WikiDer > Biomasse

Biomassa
Berg Hackschnitzel

Biomasse ist Staub aus biologischem Anbau, hergestellt von Organismen, unter denen Pflanzen und Tiere. Stoffe organischen Ursprungs, die durch geologische Prozesse umgewandelt wurden, wie z Kohle, Erdgas oder Kreide, wird nicht als Biomasse gezählt.[1][2]

In dem Biologie man drückt den betrag Biomasse das ist ein Teil von lebenden Organismen in einer bestimmten Gemeinschaft raus rein Gewicht. Das Produktion von neuem organischem Material (Biomasse) durch diese Organismen während eines bestimmten Zeitraums, wird in einem Energiewert ausgedrückt, wie z Kalorien oder Kilojoule.[3]

Der Mensch nutzt einen Teil der Biomasse als Rohstoff. Biomasse kann als Lebensmittel für Mensch und Vieh, sowie Material wie für Möbel und Wohnungen, sowie Treibstoff, zur Stromerzeugung (wie z Holzpellets, Mais, Palmöl) und wenn Basis für Produktionszwecke in der chemischen Industrie. Zu diesem Zweck werde Pflanzen gewachsen, auch in der Feld-, Garten und Forstwirtschaft, sondern auch werden Tiere gebraucht aus dem Angeln und der Viehzucht.

Biomasse hat in Europa aufgrund ihres möglichen Beitrags zur Energiewende. In der „Europäischen Richtlinie zur Förderung der Nutzung von Energie aus erneuerbaren Quellen“ (Richtlinie 2009/28/EG) wird für Biomasse folgende Definition verwendet:[4]

Das biologisch abbaubar Fraktion von Produkten, Abfällen und Reststoffen biologischen Ursprungs aus der Landwirtschaft (einschließlich pflanzlicher und tierischer Stoffe), der Forstwirtschaft und verwandter Industrien, einschließlich Fischerei und Aquakultur, sowie die biologisch abbaubare Fraktion von Industrie- und Siedlungsabfällen.

Biomasse als Begriff in der Biologie

sehen Biomasse (Biologie) für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Biomasse ist der körperlichorganisch Ergebnis biologischer Prozesse wie Photosynthese durch Hersteller. Dieses organische Produktion variiert stark pro Ökosystem, Gemeinschaft und Biom. Die Produzenten an Land sind hauptsächlich Landpflanzen (Embryophyta), in den Ozeanen sind sie hauptsächlich Algen.

Unter der Biomasse eines Vans Gemeinschaft fällt sowohl die Phytomasse (Pflanzenmaterial) als Zoomass (tierisches Material). Im Vergleich zur Phytomasse liefert der Zoomass nur einen Bruchteil der Gesamtbiomasse. Die Gesamtbiomasse der Biosphäre ist ungefähr 2400 Gt, mit etwa 1% dieser tierischen Biomasse. Aufgrund der niedrigen Temperaturen ist die Biomasse relativ klein in arktische Regionen und aufgrund der geringen Niederschlagsmengen in Wüsten, aber groß im Tropen.

Ein Teil der Biomasseproduktion durch landwirtschaftliche Ökosysteme wird für verschiedene Zwecke verwendet. Für diesen Teil, wenn pars pro toto Es wird der Begriff „Biomasse“ verwendet.

Biomasse als Rohstoff

Biomasse ist ein wichtiger Rohstoff für Nahrung, Material und Treibstoff. Auch in der Chemie gibt es immer mehr Anwendungen.

Kaskadierung

sehen Kaskadierung für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Aufgrund der vielfältigen Anwendungen von Biomasse müssen Entscheidungen getroffen werden. Aus einem Baum lassen sich beispielsweise Bretter, Papier oder Brennstoff herstellen. Die effizienteste und nachhaltigste Nutzung von Biomasse ist eine schrittweise Nutzung von Biomasse für mehrere Anwendungen nacheinander. Dies ist das Prinzip der Kaskadierung. Es wird immer die Anwendung mit dem höchstmöglichen Mehrwert gewählt.[5]

Bioökonomie

sehen Bioökonomie für den Hauptartikel zu diesem Thema.

