KLIMA-MEDIA.de Pressespiegel & Infoblog

Bei der Produktion von Olivenöl bleiben umweltbelastende flüssige und feste Reststoffe zurück.

Olivenernte – Foto: Fraunhofer-Institut

Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart haben in ersten Untersuchungen gezeigt, dass sich diese Reststoffe zur Gewinnung von Bioenergie nutzen lassen. Mehr als zwei Drittel der organischen Trockensubstanz können zu Biogas vergoren werden.

Mehr als 2 Millionen Tonnen Olivenöl werden jährlich in Europa hergestellt. Nach der Ernte werden die Oliven von Blättern befreit, gewaschen, gemahlen und die flüssige Phase von der festen in einem Dekanter getrennt. Aus dem Wasser-Öl-Gemisch wird das wertvolle Speiseöl gewonnen, indem es durch Zentrifugieren von der wässrigen Phase getrennt wird. Übrig bleibt die wässrige Phase, die in recht hohen Konzentrationen Schwebstoffe und Substanzen wie Fettsäuren und Phenole enthält, welche für Tiere und Pflanzen toxisch sind. Die flüssigen Reststoffe können daher nicht einfach in die Umwelt, Flüsse oder Seen eingeleitet werden und stellen in den Anbauregionen in Italien, Griechenland und Spanien ein Entsorgungsproblem dar. Die festen Olivenreststoffe aus der Ölmühle bestehen zum Großteil aus Proteinen und enthalten ebenfalls Phenole.

In einem von der EU geförderten Projekt entwickeln und erproben Partner aus Forschung und Industrie ein Konzept, nach dem bei der Olivenölherstellung anfallenden Abfallstoffe verwertet werden können. Die Idee ist, zunächst verwertbare Substanzen wie Polyphenole zu extrahieren, um sie als natürliche Antioxidantien in der Kosmetik- oder Lebensmittelindustrie nutzen zu können. Die Restbiomasse soll energetisch verwertet werden. Hierzu untersuchen Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart, inwieweit die Reststoffe zu Biogas als Energieträger vergoren werden können. Erste Untersuchungen im Labormaßstab zeigen, dass sowohl die flüssigen als auch die festen Reststoffe wertvolle Energie in Form von Biogas liefern.

Die Forscher haben in ihren Versuchsreihen die je nach Herstellungsverfahren unterschiedlichen Abfallfraktionen aus den drei Anbauländern untersucht. »Wir haben die Reststoffe nach einem am Fraunhofer IGB entwickelten Verfahren vergoren, bei dem die Substrate in den Reaktoren während der Vergärung optimal durchmischt werden«. erläutert Prof. Dr. Dieter Bryniok, Projektleiter am Fraunhofer IGB. »Sowohl in festen als auch in flüssigen Abfällen wurde hierbei der Anteil der organischen Verbindungen, abhängig von den eingesetzten Abfallfraktionen, um 75 bis 90 Prozent reduziert – das heißt der Großteil der abbaubaren Verbindungen in den Abfallstoffen wird durch anaerobe Bakterien umgesetzt«. Je nach Zusammensetzung der jeweiligen Abfallfraktion wurden dabei aus festen Abfällen innerhalb von 20–30 Tagen bis zu 720 Liter Biogas pro Kilogramm organischer Trockensubstanz gebildet. Bei den flüssigen Abfällen konnten die Forscher innerhalb von 10 Tagen 680 bis 980 Liter Biogas pro Kilogramm organischer Trockensubstanz nachweisen. Zum Vergleich: Eine konventionelle Biogasanlage mit Maissilage liefert im Schnitt 680 Liter Biogas pro Kilogramm organischer Trockensubstanz.

