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Sustainable use of Global Land and Biomass Resources

Before humankind discovered oil, coal, natural gas and uranium and learnt how to put them to use, biomass covered all of the respective needs. Since time immemorial, it has provided food, feed and fodder, fuel, construction materials, and the raw materials for textiles as well as medicinal drugs. Until the mechanisation and motorisation of farming subsequent to the Industrial Revolution, agricultural biomass production was based on regional, largely closed, food and energy cycles. The energy needed for this production (fodder for working animals and food for the human workforce) came from within the agricultural sector itself. As technology progressed in the 20th century, it significantly changed the way in which biomass is produced and used (cue: specialisation, increasing global division of labour and trade). Fossil fuels made the motorisation of agriculture and the energy-intensive production of fertilisers and pesticides possible.

Weltweiter Ausbau von Energie aus Biomasse erfordert schwierige Abwägungen

Energie aus Pflanzen kann bis zu 20 Prozent des weltweiten Bedarfs an Strom und Wärme im Jahr 2050 decken, davon rund die Hälfte aus Biomasseplantagen – dies aber nur um den Preis einer deutlichen Ausweitung der Anbauflächen zu Lasten der Natur. Das ist Ergebnis einer Studie des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK), „die erstmals das Potenzial und die Risiken der Energiegewinnung aus Biomasseplantagen in einer aufwändigen biogeochemischen Computersimulation ermittelt“, wie der Leitautor Tim Beringer erklärt. Die vom Menschen genutzte Landfläche würde sich je nach Szenario um zehn bis dreißig Prozent gegenüber dem heutigen Wert vergrößern, die nötige Bewässerung könnte sich im Extremfall verdoppeln.

Environmental Innovation Policy - greater resource efficiency and climate protection through the sustainable material use of biomass

Im Auftrag des Umweltbundesamts (UBA) habendie nova-Institut GmbH (Koordination), das Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH(IFEU), das Finanzwissenschaftliche Forschungsinstitut an der Universität zu Köln(FiFo)unddas Öko-Institut e.V. von 2010 bis 2013 das Forschungsvorhaben "Ökologische Innovationspolitik - Mehr Ressourceneffizienz und Klimaschutz durch nachhaltige stoffliche Nutzungen von Biomasse"durchgeführt.Nachdem die energetische Biomassenutzung im letzten Jahrzehnt massiv zunahm, steigt seit einiger Zeit auch das Interesse an der stofflichen Nutzung nachwachsender Rohstoffe. Im Vordergrund stehen hierbei Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit der Industrie, die heute noch größtenteils von fossilen Ressourcen abhängig ist. Zukünftig sollen fossile Rohstoffe verstärkt durch biogene Rohstoffe, d. h. durch regenerative Kohlenstoffquellen, ersetzt werden. Dadurch soll in erster Linie die Versorgungssicherheit erhöht und nebenbei auch ein Beitrag zu Klimaschutz und Nachhaltigkeit geleistet werden.In der politischen Debatte um die Biomassenutzung der letzten Jahre lag der Fokus vor allem auf der energetischen Nutzung, für die klare Ausbauziele definiert und zahlreiche politische Instrumente zur Förderung implementiertwurden. Im Bereich der stofflichen Biomassenutzung hingegen existieren keineverbindlichenZiele und nur wenige unterstützende Maßnahmen. Vor diesem Hintergrund fördert das Umweltbundesamt (UBA) dieses Projekt.Übergeordnetes Ziel des Projekts ist es, Barrieren und Hemmnisse zu analysieren sowie Strategien und Instrumente zur Unterstützungder stofflichen Biomassenutzung zu entwickeln, damit diese verstärkt zum Klima- und Ressourcenschutz beitragen kann. Besonders wichtig sinddabei Nachhaltigkeitsanforderungen und Ressourceneffizienz, um zu gewährleisten, dass die stoffliche Nutzung von Biomasse eine positive Klimabilanz aufweist und nicht zu neuen Umweltbelastungen oder zur Verschärfung bestehender Umweltprobleme beiträgt.<BR>Quelle: Forschungsbericht

