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Biomasse: Beste Ökobilanz bei Nutzungskaskade

Hemmnisse für stoffliche Biomassenutzung abbauen Bioenergie, insbesondere Biokraftstoffe, werden kontrovers diskutiert – Bietet die stoffliche Nutzung von Biomasse in Form von Baumaterialien, Biokunststoffen oder Schmierstoffen also eine bessere Alternative? Diese Frage wurde jetzt erstmalig umfassend in einem Forschungsprojekt im Auftrag des Umweltbundesamtes (UBA) untersucht. Die Ergebnisse zeigen: Werden nachwachsende Rohstoffe vor einer energetischen Nutzung stofflich genutzt, lassen sich fossile Rohstoffe einsparen, Treibhausgasemissionen vermindern und die Wertschöpfung steigern. So soll Holz in einer längeren Verwertungskette zuerst als Baumaterial oder für die Holzwerkstoffindustrie im Anschluss zum Beispiel für Möbel genutzt werden und erst danach als Holzpellet für die Energiegewinnung. Diese Kaskadennutzung sollte in den Mittelpunkt einer langfristigen Strategie für eine ressourceneffiziente und nachhaltige Biomassenutzung gestellt werden. Holz, Stärke aus Mais und Weizen, Pflanzenöle und Zucker zählen zu den wichtigsten stofflich genutzten biogenen Rohstoffen. Eine verstärkte stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe in Deutschland hätte erhebliche ökologische und ökonomische Potentiale  hinsichtlich  Treibhausgasminderung, Wertschöpfung und Beschäftigung, so die Projektergebnisse aus den Szenarien. In diesen wurde angenommen, dass die in Deutschland bisher energetisch genutzte ⁠ Biomasse ⁠ in Gänze stofflich genutzt wird. Ökobilanzen zeigen, dass die stoffliche Nutzung von Biomasse viele Parallelen zur energetischen Biomassenutzung hat, allerdings ist die Kaskadennutzung des Rohstoffs, bei der sich die energetische an die stoffliche Nutzung anschließt, einer rein energetischen Nutzung weit überlegen. Auch ökonomisch hat die stoffliche Nutzung Vorteile. Sie schafft, bezogen auf die gleiche Menge an Biomasse, die fünf- bis zehnfache Bruttowertschöpfung und ebensolche Beschäftigungseffekte. Hauptgrund sind die meist langen und komplexen Wertschöpfungsketten. Die stoffliche Biomassenutzung wird derzeit nicht finanziell gefördert.  Gegenüber der energetischen Biomassenutzung ist sie deshalb kaum wettbewerbsfähig. Verschiedenste Programme und gesetzliche Regelungen begünstigen den Anbau von Energiepflanzen, deren Verarbeitung und direkten Einsatz zur Energiegewinnung – unter anderem durch Steuervorteile. Das steigert die Nachfrage nach Biomasse und folglich deren Preis, was wiederum höhere Pacht- und Bodenpreise nach sich zieht. Eine ökologisch und ökonomisch sinnvolle Kaskadennutzung wird so verhindert. Bei dieser würde Holz in einer längeren Recyclingkette idealerweise zuerst als Baumaterial, dann für Spanplatten, im Anschluss für Möbel und danach für kleine Möbel wie Regale genutzt werden.  Erst dann, wenn es sich nicht mehr für Holzprodukte eignet, kann es auch für die Energiegewinnung eingesetzt werden. ⁠ UBA ⁠-Vizepräsident Thomas Holzmann: „Die beste Form Biomasse einzusetzen, ist die Kaskadennutzung.  