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DEBATTE/030: Quo vadis Biokraftstoffe? (UFZ-Newsletter)


Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ
UFZ-Newsletter August 2011

Quo vadis Biokraftstoffe?

In der öffentlichen Diskussion herrscht große Verunsicherung zum Thema Biokraftstoffe und E10. Welche Ziele will man eigentlich erreichen? Können sie die Versorgungssicherheit verbessern? Schonen sie wirklich das Klima? Ist E10 überhaupt die richtige Maßnahme? Drei UFZ-Experten diskutieren darüber aus ökonomischer, ökologischer und ingenieurwissenschaftlicher Sicht - und sind dabei nicht immer einer Meinung


Biokraftstoffe - Wie viel Fläche wollen wir uns dafür leisten?

Die Mineralölindustrie steht in der Pflicht, einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. Eine Antwort darauf war die Einführung von Biokraftstoffen, seit 2011 auch über E10. Ob das die richtige Antwort war, darüber diskutieren die Ingenieurin Dr. Daniela Thrän, der Pflanzenökologe Dr. Stefan Klotz und der Ökonom Prof. Dr. Erik Gawel aus unterschiedlichen Blickwinkeln.


Welches Potenzial sehen Sie in Biokraftstoffen und der Einführung von E10-Benzin für den Autoverkehr?

Daniela Thrän: Wenn man den Anteil der fossilen Energieträger verringern will, sind Biokraftstoffe und im speziellen E10 ein Weg, aber nicht der einzige. Ich sehe für E10 ein Potenzial, weil es nachgewiesene Klimaschutzeffekte beinhaltet. Es ist allerdings die Frage, inwieweit andere erneuerbare Energien dieses System ablösen können, ob aus E10 irgendwann E15, E30 oder Kerosin 30 wird.

Erik Gawel: Das Potenzial von Biokraftstoffen wie E10 kann neben theoretischen Beiträgen für den Klimaschutz auch in der Marktversorgung liegen. Realistischer Weise ist das mittel- bis längerfristig nur begrenzt möglich. Das zeigen Szenarien, die selbst bei Ausschöpfung weitergehender technologischer Innovationen nur von 27 Prozent Marktanteil an Kraftstoffen bis 2050 ausgehen. Das Potenzial ist also begrenzt, es kann aber für bestimmte strategische Verwendungen, zum Beispiel als Kerosin-Substitut, durchaus relevant sein.

Stefan Klotz: Biokraftstoffproduktion ist langfristig in meinen Augen eine Sackgasse. Denn sie benötigt stärke- oder ölhaltige Pflanzen als Ausgangsmaterial, die immer mehr der nur begrenzt verfügbaren landwirtschaftlichen Nutzfläche in Beschlag nehmen. Damit steht die Biokraftstoffproduktion global in direkter Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion. Aber auch wenn die Ernährung der wachsenden Weltbevölkerung gesichert ist, gibt es Nutzungsalternativen jenseits der Bioenergie. Denn wenn das Erdöl knapp wird, brauchen wir beispielsweise auch große Mengen an hochmolekularen Stoffen für die Chemieindustrie, die aus Pflanzen gewonnen werden. Und da denke ich nicht nur an spezifische Stoffe, etwa zur pharmazeutischen Verwendung, sondern generell an Rohstoffe für die Chemie.


Bleiben wir beim Klimaschutz. Kann E10 wirklich dazu beitragen?

Daniela Thrän: Warum gibt es E10? Weil die Mineralölindustrie aufgefordert wurde, ihren Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. Das war die Idee. 35 Prozent Einsparung an Treibhausgas gegenüber fossilen Brennstoffen ist die Voraussetzung, dass Kraftstoffe als Klimaschutzbeitrag anerkannt werden und auf den Markt gelangen dürfen. Und die werden auf jeden Fall gehalten. Wir haben das selbst gerechnet: Für einzelne Ethanolanlagen in Deutschland kommen wir sogar auf 50 bis 60 Prozent. Interessant ist, dass die Industrieunternehmen sich durch die Mindestanforderung tatsächlich große Gedanken machen, wie sie, zum Beispiel durch die verfahrenstechnische Optimierung der Produktionsprozesse, zu geringen CO2-Emissionen kommen.