Derzeit untersuchen die Fraunhofer-Forscher, wie sie in kontinuierlich betriebenen Vergärungsprozessen, in denen ständig Substrat zugeführt wird, die Biogasausbeute weiter erhöhen können. »Bereits jetzt können wir sagen, dass je nach Art der Abfälle pro Tonne Feststoffabfall bis zu 3600 kWh und pro Tonne Flüssigabfall bis zu 540 kWh Energie gewonnen werden können«, so Bryniok. Würden alle Reststoffe der Olivenölproduktion in Europa zu Biogas vergoren, entspräche die hierbei lieferbare Bioenergie in etwa der Menge, für die Mais auf einer Fläche von 2800 Quadratkilometern – einer Fläche so groß wie das Saarland – angebaut werden müsste! Die Vergärung organischer Reststoffe aus der Lebensmittelproduktion kann somit einen spürbaren und nachhaltigen Beitrag zu einer dezentralen Energieversorgung leisten.

Der Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland (BUND) hat die Bundesregierung aufgefordert, die Einführung des Agrosprits “E10″ endgültig zu stoppen.

E10 an der Zapfsäule – Foto: berlin-pics / Pixelio

“E10″ halte die Autohersteller davon ab, stärker auf  Spritspar-Technologien zu setzen. “Weil sich die Hersteller die Beimischung von E10 als Klimaschutzmaßnahme anrechnen lassen, gibt der sogenannte Biosprit der Autoindustrie das fatale Signal, ihre falsche Modellpolitik fortzusetzen zu können. Deshalb muss das Ziel, 2020 zehn oder mehr Prozent Agrarkraftstoffe im Verkehrssektor einzusetzen, endlich aufgegeben werden”, sagte der BUND-Verkehrsexperte Werner Reh. Sowieso fehle in Deutschland die dafür nötige Anbaufläche. Wenn die Bundesregierung wirksam Treibhausgase einsparen wolle, müsse sie ambitionierte CO2-Minderungsziele für den gesamten Verkehrssektor festlegen und dafür sorgen, dass die Fahrzeuge sehr viel sparsamer würden als heute.

Mit Verweis auf die innerhalb der zurückliegenden zwölf Monate auf dem Weltmarkt registrierte Steigerung der Weizenpreise um 70 Prozent forderte Reh die sofortige Rückkehr zur vor der “E10″-Einführung vorhandenen Beimischungsquote von maximal fünf Prozent Bioethanol. “Es muss aufhören, dass die Reichen in ihren PS-Boliden und Luxuskarossen die Nahrung der Armen verfeuern”, sagte Reh.

Guido Reinhardt vom IFEU-Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg kritisierte ebenfalls die Pläne der Bundesregierung und der Europäischen Union zur Beimischung von Agrarkraftstoffen. “An die Stelle der Beimischungsquote von aktuell 6,25 Prozent Biosprit in Otto- und Dieselkraftstoffen in Deutschland und der EU-Vorgabe von zehn und mehr Prozent Anteil erneuerbarer Energien im Verkehrssektor für 2020 muss die bestmögliche und umweltgerechte Nutzung der vorhandenen Ackerflächen treten. Der Anbau von Getreide für die Ethanolproduktion und von Raps für Biodiesel ist nicht effizient”, sagte Reinhardt.

Derzeit würden in Deutschland auf rund 2,5 Millionen Hektar Energiepflanzen angebaut. Nach Prognosen des IFEU-Instituts verringere sich diese Fläche bis 2020 auf rund eine Million Hektar. Allein der Anbau von Weizen für einen zehnprozentigen Anteil von Ethanol im Benzin würde 2020 rund achtzig Prozent dieser Fläche benötigen. Reinhardt forderte eine gesellschaftliche Debatte darüber, wie die begrenzte Fläche am besten genutzt werden könne. “Der Fakten-Check wird zeigen, dass zur Ausweitung des Anbaus von Biomasse für den Tank keine zusätzlichen Flächen vorhanden sind”, sagte Reinhardt. Eine wesentlich bessere Ökobilanz als der Anbau von Weizen und Raps hätten der Anbau schnell wachsender Baumarten und die Nutzung von Bioabfällen. Die daraus erzeugte Biomasse könne in Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen verfeuert werden, die zugleich Strom und Wärme erzeugen.