SP2

Das Projekt "SP2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. Ziel des Subprojektes ist die Charakterisierung des Einflusses verschiedener Zwischenfruchtarten auf das Wurzelwachstum und den Ernährungs- und Gesundheitszustand der Folgefrucht Mais in einer Langzeitrotation. Dabei liegt ein Hauptaugenmerk auf der Beschreibung der N-Aufnahme der Zwischenfrucht und des folgenden N-Übertrages auf die Hauptfrucht. Außerdem soll untersucht werden, inwieweit Zwischenfruchtarten das (Wurzel-)Wachstum der Folgefrucht biologisch (durch deren Wurzelbiomassenverteilung) und chemisch (durch Abgabe von Wurzelexsudaten) beeinflussen können.

Teilprojekt ifeu

Das Projekt "Teilprojekt ifeu" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ifeu - Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg gGmbH durchgeführt. Das Vorhaben erforscht und entwickelt wissenschaftliche Grundlagen für ein systemisches Monitoring und die Modellierung der Bioökonomie (BÖ) in Deutschland. (1) Entwicklung eines Rahmens für ein systemisches Monitoring. Die Erwartungen an die BÖ durch Politik, Wirtschaft, NGOs und Wissenschaft werden systematisiert. Wichtige Kriterien und Indikatoren werden abgeleitet. (2) Entwicklung eines systemischen Modellierungs- und Bewertungsansatzes. Ein Modell-System zur mehrskaligen Analyse und Bewertung der BÖ wird entwickelt. Stoffstrommodelle, IO-Datenbasen, ökonometrische und Modelle zu Land- und Wassernutzung werden verknüpft. Fußabdrücke der BÖ zu Land-, Forstwirtschaft, Wasser, Treibhausgasen sowie Sozioökonomie werden bestimmt. (3) Analyse der Schlüsselfaktoren für die Transformation der BÖ. Trend bestimmende Faktoren werden analysiert: Landwirtschaftliche Produktionssysteme, Ernährung, energetische und stoffliche Verwendung von Biomasse, Kreislaufwirtschaft und Kaskadennutzung sowie neue Technologien. (4) Modellierung der Entwicklung der BÖ und ihrer umweltbezogenen und sozio-ökonomischen Auswirkungen. Vergangene Trends und Status quo werden modellgestützt analysiert. Kontrafaktische Modellierung wird exploriert, um die historischen Effekte der BÖ abzuschätzen. Künftige Trends und ihre Auswirkungen werden modelliert. (5) Integration von Indikatoren und Daten der Zertifizierung und Ökobilanzierung. Für ein Monitoring werden Nutzungsmöglichkeiten und Erweiterungsoptionen der in Zertifizierungsverfahren und bei der Produktökobilanzierung erhobenen Daten und Indikatoren geprüft. (6) Entwicklung eines Monitoringsystems. Ein prototypischer Monitoring Bericht zur BÖ in Dtld wird erstellt. Eine interaktive Webseite zur Exploration von Daten und Charakteristika der BÖ wird entwickelt. (7) Management und Koordination. Der Austausch mit den anderen Dimensionen zum Aufbau des BÖ Monitoring wird über verschiedene Gremien, Projekttreffen und Statuskonferenzen organisiert.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen durchgeführt. Das Vorhaben untersucht den Einsatz zu sog. TCR-Bio-Kohle konvertierter Biomasse, hinsichtlich Verbesserung der Wasserretention in agrarischen und urbanen Böden sowie der Nutzung von Abwärme aus dem Thermokatalytischen Reforming (TCR® Prozess). Hierzu kooperieren interdisziplinäre Partner aus kommunalen Verwaltungen, der angewandten Forschung und Hochschulforschung im Bereich der Bodenkunde. Fraunhofer UMSICHT bringt mit dem Thermokatalytischen Reforming (TCR) die Kerntechnologie in das Vorhaben ein und erzeugt definiert auf die im Projekt vorliegenden Anforderungen abgestimmte TCR Substrate für Feldversuche zur Bodenverbesserung. Fraunhofer IMWS bringt Kompetenzen zu Life Cycle Assessment (LCA) und Akzeptanzuntersuchung neuartigen Technologien in das Vorhaben ein.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion durchgeführt. Es wird erwartet, dass der Energiebedarf Chiles weiter steigt. Forst- und Landwirtschaft können einen Beitrag dazu leisten, diesen steigenden Bedarf zu befriedigen. Dieses Projekt untersucht die Potenziale, die landwirtschaftliche und Rückstände aus Forstplantagen hierfür im Rahmen regionaler Bioenergiekonzepte bieten. Diese Rückstände verbleiben aufgrund hoher Erfassungs-, Verarbeitungs- und Transportkosten derzeit meist ungenutzt auf dem Feld / den Plantagen. Eine effiziente Nutzung der Rückstände muss dabei wechselnde Ernteorte berücksichtigen, und Wege finden, die Biomasse energetisch zu verdichten. Es bedarf daher derzeit noch nicht existenter flexibler Technologien und Nutzungskonzepte. Dieses Projekt zielt darauf ab, solche adaptierbaren regionalen Bioenergiekonzepte auf Basis vielversprechender Technologien zu entwickeln. Dabei wird besonderer Wert auf die Entwicklung ökonomisch, ökologisch und aus sozialer Perspektive vorteilhafter, d.h. nachhaltiger, Konzepte gelegt. Ein Transfer und eine Übertragung auf andere Regionen der Welt wird geprüft. Um die Ziele zu erreichen ist das Projekt in fünf Arbeitspakete eingeteilt (APs): AP1: Identifikation und Bestimmung der Rahmenbedingungen AP2: Implementierung von adaptierbaren semi-mobilen Energieverdichtungstechnologien AP3: Erarbeitung und Bewertung von Nutzungskonzepten für die betrachteten Technologien AP4: Vorbereitung einer Implementierung, Transfer und Verbreitung AP5: Projektmanagement und Dokumentation.

