KLIMA-MEDIA.de Pressespiegel & Infoblog

Die Risiken des Einsatzes von Energie aus Biomasse werden unterschätzt, wie ein jetzt in Nature Climate Change veröffentlichter Artikel zeigt.

Biomasse: Energie zu welchem ökologischen Preis? – Foto: Thorben Wengert / Pixelio

„Wir brauchen hier das Vorbeugeprinzip“, sagt Ottmar Edenhofer, Chef-Ökonom des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) und Professor der Technischen Universität Berlin (TU Berlin). „Bevor die Bioenergie weiter ausgeweitet wird, muss die Wissenschaft eine umfassendere Abschätzung der Risiken liefern – bislang sind in Projektionen des Einsatzes von Bioenergie teils fundamentale Unsicherheiten enthalten. Nötig sind hier neuartige Ansätze des Risikomanagements für den Wandel der Landnutzung.“ Eine Möglichkeit wäre, die Beweislast für das Erreichen von Nachhaltigkeitsstandards auf die Produzenten von Bioenergie zu verlagern.

Genauigkeit und Vollständigkeit der Bewertung von Bioenergie

Der großflächige Anbau von Energiepflanzen könnte unter dem Strich zu mehr Ausstoß von Treibhausgasen führen, wenn beispielsweise Wälder abgeholzt und zu Anbauflächen umgewandelt werden. Zugleich heißt es aber in ökonomischen Szenarien zur CO2-Reduzierung, dass sich die fossilen Brennstoffe kaum ohne einen massiven Einsatz von Bioenergie werden ersetzen lassen. Der Artikel analysiert nun, wie diese beiden scheinbar gegensätzlichen Betrachtungsweisen zusammengeführt werden können, und identifiziert die der Debatte zugrundeliegenden wesentlichen Unsicherheiten.

„Energie aus Biomasse ist Gegenstand einer hitzigen Diskussion“, sagt Felix Creutzig, Hauptautor des Artikels von Wissenschaftlern der TU Berlin, des PIK und der Universität Berkeley in den USA. „Forscher müssen sehr klar die Annahmen darlegen, die sie ihrer jeweiligen Untersuchung zugrunde legen. Und sie sollten systematisch die Risiken in die Berechnungen mit einbeziehen, die mit unterschiedlichen Regelungsmöglichkeiten zur Bioenergie zusammenhängen. Politiker hätten die Wahl, in Zukunft nur unter genauen Vorgaben den Einsatz von Bioenergie zu erlauben.“

Die Ökobilanz von Energie aus Biomasse ist von großen Unsicherheiten geprägt. Während die Emissionen der bisherigen Produktion von Bioenergie meist gut erfasst werden, werden die Effekte einer künftigen Ausweitung des Einsatzes von Bioenergie auf die Märkte von Landwirtschaftsprodukten oder auf den Benzinmarkt laut der Studie oft außer Acht gelassen. So könnte beispielsweise eine verstärkte Erzeugung von Rohstoffen für Biosprit weltweit die Preise für Agrarland in die Höhe treiben. Dies würde Anreize setzen, Anbauflächen auf Kosten natürlicher CO2-Senken auszuweiten.

Auf der anderen Seite behandeln viele ökonomische Szenarien zum Klimaschutz Bioenergie als „CO2-neutral“. Dabei unterstellen sie, dass Maßnahmen zum Waldschutz ergriffen werden, und dass technischer Fortschritt eine höhere Ausbeute von Bioenergie pro Hektar erlaubt. Ob diese Annahmen eintreffen, ist schwer vorherzusagen. Abhängig von solchen Annahmen schwanken aber die Abschätzungen des Potenzials von Bioenergie beträchtlich – nämlich um den Faktor Zehn.

Eine umfassende Beurteilung der Chancen und Risiken des Einsatzes von Bioenergie sollte das ganze Spektrum möglicher Entwicklungen darzustellen versuchen und systematisch Auswirkungen auf Märkte erfassen, so die Schlussfolgerung der Forscher. Die Szenarien müssen systematischer auch die Effekte der Nutzung von Bioenergie in einer nicht perfekten Welt abschätzen, in der es beispielsweise nur einen begrenzten Fortschritt von politischen Regelungen und Technologie gibt. Um hier die Debatte voran zu bringen, sei eine viel engere fächerübergreifende Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen mit Bioenergie befassten Forschungsrichtungen nötig.

