ifeu-Studie: Nachwachsende Rohstoffe gezielter einsetzen

Veröffentlicht 26. Februar 2023

Die Bioökonomie kann ein zentraler Baustein für die Transformation unserer größtenteils auf Kohle, Öl und Gas gestützten Wirtschaft sein. Nachwachsende Rohstoffe und synthetische Kohlenstoffverbindungen sind jedoch knapp und teuer. Sie sollten in Bereichen wie der chemischen Industrie eingesetzt werden – und nicht als Energieträger. Damit der Umschwung von der fossilen Wirtschaft zur Bioökonomie gelingt, muss fossiler Kohlenstoff auch teurer werden. Das ifeu stellt jetzt die Ergebnisse von vier richtungsweisenden Studien vor.

„In der chemischen Industrie und mittelfristig auch in Teilen des Verkehrssektors werden weiterhin Kohlenstoffverbindungen gebraucht. Hier können wir Biomasse und andere erneuerbare Kohlenstoffquellen für Chemikalien, biobasierte Produkte oder Treibstoffe nutzen und damit fossilen Kohlenstoff in Form von Öl und Gas ersetzen“, so ifeu-Projektleiter Dr. Heiko Keller. „Bioökonomie liefert weit mehr als Kraftstoffe aus landwirtschaftlicher Biomasse“, ergänzt Nils Rettenmaier, ebenfalls Projektleiter und Experte für
Biomasse und Bioökonomie am ifeu. Die Ressourcen der Bioökonomie seien jedoch ein knappes Gut. Anbauflächen für nachwachsende Rohstoffe seien durch die Nahrungsmittelproduktion und den Schutz der Biodiversität begrenzt.

Solche Anbaubiomasse können den langfristigen Bedarf an Kohlenstoff ebenso wenig decken wie biogene Reststoffe. Defossilisierung der Wirtschaft braucht Rahmenbedingungen. Für den Aufbau eines stabilen Marktes bräuchte die Bioökonomie faire Wettbewerbsbedingungen, in denen ihre Vorteile gegenüber Produkten aus
fossilen CO2-Quellen berücksichtigt sind, so die Experten. So können sich Produkte aus biogenen Rohstoffen langfristig durch eine höhere CO2-Steuer gegen die bisher billigeren fossilen Rohstoffe durchsetzen. Außerdem müsse mittelfristig genügend grüner Strom und Wasserstoff bereitstehen.

„Wenn die Weichen richtig gestellt werden, kann die Bioökonomie einen wesentlichen Beitrag zur Defossilisierung leisten“ so Rettenmaier. „Sie ist ein bedeutendes Puzzleteil in der Transformation zur klimaverträglichen Gesellschaft.“

Für große Teile der Wirtschaft sind inzwischen Wege zum Abschied von fossilen Energieträgern absehbar – etwa mit Elektroautos und Wärmepumpen statt Verbrennungsmotoren und Gasheizungen. Doch eine vollständige Dekarbonisierung des Wirtschaftssystems ist weder möglich noch sinnvoll. Das ifeu erforscht daher Technologien, die nachhaltigen erneuerbaren Kohlenstoff verfügbar machen. Die Berichte von vier kürzlich beendeten Großprojekten liefern wertvolle neue Erkenntnisse.

Anderweitig kaum nutzbare Ackerflächen (re)aktivieren
In der EU gibt es viele ungenutzte Ackerflächen und einige Sonderstandorte wie Tagebaufolgeflächen. Mit dem Anbau von genügsamer Biomasse auf diesen sogenannten Marginalflächen kann die zunehmende Flächennutzungskonkurrenz abgemildert werden. Im Projekt MAGIC hat das ifeu Randbedingungen identifiziert, die für eine nachhaltige Umsetzung eingehalten werden müssen:
• Es muss darauf geachtet werden, die Artenvielfalt, die auf Teilen dieser Flächen hoch sein kann, durch die Nutzung nicht zu gefährden.
• Ohnehin nötige Förderungen mit entsprechenden Auflagen zu versehen, kann eine Lösung dieses Zielkonfliktes sein.