Teilprojekt UFZ

Das Projekt "Teilprojekt UFZ" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Bioenergie durchgeführt. Das Vorhaben erforscht und entwickelt wissenschaftliche Grundlagen für ein systemisches Monitoring und die Modellierung der Bioökonomie (BÖ) in Deutschland. (1) Entwicklung eines Rahmens für ein systemisches Monitoring. Die Erwartungen an die BÖ durch Politik, Wirtschaft, NGOs und Wissenschaft werden systematisiert. Wichtige Kriterien und Indikatoren werden abgeleitet. (2) Entwicklung eines systemischen Modellierungs- und Bewertungsansatzes. Ein Modell-System zur mehrskaligen Analyse und Bewertung der BÖ wird entwickelt. Stoffstrommodelle, IO-Datenbasen, ökonometrische und Modelle zu Land- und Wassernutzung werden verknüpft. Fußabdrücke der BÖ zu Land-, Forstwirtschaft, Wasser, Treibhausgasen sowie Sozioökonomie werden bestimmt. (3) Analyse der Schlüsselfaktoren für die Transformation der BÖ. Trend bestimmende Faktoren werden analysiert: Landwirtschaftliche Produktionssysteme, Ernährung, energetische und stoffliche Verwendung von Biomasse, Kreislaufwirtschaft und Kaskadennutzung sowie neue Technologien. (4) Modellierung der Entwicklung der BÖ und ihrer umweltbezogenen und sozio-ökonomischen Auswirkungen. Vergangene Trends und Status quo werden modellgestützt analysiert. Kontrafaktische Modellierung wird exploriert, um die historischen Effekte der BÖ abzuschätzen. Künftige Trends und ihre Auswirkungen werden modelliert. (5) Integration von Indikatoren und Daten der Zertifizierung und Ökobilanzierung. Für ein Monitoring werden Nutzungsmöglichkeiten und Erweiterungsoptionen der in Zertifizierungsverfahren und bei der Produktökobilanzierung erhobenen Daten und Indikatoren geprüft. (6) Entwicklung eines Monitoringsystems. Ein prototypischer Monitoring Bericht zur BÖ in Dtld wird erstellt. Eine interaktive Webseite zur Exploration von Daten und Charakteristika der BÖ wird entwickelt. (7) Management und Koordination. Der Austausch mit den anderen Dimensionen zum Aufbau des BÖ Monitoring wird über verschiedene Gremien, Projekttreffen und Statuskonferenzen organisiert.