“Dies ist eine zentrale Herausforderung für kommende wissenschaftliche Sachstandsberichte“, sagt Ottmar Edenhofer. „Berechnungen zur Wirkung des Einsatzes von Bioenergie in der Zukunft sind von Natur aus mit Ungewissheiten belastet, und hierauf muss man an der Schnittstelle von Politik und Wissenschaft reagieren. Die Projektionen sind teils abhängig von Werturteilen – diese betreffen Energiesicherheit, Klimaschutz, Ernährungssicherheit und den Schutz der Artenvielfalt.“ Wenn es der Wissenschaft gelänge, alle zugrundeliegenden Annahmen und Unsicherheiten den politischen Entscheidungsträgern verständlich zu machen, so Edenhofer, „dann kann das ein Start sein für die wichtige Diskussion, wo wir als Gesellschaft hinwollen, und welche Risiken wir hierbei in Kauf nehmen.“

Die Analyse wurde von der Michael Otto Stiftung und dem deutschen Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.

Originalpublikation

Creutzig, F., Popp, A., Plevin, R., Luderer, G., Minx, J., Edenhofer, O. (Nature Climate Change, 2012): Reconciling top-down and bottom-up modelling on future bioenergy deployment [doi:10.1038/nclimate1416]

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Im Fachmagazin „Biology Letters“ online erschien gestern eine Studie, die die Anpassungsfähigkeit von Libellen auf klimatische Veränderungen untersucht.

Der Frühe Schilfjäger ist eine an stehende Gewässer angepasste Großlibellenart – Foto: Christian Hof, BiK-F

Es zeigte sich, dass Libellenarten, deren Larven in Tümpeln und Teichen leben, mit dem Klimawandel besser zurechtkommen, als ihre in Bächen und Flüssen lebenden Artgenossen. Für die Untersuchung hatten Wissenschaftler des Biodiversität und Klima Forschungszentrums (BiK-F) und weiterer europäischer Forschungseinrichtungen das tatsächliche und potentielle Vorkommen europäischer Libellenarten in 2006 und 1988 verglichen.

Viele Libellenarten haben sich auf einen bestimmten Gewässertyp spezialisiert. Während die Larven einiger Libellenarten ausschließlich in stehenden Gewässern (Tümpel, Teiche und Seen) vorkommen, haben andere eine Vorliebe für Fließgewässer wie Bäche und Flüsse. Hat der Lebensraum einen Einfluss darauf, wie schnell die jeweilige Libellenart in klimatisch geeignetere Lebensräume ausweichen kann, wenn sich die Bedingungen am bisherigen ‚Wohnort‘ ändern? „Um das zu untersuchen, haben wir Daten zu 88 europäischen Libellenarten daraufhin analysiert, inwieweit sich die tatsächliche Verbreitung mit den Lebensräumen deckt, die sie laut unserem Modell potentiell in Europa besiedeln könnten“, erklärt Dr. Christian Hof, BiK-F, der Leitautor der Studie.

Stabilität des Lebensraumes hat Einfluss auf Ausbreitungsfähigkeit

Der Vergleich ergab, dass Stillgewässer-Libellenarten ihre potentiellen Lebensräume, d.h. solche, die klimatisch geeignet wären, besser ausnutzen als Fließgewässer-Libellenarten. Das galt sowohl 1988 als auch knapp zwanzig Jahre später im Jahr 2006. Dieses unterschiedliche Ausbreitungsverhalten der Libellenarten erklären die Wissenschaftler damit, dass Stillgewässer langfristig gesehen ein instabiler Lebensraum für die Insekten sind. Teiche und Tümpel verlanden und verschwinden damit als Lebensraum schneller als Bäche oder Flüsse. Not erfordert Lösungen und daher liegt es nahe, dass Stillgewässer-Libellenarten dieses Risiko durch höhere Ausbreitungsfähigkeit kompensieren.

Auf stehende Gewässer spezialisierte Libellenarten haben im Klimawandel Vorteile

Die höhere Ausbreitungsfähigkeit, die Stillgewässer-Libellenarten evolutionär herausgebildet haben, kommt ihnen bei klimatischen Veränderungen zu Gute. Denn wer mobiler ist, kann leichter seinen Standort wechseln. Dies belegen auch die Daten: Modellierungen, die basierend auf den Daten zum tatsächlichen Vorkommen in 1988 das potentielle Vorkommen der Libellenarten in 2006 berechnen, überschätzen die Verbreitungsgebiete der Fließgewässer-Libellen – denn diese erreichen aufgrund ihrer geringeren Ausbreitungsfähigkeit die für sie geeigneten neuen Lebensräume oft nicht. Bei Stillgewässer-Libellenarten ist dies nur zu einem geringen Teil der Fall.

Bisheriges artenübergreifendes Urteil muss revidiert werden

Libellen sind bis zu 40 km/h schnell und können in wenigen Tagen bis zu 1000 km weit fliegen. Deshalb wurde bisher angenommen, dass die Insekten wahrscheinlich auch drastische Klimaveränderungen durch Abwanderung überleben können. „Da jedoch die Ausbreitungsfähigkeit von Libellenarten aus verschiedenen Lebensräumen unterschiedlich ist, kann man sie in Bezug auf Anpassung an klimatische Veränderungen nicht einfach über einen Kamm scheren“, resümiert Hof die Ergebnisse der gemeinsam mit Wissenschaftlern der Philipps-Universität Marburg, dem Zentrum für Makroökologie, Evolution und Klima in Kopenhagen (Dänemark) und mit dem Nationalen Museum für Naturwissenschaften in Madrid durchgeführten Studie mit Blick auf den Klimawandel.

