Potential von mehrjährigen Pflanzen zur Gewinnung der Bioenergie

Nutzung der Bioenergie ist auf den Anbau von nachwachsenden Rohstoffe oder die Verwendung von Abfallstoffen wie Lebensmittelresten, Gülle oder Stroh angewiesen. Für die Gewinnung der gasförmigen und flüssigen Bioenergie werden auf Seite der NawaRo‘s bisher vor allem klassische einjährige Ackerkulturen wir Raps, Mais, Roggen oder Weizen verwendet. Gerade bei der Auswahl der Energiepflanzen wird aber auch verstärkt nach Alternativen gesucht. Aktuelle Untersuchungen zeigen, dass für die energetische Nutzung von Biomasse auch die mehrjährigen Pflanzen gute Voraussetzungen bieten. Deshalb soll das Potential der mehrjährigen Energiepflanzen im heutigen Artikel etwas näher betrachtet werden.

Revolution im Ackerbau?

Seit etwa 10.000 Jahren betreibt der Mensch Ackerbau um seine Ernährungsgrundlage zu sichern. Durch die Annahme und Weiterentwicklung der Landwirtschaft haben wir uns von der nomadenhaften Lebensweise als Jäger und Sammler emanzipieren und feste Siedlungen gründen können. Auf die positiven Entwicklungen konzentriert, verdanken wir dem Ackerbau also sehr viel.

Dabei sollte man nicht vergessen, dass die bedeutendsten Nahrungsmittel-Ackerpflanzen wie Gerste, Mais, Reis oder Weizen durchweg einjährig sind. Landwirte auf allen Kontinenten sind dadurch eine einjährige Anbau-Rhythmik gewohnt und feilen verstärkt an den einzelnen Bewirtschaftungsschritten (Saatbett-Vorbereitung, Aussaat, Düngung, Pflanzenschutz, Ernte) um die Erträge zu verbessern und weniger an dem grundlegenden Anbausystem. Eine Konzentration auf mehrjährige Pflanzen kommt deshalb schon beinahe einer kleinen Revolution gleich. Auf Grund welcher Argumente könnte diese Umorientierung trotzdem nützlich sein?

Mehrjährige Bioenergiepflanzen erweitern Spektrum der Energiepflanzen

Botaniker unterscheiden zwischen mehrjährigen Pflanzen die mindestens 2 Jahre leben, in dieser Zeit aber nur einmal blühen und dann absterben (Hapaxanthen) und solchen mehrjährigen Pflanzen, welche Jahr für Jahr erneut blühen und Früchte tragen. Die Zweitgenannten werden auch als ausdauernde Pflanzen oder „Perennials“ bezeichnet und stehen zunehmend im Interesse der wirtschaftlichen Nutzung. Auf die Perennials möchte ich etwas näher eingehen.

Hier einige Beispiele für mehrjährige Pflanzen, welche als Energiepflanze mit hohem Potential im Gespräch sind:

• Miscanthus (Chinaschilf)
• Jatropha curcas (Purgiernuss)
• Sachalin-Staudenknöterich (Igniscum)
• Durchwachsene Silphie (siehe Artikel „Silphie als Energiepflanze“)
• Napiergras (Elefantengras)
• Und natürlich zählen auch alle Bäume und Sträucher dazu (siehe Artikel „Dendromasse aus Kurzumtriebsplantagen“), welche aber bisher nicht zu den Ackerpflanzen gezählt werden

Ausdauernde Pflanzen zeigen verschiedene Besonderheiten verglichen mit den einjährigen Pflanzen. So findet die Vermehrung der mehrjährigen Pflanzen vor allem auf vegetative Weise statt und ist weniger auf die sexuelle Fortpflanzung konzentriert.

Außerdem bilden die ausdauernden Pflanzen verstärkt Knollen und Zwiebeln, welche sie zur Speicherung von Nährstoffen nutzen und so die Überwinterung ermöglicht wird.

Die Samen sind vergleichsweise groß und unterstützen nach der Keimung eine schnelle Entwicklung der Keimblätter. Auch die Anzahl der produzierten Samen ist geringer als bei einjährigen Pflanzen, da der Druck zur Verbreitung innerhalb einer Saison bei Mehrjährigen nicht so groß ist.

