sie setzen bei ihrer Verbrennung nur so viel Kohlendioxid frei, wie die Pflanzen gebunden haben, aus denen der Kraftstoff hergestellt wurde. Allerdings konkurrieren Biokraftstoffe oft mit der Lebensmittelproduktion um die pflanzlichen Rohstoffe. Bei steigendem Bedarf an Nahrung und Kraftstoff bedeutet das Landnutzungsänderungen: Bisher nicht landwirtschaftlich genutzte Böden, meist Naturflächen, werden zu Äckern.

Weil die Trockenlegung von Sumpfgebieten oder die Abholzung von Regenwäldern klimawirksame Gase freisetzt und auch die weitere CO2-Bilanz dieser Flächen sich verändert, rechnen Experten diese Klimagase ein, wenn an Biokraftstoffe Nachhaltigkeitszertifikate vergeben werden. Oft jedoch widmen Landwirte zunächst Äcker der Nahrungsproduktion um für Energiepflanzen, was keinen direkten Effekt auf die CO2-Bilanz der Anbaufläche hat. Doch weil die verloren gegangene Fläche für Nahrungspflanzen oder Futtermittel meist anderenorts kompensiert wird, gilt es, auch die indirekte Landnutzungsänderung (iLUC, indirect land use change) zu berücksichtigen. Das aber könnte nach mancher Schätzung dazu führen, das Biokraftstoffe bezüglich ihrer Wirkung aufs Klima schlechter dastehen als beispielsweise Erdgas.

Wechselnde Rahmenbedingungen

Doch die Debatte ist nicht einfach. Es ist schon schwierig genug, Biokraftstoffe und fossile Kraftstoffe ohne Berücksichtigung der iLUC zu vergleichen. Flächenerträge schwanken je nach Sorte, Anbaupraxis und saisonalem Wetter. Raffinerien arbeiten unterschiedlich effizient, manche nutzen Strom aus regenerativen Quellen, andere nicht. All das führt zu unterschiedlichen CO2-Bilanzen für Biokraftstoffe.

Eine Metastudie des Argonne National Laboratory kam 2005 zu dem Ergebnis, dass Ethanol aus Mais bis zu 85 Prozent weniger Kohlendioxid verursacht als Benzin. Ethanol aus brasilianischem Zuckerrohr könnte – ohne nennenswerte Landnutzungsänderungen – sogar 90 Prozent weniger CO2 bedeuten. Doch Landnutzungsänderungen, zumindest indirekte, sind die Realität.

Die Europäische Kommission ist durch die Erneuerbare-Energien-Richtlinie (2009/28/EG) gesetzlich verpflichtet, den Einfluss von indirekten Landnutzungsänderungen zu bewerten und zu ermitteln, wie durch diesen Effekt hervorgerufene Treibhausgasemissionen minimiert werden können. 

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Die Klimabilanz von Biokraftstoffen ist schwer zu messen.

Die Klimabilanz von Biokraftstoffen ist schwer zu messen.

Quelle: © iStockphoto.com/ james steidl

Bioethanol ist besser als Biodiesel

Eine aktuelle Analyse in „Nature Climate Change“ kommt zu dem Ergebnis, dass die EU-Vorgaben für Biokraftstoffe nur mit Bioethanol, nicht jedoch mit Biodiesel zu erreichen sind. Gegenwärtig müssen Biokraftstoffe 35 Prozent weniger CO2-Emissionen verursachen als fossile Kraftstoffe, ab 2017 sogar 50 Prozent. Bei Palmöl, Raps, Soja und Sonnenblumen machen der Analyse zufolge indirekte Landnutzungsänderungen jedoch noch einmal so viel Kohlendioxid aus wie die übrigen Faktoren der Klimabilanz – und damit schneiden diese Biodieselquellen schlechter ab als fossile Kraftstoffe. Kleiner fällt der iLUC-Einfluss für Weizen, Mais, Zuckerrohr und Zuckerrübe aus. Alle erfüllen die aktuellen Anforderungen und würden – bis auf Mais – auch das Ziel für 2017 erreichen. Würde die EU an ihren aktuellen Plänen für Biokraftstoffe festhalten, hieße das in der Summe, dass 2020 der CO2-Ausstoß durch Kraftstoffe zwischen 81 und 167 Prozent höher läge, als wenn nur fossile Kraftstoffe genutzt würden, urteilte das Institute for European Environment Policy im März 2011 in einer Studie. Der Grund: In Europa liege der Fokus bislang klar auf dem schlecht abschneidenden Biodiesel.