Originalpublikation
Hof, C., Brändle, M., Dehling, D.M., Munguía, M., Brandl, R., Araújo, M.B., & Rahbek, C. (2012). Habitat stability affects dispersal and the ability to track climate change. Biology Letters. doi: 10.1098/rsbl.2012.0023

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft zeichnete jetzt elf Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit dem renommierten Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis aus.

Riebesell während eines Forschungsprojektes im norwegischen Bergen – Foto: GEOMAR

Unter den Geehrten ist auch Prof. Dr. Ulf Riebesell vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Der Preis ist mit 2,5 Mio. Euro dotiert.

Als die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Anfang Dezember 2011 bekannt gab, welche Wissenschaftler 2012 mit den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis ausgezeichnet werden, war die Freude in Kiel groß. Auf der Liste stand auch der Name von Prof. Dr. Ulf Riebesell vom GEOMAR  Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (bis 31.12.2011 Leibniz-Institut für Meereswissenschaften). Nur der Preisträger selbst war zunächst schwer erreichbar: Er untersuchte zu dieser Zeit an Bord eines amerikanischen Forschungsschiffs im Pazifik die Auswirkungen von Umweltveränderungen auf Planktonorganismen. Mittlerweile ist der 52-jährige Biologe von seiner Forschungsreise zurückgekehrt. Während einer Feierstunde in der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften in Berlin erhielt er heute zusammen mit zehn weiteren Preisträgerinnen und Preisträgern offiziell die Auszeichnung überreicht. Sie ist mit Fördergeldern in Höhe von 2,5 Millionen Euro verbunden. Damit ist der Leibniz-Preis der DFG der höchst dotierte Wissenschaftspreis in Deutschland.

„Ulf Riebesell erhält den Leibniz-Preis für seine Forschungen zum Ozeanwandel, einer der weitreichendsten Begleit- und Folgeerscheinungen des vom Menschen verursachten Klimawandels“, heißt es in der Stellungnahme des zuständigen Nominierungsausschusses der DFG. Dabei konzentrieren sich Professor Riebesells Forschungen vor allem auf die Basis des marinen Nahrungsnetzes und die biologisch getriebenen Energie- und Stoffkreisläufe im Meer. Zunächst mit Laborexperimenten und später mit Versuchen in den eigens entwickelten, weltweit größten, frei treibenden Experimentieranlagen, sogenannten Off-shore-Mesokosmen, konnte er nachweisen, wie sich Ozeanversauerung und -erwärmung auf die Organismen und Ökosysteme auswirken und welche Rückkopplung sich daraus für das Klimasystem ergeben können. Seine Feldexperimente führte er unter anderem in der Ostsee, in norwegischen Fjorden, in arktischen Gewässern und zuletzt im Pazifik vor der Küste von Hawaii durch. „Klimawandel und Ozeanversauerung werden weitreichende Folgen für die marinen Lebensgemeinschaften und Nahrungsnetze haben. Am Ende dieser Kette stehen wir Menschen“, betont Professor Riebesell. Deshalb ist es ihm ein großes Anliegen, nicht nur die Forschung voranzubringen, sondern auch eine breitere Öffentlichkeit auf die Ozeanversauerung als eine der akutesten Bedrohungen für die marinen Ökosysteme aufmerksam zu machen.

Während der Feierstunde in Berlin bedankte sich Prof. Riebesell für die Auszeichnung, die damit verbundene Anerkennung und natürlich auch die zusätzlichen Forschungsgelder. „Das Thema Ozeanwandel ist äußerst komplex, die Auswirkungen fallen je nach Ökosystem und Ozeanregion sehr unterschiedlich aus. Hier gibt es noch erheblichen Untersuchungsbedarf.“ Mit dem Preisgeld wolle er die Forschungsrichtung weiter ausbauen, so Riebesell: „Wir müssen besser verstehen, wie sich der Ozean in der Zukunft entwickelt, um Risiken abschätzen und vielleicht sogar Gefahren für einzigartige Ökosysteme abwehren zu können“.

