Eine kurze Geschichte der Bioenergie

1. Schöpfung der Krone

Lebendig fließt sie in der Raumzeit dahin, eine dichte Architektur aus Biomasse. Tief im Regenwald verborgen, genießt eine Gruppe Menschenaffen eine Portion der gelbgrün, saftigsüßen Bioenergie die das Horn von Afrika schmückt. Vegane Kost, lecker, aber nicht sehr energiedicht. Die riesigen Gehirne entfalten nur selten ihr volles Potential. Doch die Erde steht nicht still. Im Rhythmus der Milanković-Zyklen läuft der Klimawandel wie ein Uhrwerk. Der Wald schmilzt dahin und aus dem dichten Wald wird ein lichter Wald. Vor rund 3 Millionen Jahren wird der Familie der Menschenaffen buchstäblich der Halt bietende Ast aus den Händen gezogen. Aus der schützenden Baumkrone herab gleitend, finden sie sich am Boden der Tatsachen wieder. Das Abenteuer des Menschen beginnt. In der Steppe lernen wir den aufrechten Gang und erobern dank hochentwickelter und jetzt freier Hände eine unbesetzte Nische für Bioenergie: energiereiches Knochenmark vom Aas.

2. Die Synthese

Was ist Bioenergie? Geerntete und veredelte Sonnenenergie! Cyanobakterien fanden bereits vor 3 Milliarden Jahren einen Weg, um in der Ursuppe der Ozeane die Sonnenenergie in Bioenergie umzuwandeln: die Photosynthese. Im Fluss des Sonnenlichts transformieren sie elektromagnetische in chemische Energie, speichern diese als Biomasse und der grüne Anstrich des Planeten nimmt seinen Lauf. Die sonnenbetriebene Elektrolyse (Photolyse) ist ein Meisterwerk der Natur und spaltet Wasser in seine atomaren Bestandteile. Der Sauerstoff reichert sich in der Atmosphäre an, während der Wasserstoff für die Herstellung des Bioenergieträgers ATP genutzt wird. ATP nimmt seitdem die Rolle der fundamentalen Energiewährung des Lebens ein. Sie wird für die Herstellung einfacher Zucker und komplexer Kohlenhydrate verwendet und ist Kraftstoff für die Synthese von Eiweißen und Fetten. Die Bioenergie wächst.

Fundamentaler Bioenergieträger

3. Die Gabe des Prometheus

Vor 300.000 Jahren erblickt der Homo sapiens das Licht der südafrikanischen Sonne. Als Läufer Nummer 15 übernimmt er den Staffelstab von den zuvor gelaufenen Kollegen und trägt ab sofort die Verantwortung für das Team Mensch, Gattung Homo. Der Fackelträger wandert vom heutigen Johannesburg, der Wiege des Homo Sapiens, nordwärts bis nach Eurasien. Die Verhältnisse für Menschen sind noch immer prekär. Hunger, Krankheit, Kälte und Räuber brennen die Lebenskerze unserer Vorfahren in nur 30 Jahren herunter. Wie alle Menschen vor ihm, setzt auch der weise Mensch (Homo sapiens) seine Hoffnungen auf eine Form der Bioenergie, die er dank seiner geschickten Hände und dem eleganten Tanz von 85 Milliarden Gehirnzellen zu zähmen lernt: die zielgerichtete Verbrennung von Biomasse.

4. Die ewige Flamme

Das Feuer verändert alles. Der Mensch wird zum Räuber und gewinnt Kontrolle über eines der Elemente. Kein Lebewesen hatte jemals die Macht, über die ein einzelner Mensch mit brennenden Ast verfügt. Hunger, Kälte, Räuber. Für den Umgang mit den größten Gefahren seines Alltags gewinnt der Homo Sapiens einen mächtigen Verbündeten. Das brennende Stück Holz ist der Zauberstab, mit dem wir bis an die Spitze der Nahrungspyramide gehen werden. Als omnivorer Top-Predator, halb Jäger, halb Sammler, kann der Mensch sein wachsendes Gehirn mit ausreichend Bioenergie versorgen und gewinnt Freizeit zur Ausbildung seiner Intelligenz. Als Träger der ewigen Flamme, lernen wir die Kraft des Feuers besser zu verstecken und seine Vorzüge, Wärme und Licht, in vollem Umfang zu genießen. Hier ein nostalgischer Blick auf unsere ersten Feuerzeuge.