Detaillierte Empfehlungen finden sich im Bericht zu MAGIC unter
https://www.ifeu.de/projekt/magic

Biomasse-Reststoffe in langfristig benötigte Produkte umwandeln
Viele Reststoffe wie Stroh oder Grüngut aus der Landschaftspflege (sogenannte lignozellulosische Reststoffe) werden zu großen Teilen nicht genutzt. Andere wie Waldrestholz werden derzeit vor allem zur energetischen Nutzung verbrannt. Wärme kann und sollte aber mittelfristig etwa über Wärmepumpen mit Ökostrom erzeugt werden. Der knappe erneuerbare Kohlenstoff ist zu kostbar für diese dekarbonisierbaren Anwendungen. Damit diese Reststoffe künftig effizient in Produkte wie Chemikalien oder Flugtreibstoffe umgewandelt werden können, werden jetzt neue Technologien entwickelt.

Das Projekt UNRAVEL hat untersucht, wie neue Prozesse und Wertschöpfungsketten für Chemikalien und Baustoffe (Isolierschaumplatten, Bitumen-Dichtbahnen etc.) aufgebaut werden können. Aus Nachhaltigkeitssicht entscheidende Fortschritte waren dabei:

• Der Prozess kann nun verschiedene Reststoffe bei konstanter Produktqualität flexibel nutzen – je nach nachhaltiger Verfügbarkeit.
• Die Energieeffizienz des Hauptverfahrens (Organosolv) wurde deutlich gesteigert.
• Ein technischer Flaschenhals wurde identifiziert, der bisher dafür verantwortlich ist, dass besonders derzeit kaum genutzte Reststoffe weniger effizient umgewandelt werden können.

Konkrete weitere Schritte, wie der Prozess sowohl aus Rohstoff- wie auch Produktperspektive zukunftssicher weiterentwickelt werden könnte, sind in den Berichten aufgeführt (Link: https://www.ifeu.de/projekt/unravel).
Lignozellulosische Reststoffe können ebenso mittels Pyrolyse als Ausgangsstoff für Bio-Öl dienen. Ein im Projekt BioMates entwickeltes Verfahren verwendet grünen Wasserstoff, um das Bio-Öl für eine problemlose Einspeisung in Erdöl-Raffinerien aufzubereiten. Durch den Teilersatz von Erdöl in Raffinerien durch Bio-Öl können relativ kurzfristig Treibhausgas-Emissionen reduziert werden. Dies ist aus Nachhaltigkeitssicht dringend nötig. Langfristig könnte vor allem der Anteil der Raffinerieprodukte für die Chemie, Flug- und Schiffstreibstoffe ausgebaut werden. Die Nachhaltigkeitsbewertung ist unter https://www.ifeu.de/projekt/biomates verfügbar.
Synthetische Kohlenwasserstoffe
Im Projekt eForFuel wurde nicht Biomasse als Kohlenstoffquelle, sondern die Synthese von Kohlenwasserstoffen aus CO2 aus industriellen Punktquellen (hier: Gichtgas) sowie der Luft untersucht. Dieses kann in einer Elektro-Bioraffinerie unter Einsatz von erneuerbarem Strom und Wasser zu Ameisensäure umgewandelt und in einem Bioreaktor mit Hilfe von Mikroorganismen fermentiert werden. Als Endprodukte entstehen synthetische Kraftstoffe wie z.B. Propan und Isooktan. Haupterkenntnisse aus diesem Projekt:

• Erneuerbarer Kohlenstoff kann in weit größeren Mengen gewonnen werden, wenn er aus CO2 statt pflanzlicher Biomasse stammt. Allerdings ist auch in diesem Fall eine effiziente Verwendung entscheidend, weil die Nutzbarmachung mit hohem Energieaufwand verbunden ist.
• Es konnten viele Verbesserungsoptionen identifiziert werden. Bis zu einer Marktreife wird aber noch einige Entwicklungsarbeit benötigt.

Details und Berichte sind unter https://www.ifeu.de/projekt/eforfuel verfügbar.