International werden Anstrengungen unternommen, um einen Übergang zu einer biobasierte Wirtschaft (Wirtschaft basierend auf biologischen Prozessen und Produkten). Dies bezieht sich hauptsächlich auf die Nutzung von Biomasse als Ersatz für fossile Brennstoffe. Der Biomasse kommt eine wichtige Rolle zu, da sie alternativ zu anderen Rohstoffen auch als Rohstoff in der chemischen Industrie (z. B. zur Herstellung von Ethanol) dienen kann.[6]

Arten von Biomasse

Es gibt verschiedene Arten von Biomasse mit jeweils eigenen Komponenten und Anwendungen. Biomasse als Rohstoff wird in die folgenden Hauptkategorien eingeteilt, von denen vier Pflanzen und Algen betreffen:[7] sowie Tiere/Tierprodukte und organischer Abfall:

  • Holz und holzige Biomasse: Diese Form von Biomasse ist normalerweise nicht für den menschlichen Verzehr geeignet. Der hohe Anteil an Lignocellulose (Cellulose, Hemicellulose und Lignin) macht diese Art von Biomasse besonders geeignet als Rohstoff und Brennstoff. Beispiele sind Baumstümpfe und Äste oder Stroh.[7]
  • Ackerkulturen: Dies betrifft beispielsweise Früchte, Knollen oder Karotten. Diese Pflanzen werden hauptsächlich für den Verzehr angebaut, aber die Zucker, Stärke, Öle und Proteine, die durch Bioraffinerie aus den Pflanzen gewonnen werden können, können auch in der Biochemie verwendet werden.[7]
  • Grüne Biomasse: Dazu gehören Gras, Blätter, Stängel und Rübenblätter. Neben seiner heutigen Verwendung als Tierfutter und Bodenverbesserungsmittel kann es aufgrund seines Protein-, Zellulose-, Hemizellulose- und Ligningehalts für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden.[7]
  • Algen: Diese enthalten viele wertvolle Bestandteile wie Öle, Fettsäuren, Proteine ​​und Zucker. Damit lassen sich unter anderem Biokraftstoffe, Futtermittel und Chemikalien herstellen.[7]
  • Tiere aus Tierhaltung, Fischerei oder Jagd: Diese Form der Biomasse dient hauptsächlich dem menschlichen Verzehr, aber einige Produkte wie Fette werden für andere Zwecke, einschließlich der Energieerzeugung, verwendet.
  • Abfallströme: Diese Biomasse betrifft organische Abfallströme aus Haushalten oder der Industrie.

Produktion von Biomasse

Die Gemeinsame Forschungsstelle (JRC) der Europäischen Union untersucht Biomasseströme innerhalb Europas. Für 2015 wurde festgestellt, dass in der EU 1 Milliarde Tonnen Biomasse (Gewicht in Trockenäquivalenten) produziert wurde. Dabei unterscheidet die GFS folgende Biomassequellen:[8]

  • Ackerbau (52% der produzierten Biomasse)
  • Forstwirtschaft (27%)
  • Beweidung durch Vieh (12 %)
  • Nebenprodukt der Landwirtschaft (10%)
  • Fischerei und Aquakultur (< 1 %)

Darüber hinaus werden auch Restströme stark genutzt.