Reinhardt: “Es ist nicht sinnvoll, bei der Zertifizierung von Biokraftstoffen prozentuale CO2-Einsparungen auszurechnen und nicht die maximal mögliche CO2-Minderung pro Hektar zum Maßstab zu machen. Deshalb wird dringend eine neue Biomassestrategie mit einem Flächen-Nutzungsplan benötigt. Darin müssen sämtliche Flächennutzungen einer umfassenden CO2-Bilanz unterzogen werden.”

Die Industrieländer müssen ihren Umgang mit Ressourcen radikal ändern, um einer weltweiten Krise bis 2050 zu entgehen.

Metall – Foto: Wilhelmine Wulff / Pixelio

Das geht aus zwei wissenschaftlichen Berichten für die EU-Kommission und die UN-Umweltbehörde UNEP hervor, die Ende Mai in Brüssel vorgelegt wurden.

Der erste Bericht befasst sich mit Metallrecycling. Danach wird ein Großteil der Metalle, darunter wichtige High-Tech-Metalle, nach Gebrauch zu 99 Prozent weggeworfen statt recycelt. Nur bei 18 Metallen liege die Recyclingquote über 50 Prozent, schreiben die Autoren, darunter Matthias Buchert vom Öko-Institut in Darmstadt. Spezialmetalle und Seltene Erden für High-Tech-Anwendungen könnten bald fehlen, wenn diese Praxis nicht radikal geändert werde. Dazu müssten die Recyclingquoten durch bessere Sammel- und Recyclingsysteme vor allem in den Entwicklungsländern stark erhöht werden. Das könne aber gleichzeitig umweltfreundliche Arbeitsplätze schaffen und spare in großem Umfang CO2-Emissionen ein. Metalle zu recyceln ist laut der Studie zwei- bis zehnmal energiesparender als Roherze zu schmelzen.

Der zweite Bericht untermauert die Notwendigkeit einer drastischen Entkopplung des Ressourcenverbrauchs vom Wirtschaftswachstum. Bei einer Business-as-usual-Entwicklung werde sich der Verbrauch von Mineralien, Erzen, fossilen Brennstoffen und Biomasse bis 2050 verdreifachen. Das sei unhaltbar, könne aber durch eine höhere Ressourceneffizienz aufgefangen werden. In der Studie werden dazu drei Szenarien vorgestellt. Darunter verlangt das weitgehendste von den Industrieländern, ihren Ressourcenverbrauch um zwei Drittel zu reduzieren, während andere Länder ihn nicht erhöhen sollen. Insgesamt soll der weltweite Ressourcenverbrauch dauerhaft auf dem Niveau des Jahres 2000 bleiben. Der von der Leiterin des Wiener Instituts für Soziale Ökologie Marina Fischer-Kowalski verfasste Bericht war bereits am 18. Mai vor der UN-Kommission für nachhaltige Entwicklung (CSD) vorgestellt worden.

Die beiden Berichte wurden vom Ausschuss für Ressourcenbewirtschaftung (International Resource Panel) beim UNEP unter Leitung von Ernst Ulrich von Weizsäcker und Ashok Khosla, Präsident der Weltnaturschutzunion IUCN, erarbeitet. Im Rahmen der am heutigen Freitag zu Ende gehenden “Green Week” wurden die Studien in Brüssel vorgestellt. Sie sollen den “Fahrplan hin zu einem ressourceneffizienten Europa” vorbereiten, den die Kommission nach Angaben von Umweltkommissar Janez Potocnik in Kürze vorlegen will. Potocnik sagte in Brüssel, für die notwendige Umstellung bei der Ressourcennutzung seien “wichtige Entscheidungen in Bereichen wie Steuerreform und die Beseitigung ineffizienter Subventionen erforderlich”. Darüber müsse jetzt ein “wirksamer Dialog” mit den Mitgliedstaaten stattfinden.

UNEP-Chef Achim Steiner sagte, Europa spiele eine Schlüsselrolle bei den gemeinsamen Anstrengungen, das Wirtschaftswachstum vom Ressourcenverbrauch abzukoppeln und einen weltweit fairen und gerechten Zugang aller Menschen zu den Ressourcen zu gewährleisten.