Quelle: ifeu-PM vom 15.2.2023

Schlagworte: Baustoffe / Konstruktion, DE-News, Forschung, Holzbau, NaWaRohs, Nachhaltiges Wirtschaften, Neue Bücher und Studien, Ressourceneffizienz, Umweltpolitik, Ökobilanz

Veröffentlicht 13. März 2019

Max-Planck-Institut Neubewertung: unerwartet hohes Sterblichkeitsrisiko durch Luftschadstoffe

Mainz, 12.3.2019 Luftverschmutzung wird als Gesundheitsgefahr deutlich unterschätzt, auch wenn es derzeit eine hitzige Diskussion über Stickoxide, Feinstaub und Dieselfahrverbote gibt. Ein Wissenschaftlerteam um Jos Lelieveld, Direktor am Max-Planck-Institut für Chemie und Thomas Münzel, Professor an der Universitätsmedizin Mainz hat nun ermittelt, dass Luftverschmutzung die durchschnittliche Lebenserwartung der Europäer um rund 2 Jahre verringert. Weltweit sterben laut der Studie jährlich etwa 120 Menschen pro 100.000 Einwohner vorzeitig an den Folgen von verschmutzter Luft, in Europa sogar 133 und damit mehr als im globalen Durchschnitt. In mindestens der Hälfte der Fälle sind Herz-Kreislauf-Erkrankungen die Todesursache.

Schlechte, insbesondere mit Feinstaub belastete Luft führt zu Atemwegs- und Herzkreislauferkrankungen und stellt offenbar ein größeres Gesundheitsrisiko dar als bislang angenommen. Denn mit ihrer Studie, die in der aktuellen Ausgabe des European Heart Journals veröffentlicht wird, aktualisierten die Mainzer Forscher jüngste Berechnungen des Global Burden of Disease (GBD), einer weltweiten Gesundheitsstudie und auch Ergebnisse eigener früherer Untersuchungen : Bis vor Kurzem gingen sie von einer globalen Sterblichkeitsrate durch Luftverschmutzung von rund 4,5 Millionen Menschen pro Jahr aus. Der neu berechnete Wert liegt bei 8,8 Millionen pro Jahr. Allein in Europa sterben demnach jährlich knapp 800.000 Menschen vorzeitig an den Folgen von Luftverschmutzung.

Die Aktualisierung der Berechnungen wurde notwendig, da eine kürzlich veröffentlichte Studie die krankheitsspezifischen Gefährdungsraten gegenüber den Werten des GBD deutlich höher ansetzt. „Da die GBD-Studie 41 umfangreiche Fallgruppenstudien aus 16 Ländern, inklusive China, berücksichtigt, bietet sie die beste derzeit verfügbare Datengrundlage“, sagt Jos Lelieveld, Direktor am Max-Planck-Institut für Chemie.

Verschmutzte Außenluft fordert mehr Opfer als Rauchen

Laut der Neuberechnung der Mainzer Forscher reiht sich schlechte Luft damit in die Liste der bedeutendsten Gesundheitsrisiken wie Bluthochdruck, Diabetes, Übergewicht und Rauchen. Zum Vergleich: Die Weltgesundheitsorganisation WHO schätzt die Mortalitätsrate durch Tabakrauch auf 7,2 Millionen Menschen pro Jahr – inklusive Passivrauchen. Somit ist verschmutzte Außenluft ein ähnlich großer Risikofaktor. Rauchen ist jedoch individuell vermeidbar, Luftverschmutzung hingegen nicht.

Die Forscher betonen, dass Feinstaubteilchen mit einem Durchmesser kleiner als 2,5 Mikrometer (PM2,5) die Hauptursache für Atemwegs- und Herzkreislauferkrankungen sind, was die hohen Sterberaten erklärt, die schlechter Luft zugeordnet werden. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Europäische Grenzwert für Feinstaub, der für den Jahresdurchschnitt bei 25 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft liegt, viel zu hoch ist“, sagt Thomas Münzel, Direktor des Zentrums für Kardiologie der Universitätsmedizin Mainz. Der Wert liegt weit über der Richtlinie der WHO von 10 Mikrogramm pro Kubikmeter.