Nutzung von Biomasse

Biomasse wird unter anderem als Lebensmittel verwendetErnte, als Rohstoff für Möbel, Bau und Papier und in der Petrochemie (als Ersatz für Öl), um chemische Zwischenprodukte herzustellen. Daraus können dann Biokunststoffe, Pflanzenschutzmittel, Zusatzstoffe für Tierfutter und Kosmetika hergestellt werden. Darüber hinaus kann Biomasse als Brennstoff zur Energieerzeugung (Strom, Wärme) genutzt werden kaskadierend des Rohstoffeinsatzes ist es immer das Ziel, die wertvollste Anwendung zuerst zu haben. Die Verteilung der Biomasse auf die verschiedenen Anwendungen in Europa im Jahr 2015 war wie folgt[8]:

  • Viehfutter: 43%
  • Nahrung für den Menschen: 9%
  • Material: 24%
  • Energie: 23%
  • Sonstiges (einschließlich Chemikalien) 1%

Biomasse als Lebensmittel

Der Mensch verzehrt sowohl pflanzliche als auch tierische Nahrung. Biomasse wird auch als Viehfutter produziert. Im Jahr 2015 wurden 43 % der in der EU verwendeten Biomasse als Tierfutter und 9 % als (pflanzliche) Nahrung für den Menschen verwendet.[8]

Biomasse als Material

Biomasse wird zur Herstellung verschiedener Materialien und Produkte verwendet. Dies reicht von Kleidung und Möbeln bis hin zu Gebäuden und Papier. Im Jahr 2015 wurden 24 % der in der EU verwendeten Biomasse stofflich genutzt.[8]

Biomasse in der Chemie

sehen Biomasse (Chemie) für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Durch Prozesse wie Bioraffinerie aus der Biomasse können mehrere Komponenten (Fraktionen) zurückgewonnen werden.

Biomasse zur Energiegewinnung

sehen Bioenergie für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Die meiste Biomasse kann durch Verbrennung in Energie umgewandelt werden. Anwendungen dieser Energie sind die Erzeugung von Wärme, Strom oder der Antrieb von Verkehrsmitteln. Im Jahr 2019 bestanden 5 % des gesamten Energieverbrauchs in den Niederlanden aus Energie aus Biomasse. Das waren 58% des gesamten erneuerbaren Energieanteils (8,6%) im Jahr 2019.[9] Im Jahr 2015 wurden 23 % der in der EU verwendeten Biomasse zur Energieerzeugung verwendet.[8]

Beispiele für Biomasse zur Energieerzeugung sind Holzpellets, Zuckerrohr, Mais, Rapsöl, Palmöl und tierische Fette.

Die Biomasse kann auf verschiedene Weise (thermochemisch, biologisch, physikalisch oder chemisch) verarbeitet werden, beispielsweise indem sie in einen gasförmigen oder flüssigen Brennstoff umgewandelt wird. Um die Nutzung von Biomasse zu erleichtern, werden verschiedene Umwandlungsverfahren eingesetzt. Beispiele sind die Technik der Herstellung eines Gasgemisches aus Synthesegas (Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H2)) zu flüssigem Kraftstoff (Fischer-Tropsch-Synthese), die Technik der Ölherstellung bei hoher Temperatur und hohem Druck (hydrothermale Aufbereitung), so erhitzen, dass Gas (Pyrolyse) oder eine Art Kohle (Torrefizierung) entsteht und die Umwandlung mit Mikroorganismen zu Methan oder anderen Produkten (Fermentation/Fermentation).

Es Zentrales Amt für Statistik unterscheidet die folgenden Formen der Nutzung von Biomasse für Energieanwendungen in den Niederlanden:[9]

  • Müllverbrennungsanlagen (Verbrennung von unsortiertem Papier/Karton, Holz, Biomüll)
  • Mitfeuerung und Mitfeuerung von Biomasse in Kraftwerken
  • Biomassehaushalte (Verfeuerung in Kaminen, Einsätzen, Kaminöfen, Pelletöfen, Holzkohleverbrauch)
  • Biomassekesselfirmen (Strom, Wärmeerzeugung)
  • Biogas (aus Deponien, Kläranlagen, Kovergärung von Gülle, Sonstiges)
  • Flüssiger Biokraftstoff (Biobenzin, Biodiesel)