Der NABU kritisiert den von Bundesumweltminister Röttgen vorgestellten Entwurf für eine Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) im Bereich Biomasse als fehlerhaft und ökologisch kontraproduktiv.

Schon jetzt mancherorts ‘Mais soweit das Auge reicht’ – Foto: Susanne Schmich / Pixelio

„Der massive Ausbau der Biogaslandwirtschaft ist ökologischer Unsinn und darf nicht noch weiter gefördert werden“, erklärt NABU-Präsident Olaf Tschimpke. Eine weitere Förderung von Maiswüsten sei aus klima- und umweltpolitischer Sicht nicht vertretbar und könne auch nicht durch die Energiewende begründet werden. „In diesem Punkt ist der Gesetzentwurf ein Angriff auf die Natur, den Klimaschutz und auf die bäuerliche Landwirtschaft“, kritisiert Tschimpke.

Zwar sieht der Gesetzentwurf bei der Biogas-Förderung eine Deckelung des Mais- und Getreideanteils in den Biogasanlagen auf maximal 50 Prozent vor, was den Anteil von Mais-Monokulturen begrenzen und einen Fruchtwechsel fördern würde, doch gleichzeitig begünstigt der EEG-Entwurf landschaftsunverträgliche Großanlagen bis fünf Megawatt. „Das würde sämtliche guten Vorsätze konterkarieren und die Naturschutzprobleme in den Regionen weiter verschärfen“, erklärt Tschimpke.

Der Anbau von Energiemais ist nach aktuellen Schätzungen innerhalb von sechs Jahren von 70.000 Hektar auf fast 800.000 Hektar gestiegen. Das hat drastische Auswirkungen auf das Landschaftsbild und den Naturhaushalt. Das Umweltministerium habe dieses Problem im Grundsatz zwar erkannt, zugleich stellt der Gesetzentwurf die Großanlagen von den Vorgaben frei und bietet zudem eine deutlich höhere Vergütung, kritisiert der NABU. Dieser Kardinalfehler würde zu einem noch höheren Flächenverbrauch, einem weiteren Anstieg der Pachtpreise und einer intensiveren Bewirtschaftung der Flächen führen. Auf der anderen Seite würden alle kleineren Anlagen, die auf der Basis von Gülle und naturverträglichen Anbaukulturen betrieben werden, zu den Verlierern des EEG-Entwurfs gehören.

Der NABU fordert, die Förderung der Großanlagen zu reduzieren und stattdessen besonders umweltfreundliche Biogassubstrate besser zu vergüten sowie hofgebundene Gülleanlagen zusätzlich zu unterstützen. Nötig sei ein Paradigmenwechsel für eine bedarfsgerechte Nutzung der Biomasse zur Stromerzeugung, ohne dass dafür insgesamt wesentlich mehr Rohstoffe als heute verbraucht werden.

Sonne, Wind, Biomasse, Wasser – Strom kommt künftig aus vielen unterschiedlichen Quellen und aus verschiedenen Ländern.

Die alten Stromnetze sind nicht zukunftsfähig – Foto: Gabi Schoenemann / Pixelio

Schon in einigen Jahrzehnten könnte ein Teil der in Europa benötigten elektrischen Energie aus Nordafrika stammen. Doch das erfordert neue Übertragungs- und Speichertechnik. Fraunhofer-Forscher arbeiten in dem Übermorgen-Projekt “Supergrid” an Komponenten und Systemen, um elektrische Energie zuverlässig erzeugen, speichern und verteilen zu können.