Teilprojekt GWS

Das Projekt "Teilprojekt GWS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GWS Gesellschaft für wirtschaftliche Strukturforschung mbH durchgeführt. Das Vorhaben erforscht und entwickelt wissenschaftliche Grundlagen für ein systemisches Monitoring und die Modellierung der Bioökonomie (BÖ) in Deutschland. (1) Entwicklung eines Rahmens für ein systemisches Monitoring. Die Erwartungen an die BÖ durch Politik, Wirtschaft, NGOs und Wissenschaft werden systematisiert. Wichtige Kriterien und Indikatoren werden abgeleitet. (2) Entwicklung eines systemischen Modellierungs- und Bewertungsansatzes. Ein Modell-System zur mehrskaligen Analyse und Bewertung der BÖ wird entwickelt. Stoffstrommodelle, IO-Datenbasen, ökonometrische und Modelle zu Land- und Wassernutzung werden verknüpft. Fußabdrücke der BÖ zu Land-, Forstwirtschaft, Wasser, Treibhausgasen sowie Sozioökonomie werden bestimmt. (3) Analyse der Schlüsselfaktoren für die Transformation der BÖ. Trend bestimmende Faktoren werden analysiert: Landwirtschaftliche Produktionssysteme, Ernährung, energetische und stoffliche Verwendung von Biomasse, Kreislaufwirtschaft und Kaskadennutzung sowie neue Technologien. (4) Modellierung der Entwicklung der BÖ und ihrer umweltbezogenen und sozio-ökonomischen Auswirkungen. Vergangene Trends und Status quo werden modellgestützt analysiert. Kontrafaktische Modellierung wird exploriert, um die historischen Effekte der BÖ abzuschätzen. Künftige Trends und ihre Auswirkungen werden modelliert. (5) Integration von Indikatoren und Daten der Zertifizierung und Ökobilanzierung. Für ein Monitoring werden Nutzungsmöglichkeiten und Erweiterungsoptionen der in Zertifizierungsverfahren und bei der Produktökobilanzierung erhobenen Daten und Indikatoren geprüft. (6) Entwicklung eines Monitoringsystems. Ein prototypischer Monitoring Bericht zur BÖ in Dtld wird erstellt. Eine interaktive Webseite zur Exploration von Daten und Charakteristika der BÖ wird entwickelt. (7) Management und Koordination. Der Austausch mit den anderen Dimensionen zum Aufbau des BÖ Monitoring wird über verschiedene Gremien, Projekttreffen und Statuskonferenzen organisiert.

Teilprojekt CLAAS

Das Projekt "Teilprojekt CLAAS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Claas Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH durchgeführt. Sweedhart hat zum Ziel verschiedene Konzepte zur Reduzierung des Unkrautdrucks auf landwirtschaftlichen Feldern bei gleichzeitiger Nutzbarmachung von Biomassepotenzialen zu untersuchen. Normalerweise werden Unkräuter mit Herbiziden bekämpft. In den letzten Jahren entwickelten sich jedoch zunehmend Resistenzen. Da die Entwicklung neuer effektiver Herbizide derzeit unwahrscheinlich ist, müssen andere Möglichkeiten gefunden werden, um dem zunehmenden Unkrautbefall entgegenzuwirken. 25 % der gesamten Biomasse während der Ernte ist Kaff. Gleichzeitig enthält das Kaff einen großen Anteil an Unkrautsamen und verbleibt ungenutzt und unbehandelt auf dem Feld. Es soll evaluiert werden, ob sich die Motorabwärme der Erntemaschine so nutzen lässt, dass die Unkrautsamen effektiv hygienisiert werden, um den Befall in den Folgejahren zu entschärfen. Sweedhart untersucht auch Ansätze zum innovativen Handling des Kaffs. Dies beinhaltet unterschiedliche Optionen zur Sammlung des Kaffs, die komplette Entfernung des Kaffs vom Feld und die Möglichkeiten Kaff energetisch, stofflich oder als Futtermittel zu nutzen. Als Projektergebnis wird ein Katalog an vielversprechenden und nachhaltigen Maßnahmen erarbeitet, die dem Unkrautdruck entgegenwirken und neue Biomassepotenziale erschließen.

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