Brennstoff in Kraftwerken

Verschiedenes Niederländisch Kohlekraftwerke fügen ihrem Brennstoff etwas Biomasse hinzu, zum Beispiel durch Holzpellets zu den Kohlen hinzufügen. Der Großteil dieser Biomasse stammt aus dem Ausland. Dank der Mitverbrennung von Biomasse ist die Nutzung von Kohle reduziert und die Stromproduktion wird teilweise als Co2 neutral.[10] Seit 2003 kann eine Förderung für die Mitverbrennung von Biomasse beantragt werden[11], nach 2024 läuft diese Option aus.[12] Im Energieabkommen von 2013 wurde der Mitverbrennung von Biomasse eine wichtige Rolle für die Erreichung der in diesem Abkommen festgelegten Ziele für den Anteil erneuerbarer Energien (14 % im Jahr 2020, 16 % im Jahr 2023) zugeschrieben.[13] Andererseits muss die eingesetzte Biomasse strengsten Nachhaltigkeitsanforderungen genügen.[14] Es gibt eine öffentliche Debatte über die Einmischung, weil die Subventionen Kohlekraftwerke offen halten würden und Zweifel an der Nachhaltigkeit bestehen. Mit dem Gesetz zum Verbot von Kohle in der Stromerzeugung die Regierung fordert die Energieerzeuger auf, die Kohlekraftwerke vollständig in Biomassekraftwerke umzurüsten, wie z RWE Pläne mit ihr Amer Kraftwerk.[15]

Neben der Biomasse-Mitverbrennung gibt es einige kleinere Biomasseanlagen, die nur mit lokal produzierter Biomasse befeuert werden. Ein Beispiel für ein Biomassekraftwerk in den Niederlanden ist Biomassekraftwerk Sittard. Im cuijk ist ein kleines Zentrum, wo Hackschnitzel verbrannt werden.

Auch in Müllverbrennungsanlagen nicht getrennt gesammelt Papier- und Karton zur Stromerzeugung verbrannt. Organischer Abfall, das eine Form nasser Biomasse ist, hat bei der Verbrennung eine geringe Energieeffizienz.

In den Niederlanden gibt es 42 größere Biomasseanlagen und Kraftwerke. 2019 sind weitere zwanzig Kraftwerke geplant.[16]

In Belgien NPG-Energie der größte Energieerzeuger durch Biomasseverbrennung.

Treibstoff für den Transport

sehen Biotreibstoff für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Es wird manchmal als Biokraftstoff der zweiten oder dritten Generation bezeichnet. Dies liegt an den Problemen der Biokraftstoffe der ersten Generation, wie zum Beispiel Urwaldschäden, lokaler Verlust der Biodiversität oder sehr extensive Landnutzung und Wasserverbrauch. 1 kg Trockenmasse benötigt durchschnittlich 2000 bis 5000 Liter Wasser. Die neue Fähre nach Texel musste mit Biodiesel betrieben werden. Um das vor Ort zu produzieren, müsste immer die halbe Insel Texel ein Rapsfeld werden.

  • Erste Generation: Holz, Zuckerrohr, Mais, Palmöl, Rapsöl, direkte pflanzliche Biomasse
  • Zweite Generation: raffinierter Biodiesel oder Alkohol, chemisch hergestellte Stoffe aus Biomasse, Altspeisefett, Tierfett
  • Dritte Generation: Biomasse, die von speziell präparierten Organismen wie Algen produziert wird, die zu mehr als 30 % aus Öl bestehen können.

Obwohl Algen nach Meinung vieler (Teil) die Lösung für den weltweiten Bedarf an Biomasse und Energie sein können, sind noch jahrelange Forschungen erforderlich, um Algen in großem Maßstab profitabel und nachhaltig zu züchten.