Erste Feuerzeuge

5. Landwirtschaftliche Revolution

12.500 Jahre vor Heute. Alle anderen Menschenarten, samt der Hälfte der Megafauna sind ausgestorben. Nur Homo sapiens überlebt und erholt sich von den Katastrophen biblischen Ausmaßes, die durch den Regen eines zersplitterten Kometen (Drachen) ausgelöst wurden. In nur 200 Jahren waren Temperatur und Meeresspiegel üppig gestiegen (+10°C, +20 m). Nach der Apokalypse aus Feuer, Wasser & Eis erfreut sich die Menschenfamilie am aufziehenden Paradies. Über 2.000 Jahre ist das Klima gnädig. Biomasse gedeiht auf nährstoffreichen Böden, was die Anfänge von Ackerbau und Viehzucht stimuliert. Die landwirtschaftliche Revolution und der Wiederaufbau der Zivilisation (Göbekli Tepe, Tihuanaco) beginnen. Der Mensch wird sesshaft, zieht territoriale Grenzen und sammelt persönlichen Besitz an. Die weibliche Fruchtbarkeitsgöttin der Natur wandelt sich in einen männlichen Gott der soziales Fehlverhalten bestraft.

6. Legendäre Muskelkraft

Die zentrale Energieform der Antike bleibt die Muskelkraft - also die eingespannte Bioenergie von Mensch und Tier. Schwerstarbeit wird von Sklaven verrichtet, wodurch der gesellschaftliche Leidensdruck für rasche Reformen der Energiebereitstellung gering bleibt. Erste Wassermühlen, ein Vorläufer der Dampfmaschine (Heronsball), textile Wachskerzen, sowie mit Ölivenöl betriebene Öllampen sind die leuchtenden Beiträge dieses Jahrtausends. Dank Fortschritten in der Medizin wächst das Wissen über die Entfaltung der Bioenergie im menschlichen Körper, dessen legendäre Kraft bei den Olympischen Spielen zur Schau gestellt wird. Die wachsende Zivilisation benötigt Ackerfläche für die Ernährung. Diese wird durch Abholzung und Brandrodungen der Urwälder erreicht. 150 Millionen Menschen weltweit beginnen Kohlenstoffdioxid und Methan (Tierzucht, Reisanbau) in die Atmosphäre freizusetzen.

Bioenergie zur Ernährung

7. Selbstbewusste Bioenergie

Nach einem frostigen, von Hunger geplagten und Seuchen zerrütteten Mittelalter (kleine Eiszeit), steigen die Temperaturen wieder an. Ein erneute Wiedergeburt der Zivilisation löst ein goldenes Zeitalter aus. Die Renaissance entfacht die innere Bioenergie und befreit das Individuum vom ängstlichen Weltbild des harten Mittelalters. Vor schöpferischer Energie strotzend, schafft ein Michelangelo Buonarroti mit seinem David den Prototyp des modernen Menschen und platziert diesen selbstbewusst in Reichweite zu den Göttern. Spätestens seit den Meisterwerken der Renaissance ist sich der Homo sapiens bewusst, dass in ihm eine Lebenskraft, ein Ashé, Geist, Kundalini, Libido, Odem, Orgon, Prana, Pneuma, Qi, Ruach, Ruh oder eben eine Bioenergie fließt. Diese ermöglicht es ihm, sich Welten vorzustellen und zu erschaffen. Der Mensch greift nach den Sternen.

8. Der Feuervogel

Was mit den Blüten der Renaissance beginnt, löst einen Frühling des menschlichen Geistes aus. Und wie es heißt so schön, ist der Geist erstmal aus der Flasche, bekommt man ihn nur schwer wieder hinein. Und so strahlt das befreite Genie des Homo sapiens seit der Renaissance in allen Farben. Kein Tag, an dem nicht etwas Neues in Wissenschaft oder Kunst gedeiht. Das schöpferische Team aus Faraday und Maxwell öffnet die Tür für ein neues Weltbild und bringt dem Menschen den Elektromagnetismus. Dessen sichtbaren und unsichtbaren Wellen und Felder nehmen prägenden Einfluss auf unseren Alltag und potenzieren die Möglichkeiten des Homo sapiens. Der Feuervogel, der aus den fantastischen Fluggerätsskizzen eines Leonardo Da Vinci schlüpft, wächst über die Jahrhunderte zu einem brennenden Phönix heran. Die Bioenergie drängt die Erde zu verlassen und sich in die unendlichen Weiten des Universums auszubreiten.

In Reichweite mit den Göttern

Bioenergie Kohlenstoff Kohlenhydrate Geschichte

9. Kohlenwasserstoffe

Die Renaissance rückt das Geheimnis Mensch ins Zentrum der Betrachtung. Damit ist der souveräne Anker für die kommenden Entdeckungsreisen gesetzt. Einer der Ausflüge führt uns ehemalige Baumbewohner in den Mikrokosmos, an die Wurzeln der organischen Chemie, welche mit der Beschreibung des elementaren Kohlenstoffs (Carboneum) durch Lavoisier im 18. Jh. ihr Keimblatt hervorbringt. Aus sichtbaren Bäumen, Blättern und Früchten werden unsichtbare Ketten und Ringe aus Kohlenstoff-, Wasserstoff- und Sauerstoffatomen. Zwei Drittel aller Biomasse werden aus diesen drei Stoffgemischen mit dem Namen Kohlenhydrate gebildet. Die organische Chemie erklärt uns die Auswirkungen von Glucose (C₆H₁₂O₆), ungesättigten trans-Fetten oder Ketonen (z.B Testosteron) auf unseren Organismus. Biomoleküle sind das Lego des Lebens und Voraussetzung für den Fluss der Bioenergie.