Große solarthermische Anlagen in Afrika, Offshore-Windparks in der Nordsee, Photovoltaik-Kraftwerke im Süden und die vielen dezentralen Anlagen in Mitteleuropa sollen künftig einen großen Teil unseres Stroms liefern. Damit aber der Umstieg auf regenerative Energien gelingt, müssen noch einige Herausforderungen gemeistert werden. Wie kann man den Strom ohne große Verluste über tausende Kilometer transportieren? Lässt sich die stark fluktuierende Energie effektiv speichern? Wie kann man den Strom in unsere Netze einspeisen? In dem jetzt gestarteten Zukunftsprojekt »Supergrid« arbeiten Fraunhofer-Forscher an Komponenten, um Strom verlustarm zu speichern und zu verteilen.

Neuartige Mittelspannungs- und Hochspannungs-Gleichstromnetze

“Der geplante, rasche Ausbau der erneuerbaren Stromerzeugung erfordert nicht nur einen Umbau der Stromnetze, sondern auch die energiewirtschaftlich optimierte Integration von erneuerbarer Energie, Speichertechnologien und Stromnachfrage. Hierfür sind noch grundlegende technologische Innovationen erforderlich. Unser Ziel ist es, Schlüsseltechnologien an der Schnittstelle zwischen Erzeugung und Einspeisung ins Netz zu entwickeln und in einem ganzheitlichen systemtheoretischen Ansatz zu optimieren”, erläutert Dr. Werner Platzer vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg, der das Projekt Supergrid koordiniert. In dem Projekt arbeiten Forscher der Fraunhofer-Institute für Solare Energiesysteme ISE, für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, für Werkstoffmechanik IWM, für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB.

Ein Schwerpunkt ist die Entwicklung von Komponenten und Systemen für neuartige Mittelspannungs- und Hochspannungs-Gleichstromnetze, über die Strom aus Sonne und Wind verlustarm über große Entfernungen transportiert werden soll. Bislang ist die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung als Punkt zu Punkt Verbindung ausgeführt. Mit Hilfe von auch erdverlegten Gleichstromnetzen, sollen die verteilten Energieerzeuger – etwa verschiedene Windkraftlagen und Solaranlagen – über weite Distanzen ohne große Verluste gekoppelt werden. Dazu braucht man neue regelungstechnische Verfahren und Systemkomponenten, die in dem Übermogen-Projekt »Supergrid« von Fraunhofer-Forschern entwickelt werden.

Hochtemperatur-Speicher: Wärme speichern

Ein wichtiger Baustein für die künftige Stromversorgung sind solarthermische Kraftwerke, die in Südeuropa und Nordafrika gebaut werden, wie zum Beispiel in dem Vorhaben Desertec. Hierbei wird Sonnenenergie in nutzbare Wärme umgewandelt. Diese wird dann zur Stromerzeugung genutzt werden. Der große Vorteil: Die erzeugte Wärme lässt sich etwa in Öl, Dampf oder Flüssigsalz speichern. So können die Kraftwerke rund um die Uhr Strom liefern.

Fraunhofer-Forscher wollen nun besonders kostengünstige und effiziente Hochtemperatur-Speicher entwickeln. Ein Ziel ist es, die Kosten für die Wärmespeicherung langfristig um mehr als die Hälfte zu senken. Mit Salzmischungen (Nitrate, Nitrite u.ä.) lässt sich Wärme besonders effizient speichern. Der Nachteil: Sie sind äußerst korrosiv. Fraunhofer-Forscher arbeiten daher an Werkstoffen, die Salzschmelzen auch bei hohen Temperaturen langfristig standhalten.

“Die Einbettung vernetzter Erzeuger und Speichertechnik in eine Gesamtstrategie für den Ausbau der erneuerbaren Energien erfordert zunächst aber eine genaue Analyse des Energiemarktes”, beschreibt Platzer einen wichtigen Aspekt des Projekts. Darauf aufbauend wollen die Forscher integrierte und optimierte Netzstrukturen entwickeln.

Als Signal gegen weitere Monokulturen unterstützt der NABU die Vorschläge des Bundesumweltministeriums zur Korrektur der Biomasseförderung im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG).