Auswirkungen der Biomassenutzung auf Natur, Umwelt, Gesundheit und Nahrungsversorgung

Biomasse ist ein nachwachsender Rohstoff. Dadurch kann dieser Rohstoff immer innerhalb relativ kurzer Zeit nachgefüllt werden, damit er auf Dauer nicht erschöpft ist. Die Nachhaltigkeit von Biomasse hängt von der Herstellungs- und Nutzungsweise sowie den geltenden Standards ab. Die Produktion von Biomasse benötigt Platz (Land). Aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit dieses Raumes können Konflikte zwischen verschiedenen Landnutzungsformen entstehen. Die Nutzung von Biomasse durch den Menschen für verschiedene Anwendungen kann daher zu komplexen Überlegungen führen, bei denen Argumente zu Wirtschaft und Wohlstand, Umweltbelastung und Klima, Natur und Biodiversität, Gesundheit, Ernährung und Energieversorgung wichtig sind.

Lebensmittelunterdrückung

Ein Stück fruchtbares Land kann für den Anbau von Nahrungspflanzen genutzt werden, aber auch für Nutzpflanzen mit anderen Zwecken wie Baumwolle, Wälder für die Holzproduktion oder zum Beispiel eine Palmölplantage. Ein steigender Bedarf an Nahrungsmitteln einerseits durch eine wachsende Weltbevölkerung und andererseits nach Biomasse für andere Anwendungen kann zu Entscheidungssituationen führen. Inwieweit die großflächige Nutzung von Biomasse die Nahrungsmittelproduktion gefährdet, wird intensiv erforscht. Es besteht die Besorgnis, dass der Wettbewerb zwischen Lebensmittel und Treibstoff hat bereits zu steigenden Lebensmittelpreisen geführt.[17]

Natur

Die zunehmende Nutzung von Biomasse kann Biodiversität Schaden. Ein Grundstück, das für die Produktion einer bestimmten Kulturpflanze oder eines bestimmten Waldes bestimmt ist, ist normalerweise eintönig und kann daher eine begrenztere Vielfalt an Organismen beherbergen als unberührte Natur. Aufgrund einer steigenden Nachfrage nach Flächen für die Biomasseproduktion kann es zu Abholzung und Desertifikation. Die Modellierung dieser Effekte ist komplex.[18]

Umweltverschmutzung, Gesundheit und Klima

Bei der Verbrennung fester, flüssiger oder gasförmiger Biomasse können Stoffe freigesetzt werden, darunter auch Treibhausgase. Wie diese Emissionen mit den Emissionen aus fossilen Brennstoffen zusammenhängen und welche Auswirkungen diese Emissionen auf das Klima haben, ist umstritten. Neben einer Auswirkung auf das Klima kann es auch Auswirkungen auf die Luftqualität geben.

Der Kohlenstoffkreislauf
Vortrag von Professor ForstamtBart Muys: Bäume für Biomasseanwendungen fällen können Erderwärmung unter der strengen Bedingung, dass das Holz aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern stammt - Universität Flandern

Biomasse enthält Kohlenstoffe, die der jeweilige Organismus während des Wachstums der Umwelt entzogen hat. Diese Kohlenstoffe können unter anderem durch Verbrennung oder Zerfall wieder in die Atmosphäre abgegeben werden. diese kurze Kohlenstoffzyklus bildet die Grundlage für die Einstufung von Biomasse als nachhaltiger Brennstoff unter bestimmten Voraussetzungen unter anderem durch die Europäische Union.

Beim Verbrennen von Biomasse, CO2 kostenlos. Dies betrifft CO2 die vor relativ kurzer Zeit von Pflanzen aus der Atmosphäre entfernt wurde. Abgesehen von der Energie für den Materialtransport und den Bau der Verbrennungsanlagen ist dies ein praktisch CO2-neutral Prozess. Das ist ein großer Unterschied zur Verbrennung von fossile Brennstoffe, wo CO2 die so lange gelagert wurde, dass sie praktisch nicht mehr Teil des CO2-Zyklus in dieser Welt. In Kombination mit dem noch nicht kommerziell eingesetzten CO2-Abscheidung und -Speicherung sogar negative Emissionen konnten realisiert werden (BECCS). Zwar ist die Nutzung von Biomasse zur Verbrennung nur nachhaltig, wenn das Holz aus nachhaltig bewirtschafteter Wald kommt und nicht raus Abholzung. Es gibt zu wenig (nachhaltig bewirtschaftete) Wälder auf der Erde, um alle fossilen Brennstoffe durch Biomasse zu ersetzen. Nutzung von Biomasse als Rohstoff in der Petrochemie oder für Möbel und Gebäude, CO2 länger als die Verbrennung. Wenn für diese Anwendungen vorrangig Biomasse verwendet wird, ist dies ein Beispiel für kaskadierend.