Hintergrundinformation: Ulf Riebesell
Prof. Dr. Ulf Riebesell studierte zunächst Biologie und biologische Meereskunde in Kiel, Seattle und Rhode Island, USA. Er promovierte an der Universität Bremen und war am Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung wissenschaftlich tätig. Längere Gastaufenthalte führten ihn an die University of California Santa Barbara, ehe er im Jahre 2003 ans damalige Institut für Meereskunde (heute: GEOMAR) nach Kiel wechselte, verbunden mit einer Professur für Biologische Ozeanographie an der Christian-Albrechts Universität zu Kiel (CAU). Professor Riebesell ist Mitglied in vielen nationalen und internationalen Gremien. Neben der Leitung des BMBF Verbundvorhabens BIOACID (Biological Impacts of Ocean Acidification) und der stellvertretenden Koordination des EU Vorhabens EPOCA (European Project on Ocean Acidification), engagiert sich Riebesell auch im Kieler Exzellenzcluster „Ozean der Zukunft“ und dem Sonderforschungsbereich 754 „Klima-Biogeochemische Wechselwirkungen im Tropischen Ozean“. Er ist Autor von mehr als 100 begutachteten Fachpublikationen.

Hintergrundinformation: Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis
Der Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis wird seit 1986 jährlich von der DFG vergeben. Er zeichnet herausragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für ihre Forschungen auf allen Gebieten der Wissenschaft aus. Sie erhalten mit dem Preis ein Preisgeld von in der Regel jeweils 2,5 Millionen Euro, das sie in einem Zeitraum von bis zu sieben Jahren nach ihren eigenen Vorstellungen und ohne bürokratischen Aufwand für ihre wissenschaftliche Arbeit ausgeben können. Bereits zum sechsten Mal wird ein Kieler Meereswissenschaftler mit dem renommierten Leibniz-Preis ausgezeichnet: Die bisherigen Preisträger aus Kiel waren Prof. Dr. Michael Sarnthein (1989), Prof. Dr. Jörn Thiede (1989), Prof. Dr. Hans-Ulrich Schmincke (1991), Prof. Dr. Peter Herzig (2000) und Prof. Dr. Wolf-Christian Dullo (2002).

Website von Prof. Ulf Riesebell

Die potenziellen Anwendungsmöglichkeiten und spezifischen Anforderungen an Hochleistungsbatterien im Kontext der Verwirklichung von Elektromobilität sind so vielfältig wie die Entwicklungen der eingesetzten Batteriematerialien und -typen.

Das gilt für Elektro-Zweiräder, Hybrid- oder rein elektrisch betriebene Pkw, elektrifizierte Lkw, Boote, Nutzfahrzeuge oder dezentrale und zentrale stationäre Anwendungen.

Die Produkt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030 des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung ISI nimmt diese potenziellen Zukunftsmärkte ins Visier und zeigt in einer neuen Broschüre Entwicklungspfade und Abhängigkeiten in einer vielfältigen Anwendungslandschaft auf.

Das Fraunhofer ISI begleitet die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gegründete Innovationsallianz „Lithium Ionen Batterie LIB 2015“ seit 2009 mit einem Roadmapping. Bereits 2010 erschien die Technologie-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien 2030, in welcher die technologischen Entwicklungstrends hinsichtlich Batteriematerialien, -komponenten und aussichtsreicher Zelltypen untersucht wurden. In der aktuellen Broschüre steht nun die Marktseite im Vordergrund: In der Produkt-Roadmap sind potenzielle Anwendungsmöglichkeiten für Lithium-Ionen-Batterien erfasst sowie Anforderungen an die verschiedenen Leistungsparameter über die einzelnen Einsatzfelder hinweg graphisch dargestellt. Als wichtige Faktoren und Treiber für die Marktentwicklung werden Aspekte der staatlichen Regulierung, Standardisierung, Infrastruktur und Kundenakzeptanz betrachtet.

(Elektro-)Mobile und stationäre Anwendungen können in der Energiespeicherentwicklung voneinander profitieren
Lithium-Ionen-Batterien lassen sich bereits heute in vielen Anwendungen finden. So kommen sie vor allem in der Konsumelektronik zum Einsatz, aber auch im Bereich der Elektrozweiräder sind sie bereits etabliert. Die vorliegende Roadmap unterteilt die unterschiedlichen Anwendungsfelder entsprechend der Leistungsgrößen der verwendeten Batterie. Es werden Entwicklungspfade von Zweirädern über die in der Öffentlichkeit aktuell am intensivsten diskutierten Elektroautos bis hin zu Booten, Bussen und Traktoren sowie dezentralen und zentralen stationären Anwendungen verfolgt. „Es zeigt sich, dass die erwartete Markteinführung und -diffusion kleiner bis großer Energiespeicherklassen für unterschiedliche Anwendungen nicht unabhängig voneinander verläuft, sondern vielmehr aufeinander aufbaut. Somit könnten Erfahrungen beispielsweise aus der Einführung der Elektrozweiräder und Hybrid-Elektromobile künftig auch auf vollelektrisch betriebene Elektromobile und Kleintransporter übertragen werden und die Erschließung neuer Märkte erleichtern“, so Projektleiter Dr. Axel Thielmann vom Fraunhofer ISI.