Für ihre Berechnungen ermittelten die Wissenschaftler aus Mainz zunächst die regionale Belastung mit Schadstoffen wie Feinstaub und Ozon mit Hilfe eines etablierten, datengestützten Atmosphärenchemiemodells. Diese Expositionswerte verknüpften sie mit krankheitsspezifischen Gefährdungsraten aus epidemiologischen Daten, sowie Bevölkerungsdichte und Todesursachen in einzelnen Ländern.

Feinstaubbelastung sollte gesenkt werden

„Unsere Ergebnisse zeigen eine viel höhere Krankheitsbelastung durch Luftverschmutzung als bisher angenommen“, sagt Münzel, der auch Initiator der Stiftung Mainzer Herz ist. „Luftverschmutzung muss als wichtiger kardiovaskulärer Risikofaktor anerkannt werden, da sie im Körper zusätzliche Schäden durch Diabetes, Bluthochdruck und hohe Cholersterinwerte verursacht . Jetzt ist es noch dringlicher geworden, die Belastung durch Feinstaub weiter zu senken und die Grenzwerte anzupassen. Zudem muss Feinstaub als Verursacher von Herzkreislauferkrankungen stärker in den Leitlinien der Europäischen Gesellschaft für Kardiologie in den Vordergrund gerückt werden.“

Ersatz fossiler Brennstoffe durch saubere Energiequellen kann die Sterberate um mehr als die Hälfte reduzieren

Da ein Großteil des Feinstaubs und anderer Luftschadstoffe aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe stammt, plädieren die Wissenschaftler für den Ersatz fossiler Energieträger zur Energiegewinnung. „Wenn wir saubere, erneuerbare Energien einsetzen, erfüllen wir nicht nur die in Paris getroffenen Vereinbarungen zur Eindämmung der Folgen des Klimawandels“, sagt Jos Lelieveld, der auch Professor an der Johannes Gutenberg-Universität in Mainz und am Cyprus Institute in Nikosia ist. „Wir können damit auch die von Luftverschmutzung verursachte Sterberate in Europa bis zu 55 Prozent verringern.“

¹ Age-dependent health risk from ambient air pollution: a modelling study of childhood mortality in middle and low-income countries
Jos Lelieveld, Andy Haines, Andrea Pozzer; The Lancet Planetary Health, 2. Juli 2018; pre-publication 29 June 2018

² Global estimates of mortality associated with long-term exposure to outdoor fine particulate matter
Burnett et al.: Proceedings of the National Academy U S A. 115(38):9592-9597, doi: 10.1073/pnas.1803222115, 2018

³ Effects of gaseous and solid constituents of air pollution on endothelial function.
Munzel T, Gori T, Al-Kindi S, Deanfield J, Lelieveld J, Daiber A, Rajagopalan S. Eur Heart J 2018;39(38):3543-3550.

Originalpublikation

Cardiovascular disease burden from ambient air pollution in Europe reassessed using novel hazard ratio functions.
J. Lelieveld, K. Klingmüller, A. Pozzer, U. Pöschl, M. Fnais, A. Daiber und T. Münzel
European Heart Journal (2019), 00, 1–7
DOI: 10.1093/eurheartj/ehz135

Schlagworte:
Akteure, Mobilität, News-Blog Europa (ohne DE), Umweltpolitik

Veröffentlicht 15. Mai 2018

Erfolgreiche Städtebauförderung braucht ausreichend Personal und einfache Verfahren

Difu-Studie gibt Empfehlungen für eine effektivere Nutzung von Fördermitteln in NRW

Personalmangel und hohe administrative Anforderungen sind zwei der Gründe, die Städte, Kreise und Gemeinden in Nordrhein-Westfalen (NRW) daran hindern, zur Verfügung stehende Mittel der Städtebauförderung fristgerecht abzurufen. Dies ist ein wichtiges Ergebnis einer Studie, die das Deutsche Institut für Urbanistik (Difu) im Auftrag des damaligen Ministeriums für Bauen, Wohnen, Stadtentwicklung und Verkehr des Landes Nordrhein-Westfalen (jetzt: Ministerium für Heimat, Kommunales, Bau und Gleichstellung) erarbeitete.