Erik Gawel: Was den Klimaschutz angeht, sind wir in Deutschland mit den Biokraftstoffen im Moment noch auf der sicheren Seite. Und wir werden bis 2018 noch höhere EU-Anforderungen an Kraftstoffe bezüglich der CO2-Minderung bekommen. Dann aber müssen wir vielleicht mehr Bioethanol importieren oder mehr Flächen für den Biomasseanbau bereitstellen. Die ohnehin schon mit großer Unsicherheit behafteten und bisher nicht eingerechneten indirekten Landnutzungseffekte auf die CO2-Bilanz verstärken sich. Dadurch wird sich die Frage nach den tatsächlichen Beiträgen zum Klimaschutz noch einmal ganz neu stellen.

Stefan Klotz: Apropos indirekte Landnutzungseffekte. Die Hektarfläche, die zum Anbau der Rohstoffe notwendig ist, ist ganz erheblich. Wenn also der Biomasseanbau dazu beitragen soll, CO2 einzusparen, muss man das kritisch hinterfragen, weil die Ausdehnung der Anbauflächen nur durch Umwandlung von bisherigen Landnutzungssystemen möglich ist: Grünland in Acker oder auch Wald in Acker. Dabei wird viel CO2 freigesetzt. Seit 1993 bis 2009 sind allein in Deutschland 500.000 Hektar Grünland verschwunden. Ein großer Teil davon wurde in Ackerland überführt. Das ist eine gewaltige Menge. So ist die Erreichung des eigentlichen Ziels der CO2-Einsparung mit vielen Fragezeichen zu versehen.

Daniela Thrän: Wenn ich mir die Bemerkung erlauben darf: Die 500.000 Hektar Grünlandumbruch von 1993 bis 2009 wurden nicht allein durch Biokraftstoffproduktion verursacht, sondern auch durch klassische Infrastruktur- oder Baumaßnahmen, etwa für den Straßenbau oder Gewerbegebiete. Das geht in der Regel vom Ackerland ab, und das Grünland zieht dann nach. Es gibt wirklich viele Probleme rund um die Landnutzung, Bioenergie ist nur eines davon.


Sind Biokraftstoffe nun nachhaltig oder nicht?

Stefan Klotz: Die schnelle Entwicklung im Sektor Bioenergie inklusive Biokraftstoffe hat eindeutig dazu geführt, dass der Anteil der landwirtschaftlichen Nutzfläche in Deutschland, der nicht mehr für Nahrungsmittelproduktion genutzt wird, deutlich gestiegen ist. Die Zahl der Biogasanlagen nimmt deutlich zu, und viele Bauern schließen direkt Verträge mit großen Anlagenbetreibern. In der unmittelbaren Umgebung haben wir dann nur noch monotone Fruchtfolgen, bei denen z. B. Mais durch Mais abgelöst wird. Und das hat für diese Flächen negative Effekte. Ich sehe diese Entwicklung generell mit zu vielen Nebenwirkungen schädlicher Art behaftet, vor allem in ökologischer, aber auch sozialer Richtung. Denn mit unserer Politik bestimmen wir auch die Landnutzung in anderen Ländern. In der Dritten Welt schaffen große Agrarbetriebe Monokulturen. In Westafrika werden beispielsweise auf riesigen Plantagen Jatrophapflanzen zur Ölproduktion angebaut. Dadurch wird die lokale Landwirtschaft so geschwächt, dass diese Länder dann oft Nahrungsmittel importieren müssen.

Erik Gawel: Da die Politik weltweit Bioenergie fördert, treibt sie natürlich auch die Nachfrage nach entsprechenden Kraftstoffen an. Wie sich dies auf die Landnutzung auswirkt, wissen wir nicht genau. Unter Umständen könnte der Druck auf die Fläche auch durch Produktivitätssteigerung aufgefangen werden. Letztendlich muss der Markt entscheiden, ob und welche vorherigen Nutzungen möglicherweise substituiert werden und ob das auf brachliegenden oder anderen Flächen passiert. Das macht es noch schwieriger, die Nachhaltigkeit von Landnutzungsänderungen zu sichern.