Die Anforderungen an die Batterien können von Anwendung zu Anwendung unterschiedlich ausfallen. Batterien für Hybridfahrzeuge benötigen zum Beispiel eine hohe Leistungsdichte, für rein batteriebetriebene Fahrzeuge hingegen eine hohe Energiedichte. In stationären Anwendungen wiederum dominieren die Kostenaspekte. Durch eine steigende Produktion von Elektrofahrzeugen und dadurch erzielbare Skaleneffekte könnten Lithium-Ionen-Batterien bald auch für neue Marktsegmente kostengünstiger und damit wettbewerbsfähig hergestellt werden. Geeignete Rahmenbedingungen sind gerade in dieser Phase des Markthochlaufs entscheidend.

„Für die Marktentwicklung der Lithium-Ionen-Batterien für Elektromobile und stationäre Anwendungen wird es besonders im Zeitraum bis 2020 eine große Rolle spielen, welche Ansätze zur Regulierung und Gesetzgebung verfolgt werden“, betont Prof. Dr. Martin Wietschel, Koordinator des Themenfelds Elektromobilität am Fraunhofer ISI. Im Allgemeinen ist der Trend in Richtung umweltfreundliche Regulierungsmaßnahmen klar ersichtlich. Offene Fragen bestehen aber unter anderem im Bereich der Transportbestimmungen für Lithium-Ionen-Batterien mit Wirkung auf Aspekte wie Standortentscheidungen für die Batterieproduktion und damit auch Beschäftigung und Wertschöpfung. Aber auch die Entwicklung von Normen und Standards ist vor einem eher kurzfristigen Zeithorizont von großer Bedeutung.

Broschüre zur Produkt-Roadmap Lithium-Ionen-Batterien (PDF)

Die Realisierung der Elektromobilität in der Praxis ist eng verbunden mit dem Einsatz von Lithium-Ionen-Batterien mit entsprechend hoher Leistungsfähigkeit.

Zur nachhaltigen Entsorgung der Batterien wird geforscht – Foto: Kurt F. Domnik / pixelio.de

Das Gewicht dieser Batterien beträgt bei Hybridfahrzeugen rund 40 Kilogramm und kann für vollelektrische PKW 200 Kilogramm oder mehr betragen. Dies bedeutet im Falle der angestrebten Marktdurchdringung der Elektroantriebe im Automobilbereich in Europa mittel- bis langfristig ein Aufkommen an Altbatterien von mehreren zehntausenden bis über hunderttausend Tonnen jährlich. Für diese Batterien, die wichtige Metalle wie Lithium, Kobalt, Nickel usw. enthalten, sind Recyclingverfahren in der Entwicklung.

Ende Oktober 2011 hat das Öko-Institut zwei umfassende Ökobilanzen zu zwei verschiedenen Recyclingverfahren für Lithium-Ionen-Batterien aus dem Automobilbereich abgeschlossen. Dabei geht es um Recyclingverfahren, die sich derzeit noch im Forschungs- und Entwicklungsstadium befinden: zum einen das Projekt „LiBRI – Entwicklung eines realisierbaren Recyclingkonzepts für die Hochleistungsbatterien zukünftiger Elektrofahrzeuge“ (Koordination Umicore), zum anderen das Projekt „LithoRec – Recycling von Lithium-Ionen-Batterien“ (Koordination Technische Universität Braunschweig).

Beide Projekte wurden mit Förderung des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) bis Herbst 2011 durchgeführt. LithoRec bezieht sich auf einen hydro-metallurgischen Weg, LiBRI auf einen pyrometallurgischen Weg. Die vom Öko-Institut erstellten zwei Ökobilanzen dienen dazu, die Bewertung der sich in Entwicklung befindlichen Verfahren zu unterstützen.

Dr. Matthias Buchert, Projektleiter beim Öko-Institut für die Durchführung der Ökobilanzen, lobt die gute Zusammenarbeit aller involvierten Partner in der projektübergreifenden Ökobilanzarbeitsgruppe aus beiden Projektverbünden (Umicore AG & Co. KG, Daimler AG, Technische Universität Braunschweig, Chemetall GmbH, Volkswagen AG sowie Evonik Litarion GmbH). „Wichtige methodische Fragen zur Ökobilanz sowie die Definition der unterschiedlichen Batterietypen konnten in der Arbeitsgruppe frühzeitig und einvernehmlich abgestimmt werden“, so Buchert.

Alle beteiligten Industrieunternehmen und Forschungsinstitutionen haben durch die Ergebnisse der Ökobilanzen wichtige Rückschlüsse bezüglich der Recyclingverfahren, die auf die Rückgewinnung von Kobalt, Nickel und Lithium zielen, erhalten. Ungeachtet aller Einschränkungen (eine Reihe von Daten beruht noch auf Laborverfahren bzw. Simulationen) und der grundsätzlichen Unterschiedlichkeit der Verfahren (im Falle von LiBRI mit einem pyrometallurgischen Schritt, im Falle von LithoRec über mechanische und nasschemische Aufbereitung der Materialien) zeigen die Ergebnisse die ökologischen Vorteile des Batterierecyclings auf.