Holz oder andere pflanzliche Stoffe sollen so lange wie möglich stofflich genutzt werden, für Bauholz oder Möbel und anschließend für neue Produkte recycelt werden. Erst die Rest- und Abfallstoffe dürfen für die Energiegewinnung eingesetzt werden. Das Umweltbundesamt empfiehlt daher, vergleichbare Rahmenbedingungen für stoffliche und energetische Biomassenutzung zu schaffen und den Ausbau der Kaskadennutzung voranzutreiben. Das ist die optimale, ressourceneffizienteste Verwertung der Biomasse.“ Die  bestehenden Wettbewerbsverzerrungen zuungunsten der stofflichen Nutzung von Biomasse lassen sich durch unterschiedliche Maßnahmen verringern. Beispielsweise sollte in der Erneuerbaren-Energie-Richtlinie der EU (RED) und im Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) die Kaskadennutzung deutlich besser gestellt werden als die direkte energetische Nutzung frischer Biomasse. Ein weiteres Beispiel ist das Marktanreizprogramm (MAP) für Erneuerbare Energien, das die Wärmeerzeugung durch Biomasseanlagen fördert. Würde diese Förderung schrittweise gekürzt werden und würde dadurch die Nachfrage nach Scheitholz-, Hackschnitzel- und Pelletheizungen sinken, ließe sich die Konkurrenz um Holz zwischen dem stofflichen und energetischen Sektor deutlich entschärfen. Um das zu erreichen, sollte auch die Umsatzsteuer für Brennholz erhöht werden. Sie liegt derzeit bei einem reduzierten Satz  von sieben Prozent. In Deutschland werden derzeit etwa 90 Millionen Tonnen an nachwachsenden Rohstoffen genutzt. Knapp die Hälfte davon (52 %) wird stofflich genutzt, die andere Hälfte (48 %) energetisch. Mengenmäßig ist Holz der wichtigste nachwachsende Rohstoff. Es wird in der Säge- und Holzwerkstoffindustrie eingesetzt, als Bauholz für Gebäude oder die Möbelproduktion sowie in der Papier- und Zellstoffindustrie. Die Oleochemie und die chemische Industrie verarbeiten Pflanzenöle, z.B. zu Farben, Lacken und zu Schmierstoffen sowie stärke- und zuckerhaltige Pflanzen zu Tensiden und biobasierten Kunststoffen. Die Anbaufläche für nachwachsende Rohstoffen, die stofflich genutzt werden, beläuft sich weltweit auf 2,15 Milliarden Hektar. Am meisten wird Holz angebaut, die Stärkepflanzen Mais und Weizen, die Ölpflanzen Ölpalme und Kokosnuss, das Zuckerrohr sowie Baumwolle und Naturkautschuk. Weitere Informationen: Das Forschungsprojekt „Ökologische Innovationspolitik – Mehr Ressourceneffizienz und ⁠ Klimaschutz ⁠ durch nachhaltige stoffliche Nutzungen von Biomasse“ wurde im Auftrag des Umweltbundesamtes  durchgeführt und mit Mitteln des Bundesumweltministeriums (⁠ BMUB ⁠) gefördert. Das Projekt wurde unter Federführung der nova-Institut GmbH, Hürth, in Kooperation mit weiteren Partnern von 2010 bis 2013 bearbeitet. F+E Ökologische Innovationspolitik – Mehr Ressourceneffizienz und Klimaschutz durch nachhaltige stoffliche Nutzungen von Biomasse (FKZ 37 1093 109). Der Forschungsbericht kann unter der Kennnummer 001865 aus der Bibliothek des Umweltbundesamtes ausgeliehen werden.