Das Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (Ifeu) bewertete im Auftrag des Bundesverbands der Deutschen Ethanolwirtschaft die aktuellen Modelle und Studien. Für die in den USA gebräuchlichen makroökonomischen Modelle stellt das Institut in seiner Untersuchung fest, dass sich die Ergebnisse unterschiedlicher Ansätze um mehr als den Faktor Drei unterscheiden, und dass jedes Modell andere Schwächen habe. Dabei seien die Modelle schon heute zu komplex, als dass nicht an der Erstellung beteiligte Experten beurteilen könnten, ob die für die USA entwickelten Konzepte sich auf Europa übertragen lassen. Der Nutzen wäre eh fraglich, da die makroökonomischen Modelle nicht zwischen direkter und indirekter Landnutzungsänderung unterscheiden und somit das Hauptproblem nicht lösen können.

Deterministische Modelle hingegen hätten die Schwäche sehr pauschaler Annahmen. Das führe dazu, dass beispielsweise ein deutscher Rapsanbau mit einem vergleichsweise geringem Flächenertrag schlechter bewertet werde als ertragreicher Palmölanbau auf ehemaligen Regenwaldflächen. Der beste Ansatz ist dem Ifeu zufolge das Spreadsheet-Modell, das Methoden aus beiden Modellen kombiniert und auch historische Entwicklungen einbezieht. Eine abschließende Bewertung der iLUC-Frage sei anhand der heutigen Ansätze nicht möglich.

Was für Flächen werden umgewandelt?

Kritik kommt auch vom Verband der Deutschen Biokraftstoffindustrie. Nicht nur sei die Ungewissheiten so groß, dass belastbare Ergebnisse unmöglich scheinen, auch Annahmen des in den meisten neueren Studien genutzten sogenannten Mirage-Modells seien um mehr als den Faktor 20 fehlerhaft. Beispielsweise werde eine Umwidmung von Ackerflächen der Futtermittelproduktion sowie von Brachland nicht berücksichtigt. Allein das Ausmaß der Brachflächen sei 200 Mal so groß wie der Ackerflächenbedarf der europäischen Biokraftstoffproduktion. Weiterhin werde nicht berücksichtigt, dass ein Teil der Biokraftstoffe aus Abfällen hergestellt wird. Auch gingen die meisten Studien davon aus, dass Weideland vergleichbar wahrscheinlich in Ackerland umgebrochen werde, wie Wald zu diesem Zweck gerodet werde. Neueren Daten zufolge sei es aber 20 bis 30 Mal so wahrscheinlich, dass Weideland genutzt werde.

Und zuletzt, so die Verbandskritik, stehe der Verwendungszweck eines Anbaus erst beim Verkauf fest – ob es sich um indirekte Landnutzungsänderungen aufgrund von Biokraftstoffen handle, könne man somit nicht im Vorfeld beurteilen, und es könne sich von Saison zu Saison ändern. Verbunden mit einer zunehmend intensiveren Nutzung bestehender Flächen sei daher fraglich, ob für Biokraftstoffe überhaupt in relevantem Maßstab Flächenumwandlungen stattfänden.

Kaskadennutzung ändert die Bilanz

Damit verbunden ist das Problem, dass Energiepflanzen nicht automatisch der Kraftstofferzeugung zuzuordnen sind, schließlich gibt es auch andere energetische und stoffliche Verwendungen. Vor allem in der Kaskadennutzung eine Bioraffinerie verschwimmen die Grenzen: Dort werden im Idealfall aus den normalerweise nicht verwerteten Resten von Nahrungs- und Futtermittelpflanzen zunächst chemische Substanzen wie Biokunststoffe gewonnen, und erst der stofflich nicht mehr verwertbare Teil wird schließlich der energetischen Nutzung zugeführt. Diese Maximalverwertung eine Pflanze führt zwangsläufig zu einer besseren Bewertung unter Klimaaspekten als eine lediglich partielle Nutzung, bei der Abfälle bleiben.