Luftverschmutzung

Bei der Verbrennung von Biomasse werden verschiedene Schadstoffe freigesetzt: Stickoxide, flüchtige organische Verbindungen, Feinstaub, Kohlenmonoxid, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, Schwermetalle, Dioxine...[19] Für Milliarden von Menschen stellt Biomasserauch im Haushalt ein riesiges Gesundheitsproblem dar.[20] Aber auch modernes Holz und Pelletöfen emittieren in all diesen Punkten viel mehr als Erdgaskessel. In der EU macht das Heizen mit Biomasse mehr als 40 % des gesamten Feinstaubs (PM2,5).[21] Bei der Stromerzeugung stoßen Biomasseanlagen ein Vielfaches dieser Schadstoffe aus als andere thermisch betriebene Anlagen (Atom-, Erdgas- und sogar Kohle).[22] Die Abgase von mit Biokraftstoffen betriebenen Fahrzeugen sind nicht sauberer als die von Benzin oder Diesel.

Ruß

Beim Verbrennen von Biomasse, Ruß kostenlos in Form von schwarzer Kohlenstoff und brauner Kohlenstoff. Diese Partikel absorbieren Licht und erzeugen einen Erwärmungseffekt, der kürzlich mit dem anthropogenen Kohlenstoffausstoß gleichgesetzt wurde.[23]

Regierungsrichtlinie

Die Niederlande

Die Niederlande haben der Biomasse im Klimaabkommen ein Kapitel gewidmet. Darin heißt es, dass die Nutzung nachhaltiger Biomasse notwendig ist, um die Wirtschaft nachhaltiger zu gestalten und die Klimaaufgabe zu erfüllen. Ziel ist es, eine höchstmögliche Anwendungsqualität zu erreichen.[24] Die Verfügbarkeit und Anwendungsmöglichkeiten von nachhaltiger Biomasse werden unter anderem von der niederländischen Umweltprüfungsbehörde kartiert.[25]

Belgien

Die Verbrennung von Biomasse wird seit etwa 2010 auf verschiedene Weise unterstützt und Zuschüsse für Wärme, Strom und Verkehr gewonnen. Mit „Grüne-Wärme-Ausschreibungen“ wurden Investitionen in „Grüne Wärme“ mit bis zu 65 % bzw. 1 Mio. Euro gefördert. Alle sechs Monate gab es eine Runde, in der Investoren ihr Projekt einreichen konnten. Über „Grüne Zertifikate“ wurden die Einnahmen aus Biomasseanlagen aus dem Stromverkauf für zehn Jahre ergänzt (Mindestwert: 90 Euro/MWh).[26] Der Marktpreis der Zertifikate könnte sogar über dieser Mindestbeihilfe liegen. Auch die Mitfeuerung in Kohlekraftwerken war förderfähig. „Wärmeleistungsausweise“ wurden auch eingeführt, weil einige der Anlagen für qualitative Kraft-Wärme-Kopplung arbeitet mit Biomasse. Seit 2006 erhalten sie dafür diese Zertifikate. Der Mindestpreis beträgt 31 Euro/MWh, ist mit Ökostromzertifikaten kombinierbar und ist zehn Jahre gültig.[27]. Biodiesel und Bioethanol haben seit 2009 eine Pflichtzugabe an der Zapfsäule (zuerst 4 % und seit 2010 5,75 %).[28] Es gibt auch zollfrei Produktionsquoten von zärtlich vergeben wurden (zumindest bis 2019).[29]

Siehe auch

Ressourcen und externe Links