Systematik, Phylogenie und Biogeographie der Gattung Linum (Lein)

Das Projekt "Systematik, Phylogenie und Biogeographie der Gattung Linum (Lein)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Fachbereich 10 Biologie, Institut für Spezielle Botanik und Botanischer Garten durchgeführt. Linum (Lein) als extratropisch-weltweit verbreitete Gattung wird phylogenetisch analysiert. Ein wichtiges Ziel dieser Analyse ist die Erkennung weltweiter biogeographischer Beziehungen.

Gemengeanbau von Ackerbohnen und Ölfrüchten

Das Projekt "Gemengeanbau von Ackerbohnen und Ölfrüchten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Organischen Landbau durchgeführt. Der Anbau von Ölpflanzen zur Gewinnung von Speiseöl und Energie ist bislang im Organischen Landbau wenig entwickelt. Zum einen mindern Probleme bei der Regulierung von Schaderregern und Unkraut die Wirtschaftlichkeit, zum anderen konkurriert der Anbau von Energiepflanzen um Fläche für die Erzeugung von Lebensmitteln. Der Gemengeanbau leistet einen Beitrag zur Diversifizierung im Ackerbau und lässt Synergie-Effekte zwischen den Gemengepartnern wirksam werden. Eine effizientere Ressourcennutzung, geringere Anfälligkeit gegenüber Schaderregern und reduziertes Unkrautaufkommen können zu höheren Gesamterträgen bzw. Gewinnen je Flächeneinheit führen. Im Hinblick auf diese Aspekte wird untersucht, inwieweit die Ölsaaten Öllein (Linum usitatissimum L.), Saflor (Carthamus tinctorius L.) bzw. Senf (Sinapis alba L.) für den jeweils zeitgleichen Anbau mit Ackerbohnen (Vicia faba L.) geeignet sind. In Abhängigkeit von verschiedenen Standraumzumessungen werden die Erträge und die Konkurrenzverhältnisse um Stickstoff und Wasser bei den jeweiligen Gemengepartnern untersucht,sowie die Ölsaaten hinsichtlich Ölgehalt und Fettsäurezusammensetzung analysiert. Arbeitshypothesen: - Der zeitgleiche Anbau von Ackerbohnen und Ölfrüchten führt zu höheren Gesamterträgen bei nur unwesentlich verminderten Ackerbohnen-Erträgen. - Die hauptsächlich im Bodenraum zwischen den Ackerbohnenreihen freigesetzten Stickstoffmengen werden zur Ertragsbildung der Ölfrüchte effizient genutzt. - Ein weiterer Abstand zwischen Ölfrucht- und Ackerbohnenreihe führt zu geringerer interspezifischer Konkurrenz und durch gleichmäßigere Durchwurzelung des Bodenraumes zur effizienteren Nutzung von bodenbürtig freigesetztem Stickstoff und Wasser. Die Folge sind, verglichen mit engerem Reihenabstand, höhere Ölfruchterträge und nur unwesentlich geringere Ackerbohnen-Kornerträge. - Die Ölfrüchte Saflor, Öllein und Senf nehmen aufgrund ihres Pfahlwurzelsystems Stickstoff auch aus tieferen Bodenschichten auf und senken so das Austragungspotential von bodenbürtig freigesetztem Stickstoff bzw. Stickstoff-Restmengen.

Internationale Biodiesel-Märkte - Produktions- und Handelsentwicklung

Das Projekt "Internationale Biodiesel-Märkte - Produktions- und Handelsentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ecofys Germany GmbH - Niederlassung Berlin durchgeführt. Die im Auftrag der Union zur Förderung von Oel- und Proteinpflanzen e. V. (UFOP) erstellte Studie untersucht die Lage der internationalen Biodiesel-Märkte, welche in den letzten zehn Jahren enorm gewachsen sind. Die Industrie ist mittlerweile zu einem großen Teil mit bestehenden globalen Strukturen des Handels mit Pflanzenöl und Ölsaaten verwoben. Während vor zehn Jahren praktisch kein Biodiesel gehandelt wurde, erreichte das internationale Handelsvolumen im Jahr 2010 ca. 2,25 MT. Die aktuelle Marktsituation, obgleich volatil und abhängig von politischen Entscheidungen, ist deutlich transparenter als noch vor einigen Jahren. Die EU war und wird bis 2020 höchstwahrscheinlich das weltweite Zentrum der Produktion und des Verbrauchs von Biodiesel bleiben. Viele Länder sind dem Beispiel gefolgt, haben nationale Beimischungsziele für Biodiesel eingeführt und somit den inländischen Verbrauch und die Produktion angestoßen. Teilweise sind die entstandenen Produktionen jedoch alleinig für den Export in die EU bestimmt. Diese Handelsströme werden in Zukunft mit großer Wahrscheinlichkeit weiter zunehmen. Die ökonomischen Margen werden unter den bestehenden EU-Politiken, überwiegend Beimischungsverpflichtungen, weiterhin gering bleiben, so dass komparative Kostenvorteile in Zukunft genutzt werden müssen. Dies wird zu einer Zunahme an Produktionskapazitäten an strategisch günstigen Standorten führen, die eine breite Basis an preiswerteren Inputstoffen und Arbeitslöhnen bieten. Eine volle Ausnutzung der derzeit vorhandenen Produktionskapazitäten in der EU bleibt daher unwahrscheinlich. Mögliche zukünftige Investitionen in die Infrastruktur und technische Ausrüstung in Osteuropa, d.h. sowohl EU-Mitgliedstaaten als auch deren Anrainerstaaten, könnten dazu beitragen, die Versorgung mit wettbewerbsfähigen, in Europa angebauten Ölsaaten für die Biodiesel-Herstellung zu steigern.

Physiologische Wirkungen des Luftschadstoffes SO2 in Kombination mit natuerlichen Stressfaktoren auf den 'Tung Oil Tree' (Aleurites fordii Hemsl.)