Monokultur: Maisanbau von 70.000 auf 600.000 ha gestiegen – Foto: Thorben Wengert / Pixelio

„Das Ministerium hat endlich erkannt, dass die Grenzen des Wachstums beim Maisanbau erreicht sind“, kommentiert NABU-Bundesgeschäftsführer Leif Miller den Entwurf des EEG-Berichts. Er sieht vor, den Einsatz von Mais und Getreide für Strom aus Biogas auf 60 Prozent der Energieausbeute zu begrenzen.

Damit wären die Biogaserzeuger gezwungen, eine größere Vielfalt an Ackerkulturen zu nutzen. Allein der Anbau von Energiemais ist innerhalb von sechs Jahren von 70.000 Hektar auf weit über 600.000 Hektar gestiegen und hat drastische Auswirkungen auf das Landschaftsbild und den Naturhaushalt. „Es gibt keinen Grund, den Atomausstieg als Argument für die weitere Förderung des Maisanbaus zu benutzen – das ist sowohl klima- als auch umweltpolitisch nicht vertretbar“, unterstreicht Miller.

„Für den Ausbau der Erneuerbaren Energien im Stromsektor müssen bis 2020 vor allem die Windenergie an Land und die Photovoltaik eine Schlüsselrolle spielen“, betont Miller. „Aber ausgerechnet in diesen Bereichen will die Bundesregierung die Förderung weiter einschränken“, kritisiert der NABU-Bundesgeschäftsführer. Mit den jüngst beschlossenen Kürzungen der Photovoltaik-Vergütung wird Strom aus Solarparks auf Freiflächen schon im nächsten Jahr günstiger sein, als aus Offshore-Windparks. Zugleich werde Solarstrom vom eigenen Dach immer konkurrenzfähiger zum herkömmlichen Stromangebot. „Mit besseren Rahmenbedingungen für den Bau von Offshore-Windparks allein lässt sich die Energiewende weg von Atom- und Kohlestrom nicht realisieren“, betont Miller.

Um das Gesamtsystem zur Stromversorgung konsequent auf einen steigenden Anteil Erneuerbarer Energien auszurichten, greift der Vorschlag für eine so genannte Marktprämie nach Auffassung des NABU zu kurz. Hiervon würden vor allem größere Anlagenbetreiber und die Energiekonzerne profitieren. „Mit mehr Wind- und Solarenergie werden die Schwankungen bei der Stromeinspeisung zunehmen. Um den Ausbaubedarf für Stromnetze zu verringern, unterstützen wir die Überlegungen der Bundesregierung für eine Speicheroffensive und die bedarfsgerechte Nutzung von Biogas“, erklärt Miller.

Reaktive Stickstoffverbindungen aus Landwirtschaft, Verkehr und Industrie führen zu erhöhten Emissionen des Treibhausgases Lachgas (N2O) aus den Wäldern Europas.

Waldböden emittieren klimaschädliches Lachgas. Ursache sind reaktive Stickstoffverbindungen aus Industrie und Landwirtschaft – Foto: Ingwer Hansen

Die Lachgasemission aus dem Waldboden ist mindestens doppelt so hoch wie der Weltklimarat (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC) bisher angenommen hatte. Das ist eine der Kernbotschaften des ersten Gutachtens zu Stickstoff in Europa (European Nitrogen Assessment, ENA), das diese Woche im Rahmen der Internationalen Konferenz „Nitrogen and Global Change 2011“ in Edinburgh, Schottland, vorgestellt wird.
Die hauptsächlich vom Menschen verursachten reaktiven Stickstoffverbindungen (z.B. NH3 und NOx) werden nach ihrem Eintrag über die Luft in den Wäldern teilweise zu Lachgas (N2O) umgewandelt. Lachgas gehört nach Kohlendioxid und Methan zu den Hauptverursachern des Treibhauseffekts. Dabei ist ein Kilogramm Lachgas rund 300 Mal treibhauswirksamer als die gleiche Menge Kohlendioxid.