Daniela Thrän: Die Marktantwort gibt es ja. Es ist nachgewiesen, dass eben genau die Brachflächen in Deutschland umgenutzt wurden, um Energiepflanzen anzubauen. Und was die Importe angeht, Herr Klotz, gebe ich zu bedenken, dass wir unabhängig von der Biokraftstoffentwicklung auch argentinisches Rindfleisch oder Palmöl für Fritteusen importieren.

Erik Gawel: Es gibt aber einen entscheidenden Unterschied zwischen diesen Produkten, und das ist die Tatsache, dass die Politik global, insbesondere hier in Europa und in Deutschland, die Nachfrage nach Bioenergie forciert. Und da hat die Politik schon eine gewisse Verantwortung. Vom Ergebnis her ist es völlig egal, was auf einem Hektar Land, bspw. auf ehemaligen Regenwaldstandorten, gewonnen wird - ob Kraftstoffe oder Lebensmittel. Die Frage bleibt: Ist eine Politik gerechtfertigt, die speziell den Druck auf die Fläche durch die Förderung von Bioenergie erhöht und eine Zusatznachfrage schafft. Im Grunde müsste man die Nachhaltigkeit der gesamten Agrarproduktion und auch der stofflichen Importe unter die Lupe nehmen. Das ist ganz klar.

Daniela Thrän: Ja, genau. Man wird kein Zweiklassensystem durchhalten: Hier die nachhaltigen Biokraftstoffe, dort die klassische Agrarproduktion. Das wird immer widersprüchlich bleiben.

Stefan Klotz: Ich glaube nicht, dass es egal ist, ob wir auf einer Fläche Nahrungsmittel produzieren oder Pflanzen für Bioenergie. Es ist doch ein Unterschied, ob ich Körnermais zur Herstellung von Nahrungsmitteln anbaue oder Silomais zur Produktion von Energie, bei dem es nicht allein auf den Kornertrag ankommt, sondern darauf, dass in kurzer Zeit viel Biomasse heranwächst. Mehr Biomasse bedeutet höheren Wasserbedarf. Und wenn ich Mais mit einer Höhe von drei Metern produzieren will, wird auch der Düngebedarf steigen. Mais gehört außerdem zu den Humuszehrern. In Monokultur über mehrere Jahre angebaut, degradiert er den Boden. Dann brauche ich lange Zeit, bis sich Humus wieder aufbaut und der Boden wieder fruchtbar ist. Auch ist die Gefahr der Bodenerosion sehr stark, viel stärker als etwa beim Weizenanbau. Das hängt damit zusammen, dass Mais mit einem vergleichsweise großen Reihenabstand angebaut wird und in jungen Stadien nur sehr langsam wächst. So bleibt die Bodenoberfläche lange Zeit ungeschützt Wind und Regen ausgesetzt, und das fördert die Erosion.


Wie beurteilen Sie die Flächen, die für die Erzeugung von Biokraftstoffen genutzt werden, hinsichtlich der Energieeffizienz?

Stefan Klotz: Hinsichtlich der Menge an Energie, die ich real ernte, habe ich ein schlechtes Verhältnis zwischen Fläche und durch Biomasse fixierter Energie auf der Fläche. Denn sowohl die meisten fossilen Energiequellen als auch die Biomasse ist letztendlich eingefangene Sonnenenergie. Der Wirkungsgrad liegt bei gerade mal einem Prozent, oft auch weit darunter. Stellen Sie sich vor, ein Ingenieur würde vorschlagen, eine Maschine mit solch schlechtem Wirkungsgrad zu bauen.

Daniela Thrän: Die Alternative wäre Solarkraft, in unseren Breiten in Form von Photovoltaik. Ja, da ist die Energieeffizienz höher. Sie ist aber auch ein Eingriff in die Landschaft, und im Moment auch noch deutlich teurer.