In den vergangenen zehn Jahren nutzten rund 83 Prozent der Kommunen in NRW Städtebaufördermittel. Aufgrund einer sehr hohen Zahl an Projektanmeldungen – mit einem Gesamtvolumen von rund 1,45 Mrd. Euro – wurden vier- bis fünfmal mehr Mittel beantragt, als ursprünglich dafür vorgesehen waren. Dies verdeutlicht den hohen Bedarf der Kommunen und zugleich die grundsätzliche Akzeptanz des bestehenden Förderinstrumentariums.

Allerdings kritisieren über 80 Prozent der befragten Städte und Gemeinden das Vergaberecht, da der daraus resultierende Verwaltungsaufwand für sie ein zentrales Hemmnis für eine reibungslose Inanspruchnahme von Städtebaufördermitteln ist. Zudem bestehen aus Sicht der befragten Kommunen grundsätzlich große personelle Engpässe. Auch die bei der Antragstellung abzugebenden Kostenberechnungen für Fördermaßnahmen empfinden viele Kommunen als zu aufwändig und detailliert. Dies liegt auch daran, dass mehrjährige Vorausschätzungen immer mit Unsicherheiten bezüglich der eigentlichen zeitlichen Zuteilung durch die Zuwendungsgeber, die Preisentwicklung und mögliche, unvorhersehbare Entwicklungen behaftet sind.

Auf Basis der Ergebnisse seiner Befragung der nordrhein-westfälischen Kommunen empfiehlt das Difu deshalb einen Verzicht auf neue Programme zugunsten einer Zusammenführung und/oder eines Neuzuschnitts der bestehenden Bund-Länder-Programme zur Städtebauförderung. Außerdem sollten die bestehenden Verfahren flexibilisiert werden. Dies gilt insbesondere für die Beantragung und Abrechnung von Fördermitteln durch die Kommunen beim Land. Aber auch die Kommunen müssen ihren Beitrag leisten: Städtebauförderung muss „Chefsache“ sein und erfordert ausreichende Personalressourcen und eine kontinuierliche Kooperation aller involvierten Fachämter und Kämmereien in Städten und Gemeinden. Beim Aufbau hinreichender Personalkapazitäten in den technischen Bereichen benötigen die Kommunen jedoch Unterstützung vom Land.

Die Studie ist als Printfassung oder pdf erhältlich:
https://difu.de/publikationen/2018/staedtebaufoerderung-in-nrw

Schlagworte:
Erneuerbare, Fördergelder, Klimaschutz, News-Blog NRW, Wohnbau-Politik

Veröffentlicht 8. Juli 2022

DIW-„Ampel-Monitor“: Energiewende muss erheblich beschleunigt werden

WissenschaftlerInnen des DIW Berlin haben „Ampel-Monitor Energiewende“ entwickelt – Monitor verfolgt, inwiefern energiepolitische Agenda der Regierung umgesetzt wird – Immense Anstrengungen nötig, um Lücke zwischen avisierten Zielen und aktuellem Stand zu schließen

Will die Bundesregierung ihre energiepolitischen Ziele erreichen, muss sie aufs Tempo drücken. Besonders große Lücken zwischen der aktuellen Entwicklung und den Zielen klaffen bei grünem Wasserstoff, Elektromobilität und erneuerbarer Wärme, wie der „Ampel-Monitor Energiewende“ des Deutschen Instituts für Wirtschaftsforschung (DIW Berlin) zeigt. DIW-WissenschaftlerInnen haben den Monitor entwickelt, um anhand von 15 Indikatoren den Fortgang der Energiewende auf dem Weg zur Klimaneutralität zu verfolgen. Der Monitor, der sich auf offene Daten stützt, begleitet die Fortschritte bei den Regierungszielen mit Fokus auf den Zeitraum bis 2030. Ausgewählte Ergebnisse werden ab sofort auf der Website des DIW Berlin (https://www.diw.de/ampel-monitor) in Form von interaktiven Grafiken und kurzen Analysen bereitgestellt und regelmäßig aktualisiert. Alle Indikatoren und die zugrunde liegenden Daten finden sich zudem quelloffen auf der Plattform Open Energy Tracker (https://openenergytracker.org).