Das nun vorliegende ENA-Gutachten, an dem mehr als 200 Experten aus 21 Ländern aus Wissenschaft und Politik und 89 Organisationen mitgewirkt haben, besagt, dass die Auswirkungen von Einträgen von reaktivem Stickstoff aus der Luft in die Wälder Europas bisher deutlich unterschätzt wurden. Die Studie zeigt, dass etwa 2 bis 6 Prozent des reaktiven Stickstoffs aus der Luft in Lachgas umgewandelt werden, das aus dem Waldboden wieder in die Atmosphäre aufsteigt. Der Weltklimarat (IPCC) war bisher von einer Menge von nur etwa 1 Prozent ausgegangen.

Bezogen auf eine Waldfläche von 188 Mio. Hektar hat sich der Eintrag reaktiven Stickstoffs im Vergleich zum Jahr 1860 im Jahr 2000 um 1,5 Mio. Tonnen erhöht. Dies bedeutet eine Steigerung von etwa 8 Kilogramm reaktiven Stickstoff pro Hektar Wald.

Die Ursache für den gestiegenen atmosphärischen Eintrag von reaktivem Stickstoff sind zum einen die landwirtschaftliche Düngung und damit verbundene Ammoniak-Emmissionen, zum anderen die Stickoxid-Emissionen durch Verbrennung fossiler Energieträger, aber auch die Biomasseverbrennung.

Die Konsequenzen der chronisch erhöhten Einträge von reaktivem Stickstoff in Wälder sind neben den klimaschädlichen Lachgasemissionen aus den Waldböden unter anderem auch eine Veränderung der Artenvielfalt bei Pflanzen und Tieren und erhöhte Nitratausträge ins Wasser.

Bei der Vorstellung dieses Teils des ENA-Gutachtens in Edinburgh betonte Professor Klaus Butterbach-Bahl: “Der atmosphärische Eintrag von reaktivem Stickstoff ist bei weitem zu hoch. Unsere Analyse zeigt, dass gravierende Reduktionen – besonders der Ammoniakemissionen aus der Landwirtschaft – erforderlich sind, um die Lachgasemissionen aus Waldböden zu reduzieren.”

Klaus Butterbach-Bahl ist Professor am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Er leitet den Bereich „Atmosphärische Umweltforschung“ des Instituts für Meteorologie und Klimaforschung (IMK-IFU) und ist Leitautor des ENA-Kapitels Nr. 19 zu reaktivem Stickstoff als Gefahr für die EU-Treibhausbilanz („Nitrogen as a threat to the European greenhouse balance“).

Die ENA Studie ist das erste Gutachten, das die vielfältigen Gefahren durch zu hohe Stickstoffeinträge mit ihren ökologischen und ökonomischen Auswirkungen im gesamteuropäischen Kontext beschreibt, vor allem den Beitrag zum Klimawandel und zum Rückgang der Artenvielfalt. Die ENA Studie beschreibt zudem, welche Regionen in Europa besonders gefährdet sind und durch welche Maßnahmen die Risiken verringert werden können, um die Umwelt und die Gesundheit der Bevölkerung zu schützen.

Das ENA-Gutachten wurde für die UN-Kommission für Luftreinhaltung (‘Air Convention’ of the United Nations Economic Commission for Europe) erstellt und durch die Europäische Kommission und die Europäische Wissenschaftsstiftung finanziert.

Zeitgleich mit der Vorstellung des ENA-Gutachtens publizierte die Zeitschrift Nature am 11. April einen Kommentar des leitenden Editors Dr. Mark Sutton vom Centre for Ecology & Hydrology, Grossbritannien. Dieser Kommentar zeigt auf, warum die Verminderung von Stickstoffemissionen eines der zentralen Umweltherausforderungen des einundzwanzigsten Jahrhunderts ist. Dr. Sutton betont: „Dies ist ein herausragendes Ergebnis. Es zeigt, dass Stickstoffemissionen durch die Industrie und die Landwirtschaft in die Atmosphäre wesentlich größere Auswirkungen auf Lachgasemissionen aus Böden haben als bisher angenommen. Dieses Ergebnis liefert zusätzliche Argumente für die Rückführung der Emissionen von Stickstoffoxiden und Ammoniak, was entsprechend positive Auswirkungen für Klima, Luftqualität und Biodiversität hätte.” (Nature 472, Seiten 159-161, 14. April, 2011)

Weltweit ist die Menge an organischem Kohlenstoff, der in Böden gespeichert ist, mindestens dreimal größer als die Menge an Kohlendioxid (CO2) in der Atmosphäre.