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Bioraffinerien erlauben eine Kaskadennutzung von Biomasse.

Bioraffinerien erlauben eine Kaskadennutzung von Biomasse.

Quelle: © iStockphoto.com/ Julie Kendall

Falsch wäre es auch, Energiepflanzen allein unter dem Klimaaspekt zu bewerten. Für Boden und Artenvielfalt auf dem Acker, aber auch für den Ertrag, ist eine intelligente Fruchtfolge von großer Bedeutung. Darin können Energiepflanzen ein sinnvolles Element sein. Anders wäre das bei Monokulturen, doch die sollten – egal für welchen Verwendungszweck – vermieden werden, da sie mittel- und langfristig problematisch sind.

Kaskadennutzung wie auch Fruchtfolgen verdeutlichen einen weiteren Kritikpunkt an der aktuellen iLUC-Debatte: So sinnvoll es auch ist, bei der Produktion von Pflanzen für Biokraftstoffe auf deren Nachhaltigkeit zu achten, so widersprüchlich wäre es, diese Anforderungen nicht an jede Form der Biomasseproduktion zu stellen – egal ob Nahrungsmittel, Futtermittel, stoffliche oder energetische Nutzung. Es zählt die gesamte CO2-Bilanz der Landwirtschaft.

Nachhaltigkeit hat ihren Preis

Das wiederum hat Konsequenzen für die Verbraucher, die in der Diskussion nicht vergessen werden dürfen: Mehr Nachhaltigkeit in der Biomasseerzeugung bedeutet höhere Preise bei den Endprodukten. Auf der anderen Seite bedeutete ein Mangel an Nachhaltigkeit lediglich, dass heutige Generationen einen Teil der Erzeugungskosten auf spätere Generationen abwälzen würden – die mit verringerter Artenvielfalt, erodierten Böden und wärmerem Klima klarkommen müssten. Auf lange Sicht sind höhere Preise für Nachhaltigkeit Investitionen, die sich rechnen.

Regionale Ansätze versprechen mehr Erfolg

Probleme der Bewertung ließen sich zudem – zumindest teilweise –  eliminieren, wenn man anstelle eines globalen Ansatzes, der aufgrund regional unterschiedlicher Rahmenbedingungen letztlich ungenaue Ergebnisse liefert, iLUC-Berechnungen direkt auf regionaler Ebene und für individuelle Pflanzenarten durchführte. Immerhin gebe es zwar bislang kein rundum überzeugendes Modell, aber einige intelligente Ansätze, die noch allerdings wenig praktikabel seien, urteilt auch eine Analyse von Forschern des Leipziger Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung in „Land Use Policy“. Gegenwärtig müsse sich die Politik entscheiden, Vorgaben auf der Basis ungenauer Daten und unstimmiger Methoden zu machen oder das ziemlich sicher relevante Problem der iLUC einfach zu ignorieren. Weil das kaum eine gute Lösung sein kann, empfehlen die Autoren der Studie, dass die EU ihre Ziele für Biokraftstoffe verringern sollte. Das nehme den Druck aus der Entwicklung und lasse mehr Zeit, bessere Modelle und Ergebnisse zu generieren.

Erfolg der Zertifizierung ist wichtig für Europa

Bei allen Schwierigkeiten, verlässliche Modelle zur CO2-Emission zu entwickeln, lassen die Experten keinen Zweifel daran, dass der europäische Sonderweg richtig und wichtig ist, nur zertifiziert nachhaltige Biokraftstoffe zu akzeptieren. Die aktuelle Herausforderung besteht darin, die Schwierigkeiten zu lösen und so den europäischen Ansatz zum Erfolg zu führen. Nur dann ist es wahrscheinlich, dass auch andere Regionen auf Zertifikate setzen. Käme es nicht dazu, dürfte Nachhaltigkeit in der globalen Biomasseproduktion nur eine untergeordnete Rolle spielen – und der europäische Markt würde kaum beliefert. 

Die Folgen eines Scheiterns der europäischen Bemühungen wären jedoch fatal. Verlierer wären in jedem Fall unser Lebensraum, die Erde und die nach uns kommenden Generationen. 

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