Prof. Kwade, Koordinator des LithoRec-Projektes betont: „Die Ergebnisse der Ökobilanz zeigen, dass wir auf einem guten Weg sind, aber durch Weiterentwicklung des Prozesses noch weitere Umweltentlastungspotenziale erschließen können.“ Frank Treffer, Koordinator des LiBRI-Projektes äußert sich im gleichen Sinne: „Die Umweltentlastungspotenziale durch das Recycling der Lithium-Ionen-Batterien sind im Detail deutlich geworden; wir haben durch die Ökobilanz weitere wertvolle Erkenntnisse gewonnen.“

LiBRI – Entwicklung eines realisierbaren Recyclingkonzeptes für die
Hochleistungsbatterien zukünftiger Elektrofahrzeuge

Pferdemist ist in riesigen Mengen verfügbar und oftmals schwer verwertbar.

Pferdeäpfel werden biogasfähig – Foto: Schemmi / Pixelio

Als Dünger ließ er sich bislang nur eingeschränkt verwenden und Biogasanlagen verkraften ihn zur Zeit nur in geringen Mengen. Doch nun haben Forscher an der Universität Hohenheim einen Kniff entdeckt. Denn bei entsprechender Vorbehandlung hilft er riesige Mengen Heizöl einzusparen. Das Bundesumweltministerium fördert das Projekt mit über 300.000 Euro. Damit gehört es zu den Schwergewichten der Forschung an der Universität Hohenheim.

„Unser Ziel ist es, in Zukunft einige Biogasanlagen allein mit Pferdemist zu betreiben“, sagt Dr. Hans Oechsner von der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie der Universität Hohenheim. Bei optimaler Vergärung könne man damit in Deutschland pro Jahr etwa 400 Millionen Kubikmeter Methan erzeugen und damit mehr als 400 Millionen Liter Heizöl einsparen. Dadurch vermindere sich die CO2-Emission um eine Million Tonnen.

Die Nachfrage nach Bioenergie aus Energiepflanzen steigt in der Bundesrepublik seit Jahren. Die Folge: Anbauflächen werden langsam knapp und die Landwirte bewirtschaften sie immer intensiver. Gleichzeitig leben auf Deutschlands Reiterhöfen aber insgesamt rund 550.000 Pferde. Zusammen produzieren sie pro Jahr etwa 4,5 Millionen Tonnen Mist. „Wenn das alles in Biogasanlagen vergärt wird, bräuchten wir 80.000 Hektar Ackerland weniger für den Anbau von Energiepflanzen“, rechnet Dr. Oechsner vor.

Pferdemist im „Küchenmixer“
„Pferdemist findet bisher kaum Verwendung“, sagt Dr. Oechsner. „Er eignet sich nur bedingt als Dünger und muss deshalb oft kostenpflichtig entsorgt werden.“ Nur in sehr kleinen Mengen werde er bereits zur Energiegewinnung eingesetzt. Dabei könne das auch in großem Stil geschehen, wenn man ihn aufbereite. Das Problem am Pferdemist sei die große Menge Stroh darin. „Sie bewirkt, dass der Mist in der Biogasanlage auf der übrigen Biomasse schwimmt“, erklärt der Agrartechniker.
Die Vorbehandlung erledigt ein Querstromzerspaner, eine Maschine, die normalerweise bei der Abfallverwertung eingesetzt wird. „Das ist im Prinzip ein großer Küchenmixer“, erklärt Matthias Mönch-Tegeder, Doktorand an der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie. „Nach dem Mixen haben wir so zu sagen mundgerechte Stückchen für die Mikroorganismen in der Biogasanlage.“ Die Oberfläche des Pferdemistes vergrößert sich und er verbindet sich gut mit dem übrigen Gärsubstrat im Fermenter.

Der Klimawandel und die dadurch bedingte, zunehmende Wasserverknappung für viele Regionen des Mittelmeerraumes sind bereits heute Realität.

Böden werden zunehmend versalzen – Foto: Dagmar Struß

Dieses und andere aktuelle Forschungsergebnisse stellte der internationale Forschungs-Cluster CLIWASEC auf seiner Fachtagung in München vor.