Das Projekt "Physiologische Wirkungen des Luftschadstoffes SO2 in Kombination mit natuerlichen Stressfaktoren auf den 'Tung Oil Tree' (Aleurites fordii Hemsl.)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Lehrstuhl Zellphysiologie durchgeführt. Untersuchungen zur Strukturveraenderung des Photosyntheseapparates Hoeherer Pflanzen durch die Erhoehung des C02-Gehaltes der Atmosphaere. Pflanzen werden bei 700 ppm C02 angezogen (das ist die C02-Konzentration, welche die Atmosphaere in 50 Jahren haben wird) und auf Strukturveraenderungen des Photosyntheseapparates und auf Veraenderungen von Stoffwechselleistungen untersucht. Insbesondere wird hier der Fettstoffwechsel des Tung Oil Tree untersucht. Des weiteren wird die Wirkung des Luftschadstoffes SO2 in der genannten Richtung untersucht.

Untersuchungen zur Resistenz von Oel liefernden Pflanzen gegenueber biologischen Schadursachen

Das Projekt "Untersuchungen zur Resistenz von Oel liefernden Pflanzen gegenueber biologischen Schadursachen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Paderborn, Fachbereich 9 Agrarwirtschaft, Labor für Biotechnologie und Qualitätssicherung, Abteilung Soest durchgeführt. Bei der Produktion von Oel liefernden Pflanzen wie Raps spielen biologische Schadursachen eine grosse Rolle. Ziel ist die Entwicklung von tolerantem bzw. resistentem Genmaterial gegenueber der Stengelgrundfaeule (Phoma lingam), der Weissstengeligkeit (Sclerotinia sclerotiorum) und Wurzelnematoden (Heterodera schachtii).

Induzierte Resistenz als Kontrollmethode gegen das wurzelparasitische Unkraut Orobanche cumana Wallr. in Sonnenblume (Helianthus annuus L.)

Das Projekt "Induzierte Resistenz als Kontrollmethode gegen das wurzelparasitische Unkraut Orobanche cumana Wallr. in Sonnenblume (Helianthus annuus L.)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Tropische Agrarwissenschaften (Hans-Ruthenberg-Institut) (490), Fachgebiet Agrarökologie der Tropen und Substropen (490f) durchgeführt. Die Sonnenblume steht weltweit an vierter Stelle der Ölpflanzen, ihre Produktion wird in einigen Regionen durch das wurzelparasitische Unkraut Orobanche cumana Wallr. gefährdet. Das Verbreitungsgebiet dieser Parasitenpflanze erstreckt sich vom Mittelmeerraum über Osteuropa bis nach Ostasien. Mehrere Ansätze zur chemischen und biologischen Kontrolle, sowie zur Resistenzzüchtung wurden verfolgt, aber keiner davon erwies sich als hinreichend wirksam. Zur Sicherung der Sonnenblumen-Produktion in den betroffenen Gebieten ist die Entwicklung neuer und/oder integrierter Ansätze nötig. Induzierte Resistenz (IR), die die induzierte systemische Resistenz (ISR), die erworbene systemische Resistenz (SAR) und die lokale erworbene Resistenz (LAR) umfasst, ist eine neue Technik zu Kontrolle von Viren, Bakterien und Pilzkrankheiten, sowie von parasitischen Unkräutern. Diese Kontrollmethode basiert auf dem Auslösen pflanzlicher Verteidigungsmechanismen gegen Pathogene und Freßfeinde. SAR der Sonnenblume, hervorgerufen durch den Pflanzenaktivator BTH (Benzothiadiazol) bewirkte im Gewächshausversuch eine signifikante Verringerung des Befalls durch O. cumana. Ziele dieser Arbeit sind (1) die Verbesserung der BTH-Anwendung in Sonnenblume, (2) die Evaluation der Wirksamkeit von das Pflanzenwachstum fördernden Rhizobakterien (PGPR) und arbuskulärer Mykorrhiza (AMF) gegen das parasitische Unkraut und (3) Kombination dieser resistenz-induzierenden Wirkstoffe mit biologischen und/oder chemischen Kontrollmethoden zu einem integrierten Kontrollansatz, um unerwünschte Nebenwirkungen aus die Sonnenblume auszuschließen, eine wirksamere Kontrolle von O. cumana zu ermöglichen und das Risiko der Resistenzentwicklung gegen einzelne Methoden in Orobanche-Populationen zu minimieren; (4) Erforschung der biochemischen Prinzipien der induzierten Resistenz der Sonnenblume gegen O. cumana.