Abholzung sowie neue Ölpalmen in Jambi, Indonesien. Foto: Oliver van Straaten.

Wissenschaftler der Universität Göttingen haben nun untersucht, wie sich eine Veränderung der Landnutzung auf die Menge an organischem Kohlenstoff im Boden und damit auch auf die Konzentration von CO2 in der Atmosphäre auswirkt. Dazu haben die Forscher Datenmaterial aus bereits bestehenden Feldstudien gesammelt und analysiert. Ihre Ergebnisse sowie Empfehlungen für eine Verbesserung der Qualität der gesammelten Daten wurden nun in der renommierten Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA veröffentlicht.

Zwar wird der größte Teil des Klimagases CO2 weltweit durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen freigesetzt, aber rund 15 Prozent der Kohlendioxid-Emissionen entstehen durch eine veränderte Nutzung von tropischen Böden. Dabei handelt es sich sowohl um CO2 aus Biomasse, das beispielsweise bei der Verbrennung von gerodetem Tropenwald entsteht, als auch um Kohlendioxid, das aus dem Boden freigesetzt wird. Um genau vorauszusagen, wie viel CO2 bei einer geplanten veränderten Nutzung des Landes freigesetzt wird, fehlen jedoch qualitativ hochwertige Untersuchungen vor allem in den trockeneren Regionen der Tropen.

Prof. Dr. Edzo Veldkamp und Dr. Marife D. Corre von der Fakultät für Forstwissenschaften und Waldökologie der Universität Göttingen haben daher zusammen mit Wissenschaftlern der University of Minnesota (USA) bestehende Daten über die Veränderungen der Kohlenstoffvorräte in Tropenböden gesammelt und überprüft. Dabei fanden sie unter anderem heraus, dass Niederschlag und Bodenart sowohl den Vorrat als auch die Freisetzung des CO2 beeinflussen. „Allerdings war die Verteilung der von uns ausgewerteten Feldstudien nicht repräsentativ für die Bedingungen in den Tropen, so dass eine Hochrechnung auf Basis der Daten zwingend zu einer Verzerrung führen muss“, erklärt Prof. Feldkamp. „Zwei Drittel der geänderten Landnutzung in den Tropen fand auf den relativ fruchtbaren Böden der trockeneren Tropen statt, die meisten Feldstudien dagegen eher in den Gebieten, wo eine relativ gute wissenschaftliche Infrastruktur vorliegt“, so die Bodenkundler.

Die Wissenschaftler stellten zudem fest, dass es kaum Studien über derzeit sehr populäre Landnutzungsarten wie zum Beispiel den Anbau von Ölpalmen zur Produktion von Biodiesel gibt. Zudem wurde ein wichtiger Teil der Studien auf Vulkanböden durchgeführt, obwohl diese nur etwa ein Prozent der Böden in den Tropen ausmachen. Trotzdem hat die Auswertung der Daten belastbare Ergebnisse gebracht, so die Göttinger Forscher: „Wenn man bei den Vorhersagen Niederschlag und Bodenart berücksichtigt, lässt sich die CO2-Freisetzung aus Böden deutlich besser vorhersagen, als das bisher der Fall war. Um noch verlässlichere Aussagen treffen zu können, braucht man allerdings deutlich mehr Feldstudien aus allen Bereichen der Tropen, vor allem aus den trockeneren Gebieten.“

Originalpublikation

Jennifer S. Powers et al. Geographic Bias of Field Observations of Soil Carbon Stocks with Tropical Land-Use Changes Precludes Spatial Extrapolation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. DOI: 10.1073/pnas.1016774108.