Erik Gawel: Wenn ich mir dazu als Ökonom einen Hinweis erlauben darf: Die minimale solare Effizienz bei der Biomasse spielt faktisch gar keine Rolle. Die Frage, welche Energieform gesellschaftlich genutzt werden soll, hängt ausschließlich von den sozialen Bereitstellungskosten je Energieeinheit bzw. je Hektar Fläche ab: Neben den Ernte- und Energieerzeugungskosten sind das nicht zuletzt die Umweltkosten, z. B. bei Klima und Naturschutz. Schneidet die Bioenergie hier besser ab als relevante Alternativen - von Kohle über Windkraft bis Solarenergie -, so wird diese auch Bestandteil eines künftigen Energiemix sein. Zu beachten ist außerdem die langfristige absolute Verfügbarkeit alternativer Energiequellen.

Inwieweit haben wir die technischen Möglichkeiten in der Herstellung und Nutzung von Biokraftstoffen überhaupt ausgeschöpft?

Daniela Thrän: Noch holen wir aus den Pflanzen nicht raus, was möglich ist. Wir nutzen ja derzeit vor allem die nahrungsmittelrelevanten Pflanzenteile wie Samen oder Früchte. Da steckt also noch mehr Potenzial drin. Bei der Frage nach technischen Alternativen gibt es zwei generelle Wege. Zum einen kann man gasförmige Kraftstoffe herstellen, zum Beispiel in Form von Biogas. Zum anderen lassen sich kohlenstoffreiche Rohstoffe wie Holz oder mehrjährige Pflanzen in chemische Basisprodukte zerlegen. Dieses sogenannte niedermolekulare Synthesegas ist dann Ausgangsstoff für den Massenmarkt Biokraftstoff, aber genauso gut für den Hochqualitätsmarkt chemische Rohstoffe. Hier sind die Forschungen jedoch noch am Anfang. Die Effizienzen, die man sich dabei am Ende erhofft, liegen im Bereich von 65 Prozent. Das wäre deutlich mehr als zum Beispiel die 35 Prozent Biodiesel, die man heute aus der Rapspflanze herausholt.

Das Thema Nutzerverhalten wird gern umgangen. Inwiefern gehört es auf die politische Tagesordnung?

Erik Gawel: Ja, das ist in der Tat ein wichtiger Punkt. Denn die Biokraftstoffstrategie ist ja im Grunde Teil einer Effizienzstrategie: Um die Umweltauswirkungen des Verkehrssektors zu reduzieren, gibt es verschiedene technologische Ansätze, beispielsweise die Entwicklung besserer Motoren oder natürlich die Substitution von fossilen Kraftstoffen. Was aber völlig aus dem Blick gerät, sind beispielsweise die Fahrleistung und die Zahl der Automobile. Die Verkehrspolitik macht es sich zu einfach, immer nur auf die Effizienz beim Klimaschutz zu setzen und die Gesamtleistung des Verkehrssektors, weil politisch heikel, aus dem Blick zu verlieren. Insofern brauchen wir auch hier eine Gesamtstrategie, die auch den Nutzer in seiner Verkehrsverantwortung berücksichtigt.

Daniela Thrän: Ja. Das, was da im Moment an Energiekonsum stattfindet und die technologischen Antworten, die man mit Biokraftstoffen zu geben versucht, passen überhaupt nicht zusammen. Da gibt es auf jeden Fall eine große Notwendigkeit, den Energiebedarf zu reduzieren.

Auf den Punkt gebracht: Sind Biokraftstoffe und E10 nun der richtige Weg oder sollten wir uns davon wieder verabschieden?

Daniela Thrän: Das Klimaproblem ist in erster Linie ein Energieproblem. Und es ist richtig, dass der Verkehrssektor einen Beitrag zur Reduktion der diesbezüglichen Treibhausgasemissionen liefert. Es bleibt aber die Frage, wie viel Fläche wir uns dafür leisten wollen. Wenn man sich jetzt fragt, wie das weitergehen soll, wäre mein Plädoyer ganz klar, dass man jetzt keinen abrupten Wechsel der Instrumente vornehmen sollte. Die Klimapolitik im Verkehrsbereich der EU ist lückenhaft, aber die Optionen, die man sich damit auf den Weg gebracht hat, sollte man auch nicht stehen- und liegenlassen. Dabei geht es nicht um Mengen an Erneuerbaren, sondern es geht um nachweisliche Treibhausgasreduktion. Dieser Schritt von der Mengenquote zur Klimaschutzquote wird zumindest in Deutschand gegangen. Eine Erhöhung der Quoten sollte jedoch erst dann vorgenommen werden, wenn die offenen Baustellen geklärt sind.