„Unser Ampel-Monitor verdeutlicht: Das aktuelle Tempo der Energiewende ist viel zu gering, um die Ziele für 2030 zu erreichen“, so DIW-Energieökonom Wolf-Peter Schill, Mit-Initiator des Monitors, der heute in einer Studie vorgestellt wird. „Wenn die Regierung nicht hinter ihren Zielpfad zurückfallen will, muss sie zeitnah konkrete und weitreichende Schritte umsetzen.“

Ausbautempo der Photovoltaik muss verdreifacht werden

Der Monitor zeigt: Will die Regierung ihre Ziele im Bereich der Photovoltaik bis 2030 erreichen, muss sie das Ausbautempo verglichen mit dem Trend der vergangenen zwölf Monate verdreifachen, bei der Windkraft an Land muss es sogar vervierfacht werden. Mit der derzeitigen Geschwindigkeit würden die Zielmarken klar gerissen. Damit wäre auch das Koalitionsziel, den Anteil erneuerbarer Energien am Stromverbrauch von momentan rund 42 Prozent auf 80 Prozent im Jahr 2030 zu steigern, nicht zu erreichen.

Ebenfalls eine große Lücke klafft bei der erneuerbaren Wärme, bei der im Jahr 2030 ein Anteil erneuerbarer Energien von 50 Prozent avisiert ist. Hierfür muss der Anteil jährlich um fast vier Prozentpunkte wachsen – obwohl er seit dem Jahr 2012 insgesamt um nicht einmal drei Prozentpunkte gestiegen ist.

„Die To-Do-Liste der Bundesregierung ist noch lang. Die gesetzten energiepolitischen Ziele sind keine Selbstläufer, die Entwicklung muss in allen Bereichen an Dynamik gewinnen.“ Alexander Roth

E-Autoflotte wächst noch sehr langsam – Ladeinfrastruktur unzureichend

Wenn das Koalitionsziel erreicht werden soll, die E-Autoflotte bis 2030 auf 15 Millionen Fahrzeuge zu steigern, müssen in Deutschland durchschnittlich rund 130.000 Fahrzeuge monatlich zugelassen werden. Derzeit sind es allerdings nur knapp 30.000. „Einen Beitrag zu mehr Elektromobilität könnte neben den bereits bestehenden Kaufprämien sicherlich das EU-Verbot von Verbrennungsmotoren leisten, das derzeit in der Abstimmung ist“, erläutert Studienautorin Adeline Guéret.

Bei der Ladeinfrastruktur muss nach Daten des Monitors sogar noch mehr zugelegt werden, wenn das Ziel nicht verfehlt werden soll. Statt derzeit 1200 Ladepunkte monatlich müssten 8700 in Betrieb gehen – also rund sieben Mal so viele.

Von praktisch null auf zehn Gigawatt beim grünen Wasserstoff

Am meisten passieren muss beim grünen Wasserstoff, wie der Ampel-Monitor zeigt: Die im Koalitionsvertrag angepeilte Elektrolysekapazität von rund zehn Gigawatt im Jahr 2030 scheint angesichts einer elektrischen Leistung von rund 60 Megawatt Ende des vergangenen Jahres noch in weiter Ferne.

„Unser Ampel-Monitor leistet mit seinen offenen und stets aktualisierten Energiedaten einen wichtigen Beitrag zu einer informierten und faktenbasierten energiepolitischen Debatte“, bilanziert Studienautor Alexander Roth. „Er zeigt auf, dass die To-Do-Liste der Bundesregierung noch lang ist. Die gesetzten Ziele sind keine Selbstläufer, die Entwicklung muss in allen Bereichen an Dynamik gewinnen.“

Quelle: DIW-Pressemitteilung vom 6. Juli 2022

Schlagworte:
DE-News, Erneuerbare, Klimaschutz, PV, Umweltpolitik, eMobilität