Vorteile von mehrjährigen Pflanzen („Perennials“)

Im Folgenden die Auflistung einiger Vorteile von ausdauernden Pflanzen. Wie gewohnt bestätigen Ausnahmen die Regel und keiner der Vorteile ist bei jeder mehrjährigen Pflanze, bzw. bei keiner einjährigen Pflanze vorhanden.

• Anbaukosten: weniger Bodenbearbeitung (energie- und kostenintensiv!) nötig, da die jährlichen Aussaat und Bodenvorbereitung entfallen können.
• Boden- und Gewässerschutz: Mehrjährige Pflanzen verfügen meist über ein tiefes, extensives Wurzelsystem, welches die Gefahr der Bodenerosion verringert und gelösten Stickstoff bindet, bevor dieser Grund- und Oberflächenwasser kontaminiert (Eutrophierung).
• Herbizideinsatz: Ist vielen klassischen „Unkräutern“ gegenüber sehr konkurrenzfähig und die Notwendigkeit zur Anwendung von Herbiziden ist gering.
• Stressresistenz: Haben sich an Phasen der Keimruhe (Kälteperioden, Trockenperioden etc.) angepasst und können so den Winter oder Zeiten geringen Niederschlags überstehen.
• Neue Anbauflächen: diese hohe Flexibilität in Bezug auf die Umweltbedingungen ermöglicht es den Perennials auch in problematischen Regionen wachsen zu können.
• Flächenkonkurrenz: In der Regel sind Perennials nicht so nährstoffreich wie die einjährigen Pflanzen. Da dieser Umstand für die energetische Nutzung aber nicht so wichtig ist, bietet er den Vorteil, dass der Konkurrenzdruck der Mehrjährigen, um Ackerflächen die auch für hochwertige Nahrungsmittelpflanzen geeignet sind, nicht so hoch ist.

Nachteile von mehrjährigen Pflanzen (Perennials)

Wo es Licht gibt, da gibt es meist auch Schatten. So zeigen auch die mehrjährigen Pflanzen aktuell noch verschiedene Nachteile, wenn man sie mit den erprobten einjährigen Kulturpflanzen vergleicht. Hier ein Überblick:

• Mehrjährige Pflanzen zeigen häufig noch geringere Erträge als die seit Jahrhunderten selektierten Einjährigen
• Entsprechende Ernte und Aufbereitungsmaschinen (z.B. Pelletier-Maschinen) befinden sich noch im Entwicklungsstadium
• Die mehrjährige Flächenbindung führt für den Landwirt zu Problemen bei einem gewünschten Wechsel der Ackerfrucht, wodurch die Reaktionszeit auf Änderungen der EU-Agrarpolitik verlängert wird.
• Vergleichsweise kleiner Erfahrungsschatz über den Einfluss der Perennials auf die hydrologische Situation des Standorts. Allgemein kann festgestellt werden, dass mehrjährige Pflanzen wegen ihres ganzjährigen Bewuchses mehr Niederschlagswasser aufnehmen als einjährige Pflanzen.
• Das fehlende Stadium der Brache alle paar Jahre kann, kombiniert mit dem Entfallen des Pflügens, die Bedingungen für „Schädlinge“ verbessern.
• Bei einigen Arten gibt es außerdem Probleme durch Schlackenbildung bei der Verbrennung als Häckselgut.

Fazit zu den alternativen Energiepflanzen

Die Vor- und Nachteile einzelner Kulturen sollten sorgfälltig abgewogen werden, bevor neue Wege gegangen werden. In jedem Fall werden mehrjährige Pflanzen frischen Wind in die bisherigen Anbausysteme für Energiepflanzen bringen und diesem modernen Zweig der Landwirtschaft mehr Flexibilität und den Äckern hoffentlich mehr Farbe verleihen. Weiterhin sind diese „Energiepflanzen der nächsten Generation“ auf Grund ihres häufig sehr hohen Cellulose-Anteils besonders gut für Energieprodukte wie Biokraftstoffe der nächsten Generation geeignet (z.B. Cellulose-Ethanol).

Zum Abschluss möchte ich noch eine weitere wichtige Gruppe von innovativen Energiepflanzen nennen. Diese ist jedoch nicht auf dem Land, bzw. in der klassischen Landwirtschaft zu finden, sondern im Wasser oder in speziell dafür gebauten Ponds auf dem Land. Natürlich ist die Rede von den Mikro- und Makroalgen, welche in Zukunft ebenfalls für neue Formen der Bioenergie-Gewinnung sorgen werden.