Die vom Forschungsnetzwerk seit Anfang 2010 durchgeführten Untersuchungen lassen erkennen, dass die betroffenen Länder in Zukunft mit einer deutlichen Temperaturzunahme insbesondere der Minimum- und Nachttemperaturen in allen Jahreszeiten rechnen müssen. Außerdem ist trotz häufigerer Starkregenereignisse eine deutliche Abnahme der Niederschlagsmenge zu erwarten. Dies wird in Verbindung mit einem steigenden Meeresspiegel zu stärkeren Überschwemmungen, zunehmender Versalzung des küstennahen Grundwassers sowie fortschreitendem Verlust fruchtbarer Böden führen. Am Beispiel des besonders gefährdeten westlichen Nil-Deltas erläuterten die Wissenschaftler, wie diese massiven Veränderungen zu ökologischen, wirtschaftlichen und sozialen Konflikten führen können. Die Folgen eines Klimawandels, die auf die Kernsektoren der regionalen Wirtschaft im Mittelmeerraum wirken (z.B. Landwirtschaft, Energie, Tourismus), werden zudem auch in anderen, mit dem Mittelmeerraum ökonomisch und politisch vernetzten Ländern spürbar werden – unter anderem in Bayern.

Westliches Nil-Delta: Blick in die Zukunft des gesamten Mittelmeerraums

Bereits heute lassen sich die ökologischen, ökonomischen und sozialen Folgen des Klimawandels im Bereich des westlichen Nil-Deltas beobachten. Seit der Inbetriebnahme des Assuan-Staudamms liefert der Nil deutlich weniger Sediment in das Delta. Dadurch fehlen nicht nur wichtige Nährstoffe für die Landwirtschaft, sondern vor allem der Nachschub für die Sicherung der stark erosionsanfälligen Küstenlinie. Seit einigen Jahrzehnten steigt der Meeresspiegel messbar an. Die Förderung von Erdgas und die starke Entnahme von Grundwasser für die Trinkwasserversorgung und landwirtschaftliche Bewässerung führen gleichzeitig dazu, dass sich der Boden deutlich senkt. Beide Effekte zusammengenommen führen zu einem schnelleren Landverlust. Neben der Degradation durch Küstenerosion erzeugen diese Prozesse zusätzlich eine beschleunigte Versalzung der grundwasserleitenden Gesteinsschichten (Aquifere) im Nil-Delta und damit eine nahezu irreversible Kontamination wertvoller Wasserreserven. Messungen ägyptischer Projektpartner von der Universität Zagazig belegen, dass die Versalzung mittlerweile viele Kilometer in das Nil-Delta vorgedrungen ist.

In Verbindung mit der nach wie vor praktizierten, veralteten Bewässerungsstrategie führt dies zu einem dauerhaften Verlust ehemals fruchtbarer Böden, also wertvoller landwirtschaftlicher Anbaugebiete. Unter erheblichem Wasserbedarf soll nun versucht werden, den Verlust durch Neukultivierungen in den westlich angrenzenden Wüstenregionen zu kompensieren. Im Stadtgebiet von Alexandria bewirken die massiven Wasserentnahmen und das nachrückende Salzwasser eine Destabilisierung des Untergrundes und schädigen somit die Infrastruktur – zahlreiche Wohngebäude, Bahnlinien und Straßen sind diesem fortschreitenden Prozess bereits zum Opfer gefallen. Die Folge sind teure Sanierungsmaßnahmen und im Extremfall Umsiedlungen der Bevölkerung.

Auswertungen von Klimaprojektionsdaten für die Mitte des 21. Jahrhunderts lassen für diese Region bei insgesamt reduziertem Niederschlag eine sehr wahrscheinliche Temperaturzunahme von 1,9 bis 2,8 Grad Celsius erwarten. Dies wird dazu führen, dass durch die erhöhte Verdunstung auf den Agrarnutzflächen ein noch größeres Wasserdefizit entsteht, das nur durch vermehrte Bewässerung ausgeglichen werden kann und somit zur fortschreitenden Wasserverknappung beiträgt. Mittelfristig werden die Menschen die Art und Weise, wie sie ihre Felder bewirtschaften, an die neuen klimatischen Bedingungen anpassen müssen. Ein erster Schritt dorthin muss die Entwicklung deutlich effizienterer Bewässerungsstrategien sein, aber es wird bereits heute in Ägypten über den Umbau der Landwirtschaft nachgedacht. So soll etwa der extrem wasserzehrende Anbau von Reis durch Getreidearten wie Gerste und Weizen ersetzt werden, die mit deutlich weniger Wasser auskommen.

„Aktuelle Untersuchungen gehen davon aus, dass der Meeresspiegel im 21. Jahrhundert im östlichen Mittelmeer um 50 bis 60 Zentimeter ansteigen wird“, erklärt Prof. Dr. Ralf Ludwig, Prodekan der Fakultät für Geowissenschaften an der LMU München und Koordinator des Forschungsprojekts CLIMB. „Das hätte gravierende Folgen: Allein im Nil-Delta könnten 300 Quadratkilometer Landwirtschafts- und Siedlungsfläche verloren gehen und küstennahes Grundwasser weiträumig versalzen.“ Ohne massive Anpassungsmaßnahmen könnte diese Entwicklung bis zu 1,5 Millionen Menschen allein im Großraum Alexandria zu einer Umsiedlung zwingen. CLIWASEC hat zudem ermittelt, dass die massiven zu erwartenden Veränderungen unmittelbar bis zu 200.000 Arbeitsplätze bedrohen würden.