Erik Gawel: Ich vertrete eine etwas andere Auffassung. Aus ökonomischer Sicht ist die Politik einer Zwangsquotierung beim Kraftstoffverbrauch für Deutschland ein Irrweg: Wir brauchen Klimabeiträge des Verkehrssektors zu geringstmöglichen CO2-Vermeidungskosten. Agrarkraftstoffe gehören definitiv nicht dazu. Das Problem ist jetzt, dass wir hier einen Weg eingeschlagen haben, den wir nicht von heute auf morgen ändern können. Die Politik wäre schlecht beraten, zunächst massive Anreize zu setzen und Strukturen aufzubauen, um dann eine Vollbremsung hinzulegen. Die Problematik hat sich beim Wegfall des Biodiesel-Steuerprivilegs gezeigt, wo die Produktion von B100 praktisch zusammengebrochen ist. Trotzdem würde ich es für falsch halten, diesen Weg nur mit Blick auf die versunkenen Kosten und die Investments des privaten Sektors dauerhaft weiter zu gehen. Wir brauchen eine kosteneffiziente Klimapolitik im Verkehrssektor, und die sieht definitiv anders aus als die derzeitige Quotenpolitik.

Stefan Klotz: Den Äußerungen von Herrn Gawel kann ich nur zustimmen. Wenn wir alles per Dekret über Nacht wieder ändern würden, hätte das auch negative Klimaeffekte. Dennoch ist es wichtig, gerade in der Forschung nach Wegen zu suchen, wie der Verkehr effektiver gestaltet werden kann und wie andere Energiequellen für den Verkehrssektor erschlossen werden können. Die Produktion von Biotreibstoffen betrachte ich nach wie vor als sehr ineffektiv und zu stark mit Umweltschäden und negativen sozialen Auswirkungen verbunden.

Erich Wittenberg, Doris Böhme, Susanne Hufe


Prof. Dr. Erik Gawel ist stellvertretender Leiter des UFZ-Departments Ökonomie sowie Inhaber des Lehrstuhls für Volkswirtschaftslehre, insbesondere Institutionen ökonomische Umweltforschung, und Direktor des Instituts für Infrastruktur und Ressourcenmanagement an der Wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät der Universität Leipzig. Seine Forschungsschwerpunkte sind die Finanzwissenschaft sowie die Umwelt- und Institutionenökonomik, darunter insbesondere die Governance von Biomasse-Stoffströmen sowie umweltpolitische Fragen der Energiewirtschaft. e-mail: erik.gawel[at]ufz.de

Dr. Stefan Klotz ist Leiter des Departments Biozönoseforschung am UFZ in Halle. Als Sprecher des Fachbereichs Terrestrische Ökologie des UFZ koordiniert er nationale und internationale Projekte u. a. in Vietnam, ist Mitglied mehrerer wissenschaftlicher Beiräte von naturschutzrelevanten Zeitschriften und Buchreihen, leitet das Deutsche Netzwerk für Ökologische Langzeitforschung (LTER-D) und trägt Verantwortung als Präsident der Europäischen Ökologischen Föderation (EEF), des Zusammenschlusses ökologischer Fachgesellschaften in Europa. e-mail: stefan.klotz[at]ufz.de

Dr.-Ing. Daniela Thrän ist Sprecherin des UFZ-Departments Bioenergie sowie Leiterin des Bereiches Bioenergiesysteme im Deutschen BiomasseForschungsZentrum (DBFZ) in Leipzig. Neben ihrer Tätigkeit als Lehrbeauftragte an der TU Bergakademie Freiberg ist Daniela Thrän Mitglied in zahlreichen internationalen und nationalen Arbeitskreisen, u.a. bei der Internationalen Energie Agentur (IEA) im Bereich Bioenergie, dem DECHEMA-Ausschuss für nachwachsende Rohstoffe sowie beim Bundesverband BioEnergie e. V. e-mail: daniela.thraen[at]ufz.de


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Quelle:
UFZ-Newsletter August 2011, Seite 2-4
Herausgeber:
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ
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veröffentlicht im Schattenblick zum 6. Oktober 2011