Neue Quellen zur Erstellung hochölsäurehaltiger Sonnenblumen

Das Projekt "Neue Quellen zur Erstellung hochölsäurehaltiger Sonnenblumen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Landessaatzuchtanstalt (720) durchgeführt. Im Gegensatz zu klassischen Sonnenblumen enthalten HO-Sonnenblumen ein Öl mit einem Anteil der Ölsäure (C18:1) von über 75 Prozent. Gleichzeitig ist der Gehalt an Linolsäure (C18:2) deutlich reduziert. HO-Öl kann sowohl im Nahrungsmittelbereich, als Brat-, Frittierfett oder Salatöl, als auch in technisch-chemischen Anwendungen, z.B. für Tenside in Waschmitteln, oder zur Erstellung von Kunststoffen, verwendet werden. Im Rahmen eines Kooperationsprojektes mit der LSA wurde am Institut für Molekulare Physiologie und Biotechnologie der Pflanzen (IMBIO) der Universität Bonn (Arbeitsgruppe Prof. H. Schnabl) eine partielle Protoplastenfusion zwischen H. maximiliani und H. annuus durchgeführt. Die aus der Fusion entstandenen Pflanzen (P0) wurden in Bonn getestet. Die P1-Generation wurde ab 2002 an der Landessaatzuchtanstalt (LSA) weitergeführt. An den P2-Samen wurden Fettsäureanalysen durchgeführt. Dadurch wurden zwei Pflanzen (HO-Max1, HO-Max2) gefunden, die erhöhte Ölsäuregehalte aufwiesen (größer 80 Prozent). Beide Pflanzen gehen auf unterschiedliche Fusionsprodukte zurück. Im Sommer 2003 wurden Samen weitergeführt, die zuvor mittels Halbkornanalytik auf hohen Ölsäuregehalt selektiert wurden. Um herauszufinden, ob sich diese Pflanzen von den beiden weiteren HO-Quellen der Sonnenblume (Pervenets, HA435) unterscheiden, wurden Kreuzungen zwischen Pflanzen mit unterschiedlichen HO-Quellen durchgeführt. Stand der Arbeiten: Die bisher vorliegenden Ergebnisse deuten auf unterschiedliche, aber eng gekoppelte Gene hin, die in den unterschiedlichen HO-Quellen verantwortlich sind für die Ausprägung des Merkmals hochölsäurehaltig.

Erstellung einer Kopplungskarte fuer Lein (Linium usitatissium) mit molekularen Markern

Das Projekt "Erstellung einer Kopplungskarte fuer Lein (Linium usitatissium) mit molekularen Markern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan, Lehrstuhl für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung durchgeführt.

Molecular mapping of QTL and candidate genes governing phytosterol content in winter oilseed rape (Brassica napus) and Indian mustard (Brassica juncea)

Das Projekt "Molecular mapping of QTL and candidate genes governing phytosterol content in winter oilseed rape (Brassica napus) and Indian mustard (Brassica juncea)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Department für Nutzpflanzenwissenschaften - Pflanzenzüchtung, Abteilung für Zuchtmethodik der Pflanze durchgeführt. Plant sterols, also called phytosterols, comprise a group of plant steroidal compounds. They are of interest because they play a crucial role in plant growth and development and as part of the human diet they are known for their blood cholesterol-lowering effects. High phytosterol contents occur in seeds of oilseed crops, the relevance of which remains hitherto unknown. In contrast to Arabidopsis nothing is know about the genes governing phytosterol content in Brassica species. In previous work, a large genetic. variation for phytosterol content has been found among German winter oilseed rape (Brassica napus) cultivars. So far no information is available on total phytosterol contents or individual components in Indian mustard B. juncea. Suitable segregating doubled haploid populations of B. napus, and of B. juncea have already been developed and will be used in the present project to map QTL for individual and total seed phytosterol content as well as for other seed quality traits. Key candidate genes of the phytosterol biosynthetic pathway with known sequences from Arabidopsis will be sequenced from the progenitor species Brassica rapa, Brassica nigra and Brassica oleracea to develop locus specific PCR primers. Those locus specific primers will be used to sequence the pertinent alleles in the respective amphidiploid species B. napus and B. juncea. Allelic sequence differences between the parents of the doubled haploid populations will be used to map the candidate genes. Results will reveal if positions of candidate genes overlap with those of QTL for phytosterol content and if genetic variation in phytosterol content is related to variation in other seed quality traits.

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