Die Region des westlichen Nil-Deltas ist aufgrund ihrer spezifischen geografischen und geologischen Gegebenheiten besonders gefährdet, weshalb CLIWASEC hier die Auswirkungen des Klimawandels anhand einer Fallstudie untersucht. In diesem Rahmen beschäftigt sich das Projekt CLIMB primär mit den Folgen des Meeresspiegelanstiegs und der Salzwasserintrusionen für die Infrastruktur und Bodendegradation, WASSERMed analysiert die sozioökonomischen Konsequenzen einer Veränderung in der Landwirtschaft und CLICO untersucht die erforderlichen Umsiedlungen und das damit verbundene Konfliktpotential.

Konsequenzen für andere Länder und Regionen – Beispiel Bayern

Die beschriebenen Entwicklungen werden sich mit hoher Wahrscheinlichkeit auch auf Länder und Regionen auswirken, die nicht so stark von den Folgen des Klimawandels betroffen, aber mit den Mittelmeeranrainern ökonomisch und politisch vernetzt sind. Dazu zählt auch Bayern.

Die zu erwartenden Schwierigkeiten in der Landwirtschaft im Mittelmeerraum werden zu häufigeren Ernteausfällen bzw. zu Lieferengpässen von dortigen Waren führen. Andere Länder und Regionen wie Bayern könnten diese Ausfälle gegebenenfalls kompensieren, wenn sie ihre Landwirtschaft innerhalb vernünftiger Rahmenbedingungen frühzeitig auf die Mitversorgung der südlichen Regionen einstellen. Gleichzeitig muss die Akzeptanz gefördert werden, dass durch einen notwendigen Umbau der Landwirtschaft nicht länger alle Produkte zu jeder Jahreszeit verfügbar sein werden.

Zudem könnte die bayerische Expertise im Bereich der erneuerbaren Energien und der Umwelttechnik einen großen Beitrag zur Verbesserung der Ressourcenwirtschaft und des Umweltschutzes in den betroffenen Regionen leisten. Eine verstärkte Nutzung der Sonnenenergie zur Stromerzeugung würde die Abhängigkeit der Mittelmeeranrainer vom Erdgas verringern und somit Wasserressourcen und Böden schonen. Auch seine Kompetenz im Bereich der Trinkwasseraufbereitung könnte Bayern für beide Seiten gewinnbringend einsetzen.

Das internationale Forschungsnetzwerk CLIWASEC (Climate Change Impacts on Water and Security) ermittelt und analysiert die ökologisch-naturwissenschaftlichen, wirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen des Klimawandels und der Wasserknappheit im Mittelmeerraum. CLIWASEC soll mögliche Risiken aufzeigen und Handlungsempfehlungen entwickeln.

CLIWASEC entstand 2010 auf Initiative der EU-Kommission. Es setzt sich aus drei unabhängigen, EU-geförderten Projekten zusammen: CLIMB (‘Climate Induced Changes on the Hydrology of Mediterranean Basins‘), WASSERMed (‘Water Availability and Security in Southern Europe and the Mediterranean’) und CLICO (‘Climate Change, Hydro-Conflicts and Human Security’). In diesem Cluster sind insgesamt 44 Institutionen aus 19 Ländern vernetzt. Durch ihre Zusammenarbeit wollen die Projekte wichtige Synergien schaffen und die wissenschaftliche Kommunikation an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft, Wirtschaft, Verwaltung und Politik verbessern. Die drei in CLIWASEC zusammengeschlossenen Projekte werden von der EU für drei bzw. vier Jahre mit einem Gesamtbudget von ca. 9,3 Mio. EUR gefördert.

Im Rahmen des CLIMB-Projektes sind vier bayerische Einrichtungen an den laufenden Forschungsarbeiten beteiligt: Wissenschaftlicher Leiter des Projektes ist Prof. Dr. Ralf Ludwig (Ludwig-Maximilians-Universität, Department für Geographie, Fachwissenschaftler für die Bereiche Hydrologie, Fernerkundung und Klimawandelfolgen); darüber hinaus sind die Bayerische Forschungsallianz GmbH (Projektmanager Dr. Thomas Ammerl), die VISTA Geowissenschaftliche Fernerkundung GmbH sowie das Deutsche Forschungszentrum für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen beteiligt.

CLIWASEC Website (engl.)

Der Einfluss des Klimawandels auf Wasser und Sicherheit in Südeuropa und angrenzenden Regionen (PDF)