10. Der Code des Lebens

Ein fundamentales Quartett von Biomoleküle teilen alle Lebewesen: die Nukleinbasen. Jeweils aus nur 20 Atomen bestehend, setzen sich diese 4 Buchstaben (Basen) zu den Silben (Basentripletts) des Lebenscodes zusammen. Aufgereiht bilden sie die Worte (Gene) und Sätze (Proteine) einer Sprache (DNA), welche die Baupläne aller Erdbewohner niederschreibt. Der Bauplan einer Spezies ist auf mehrere Bücher verteilt, welche im Jahr 1888 Chromosomen genannt werden. Jede Zelle eines Menschen enthält eine Bibliothek (Genom), die aus nur 46 Büchern besteht. Seit Anfang des 21. Jahrhunderts (2003) wissen wir, dass unsere Genom aus rund 20.000 Genen besteht. Unsere individuelle Bibliothek ist zu 99.9 Prozent identisch mit unseren Mitmenschen, zu 98 Prozent mit einem Schimpansen und zu 60 Prozent mit einer Banane. Schöne neue Welt.

Code des Lebens

11. Ära der Fossilen Bioenergie

Im 19.Jahrhundert erlebt die Organik einen Boom, die seit Jahrmillionen keinen Organismus mehr bildeten: die fossil gelagerte Biomasse. Obwohl seit der Antike bekannt, ist die Ära des schwarzen Goldes eng verschmolzen mit der Industrialisierung. Sie startet mit der Kohle (1575, Schottland), beschleunigt mit Erdgas (1821, New York) und hebt ab mit Erdöl (1859, Pennsylvania). Wir errichten mit der Dampfmaschine (18. Jh.), den Verbrennungsmotoren (19. Jh.) und der Gasturbine (20. Jh.) drei der technischen Kathedralen der Moderne. Ein einziges dieser Meisterwerke menschlicher Schöpfungskraft bringt es im Jahr 2020 auf 500 Tonnen Gewicht, dreht sich 3.000 in der Minute um sich selbst und liefert Elektrizität für zwei Millionen Homo sapiens. Mit der fossilen Bioenergie legt unsere Zivilisation den Turbo ein und stehen im wahrsten Sinne des Wortes unter Strom.

12. Bann des Schwarzen Zuckers

Billige Energie ebnet den Weg in die Moderne. Der aus der Tiefe geförderte Schwarze Zucker ist so verführerisch, dass er unsere Zivilisation tief in seinen Bann zieht. Die in einem Liter Erdöl gespeicherte Bioenergie enthält 24 Stunden menschliche Arbeitskraft. 1-Liter-Tetrapack entspricht somit der Muskelkraft von 3 Handwerker-Tagen (10.000 Kilokalorien). Dieser Liter kostet auf dem Weltmarkt keine 50 Cent. Das entspricht einem Stundenlohn von 2 Cent für die imaginäre Arbeit des fleißigen Erdöls. In gewisser Hinsicht ist Erdöl für unsere Zeit das, was die Sklaven für unsere antiken Vorfahren waren. Ein Europäer konsumiert etwa 2.000 Liter des Schwarzen Zuckers im Jahr, was einer Arbeitszeit von 50.000 Stunden entspricht. Als würden 6 Menschen rund um die Uhr versteckt für uns arbeiten. Dafür bezahlen wir 1.000 Euro pro Jahr.

Vergleich von Bioenergieträgern

13. Exponentieller Anstieg

Ein Grundprinzip unsere Spezies ist die heterotrophe Energiegewinnung. Das bedeutet, unabhängig davon, ob wir Bioenergie durch interne Verdauungsprozesse oder externe Verbrennungsmaschinen freisetzen, wir oxidieren Kohlenstoff zu Kohlenstoffoxiden (CO2, CO). Ohne eine ausgleichende Menge phototropher Organismen (Pflanzen), welche das Kohlendioxid wieder in Biomasse binden, kommt es zum Treibhauseffekt. Da der globale Energieverbrauch seit 1850 um das 20- und seit 1950 um das 5-fache gestiegen ist, ist auch der jährliche Ausstoß an CO2 von 5 (1950) auf 37 Milliarden Jahrestonnen (2019) gestiegen. Gleichzeitig ist die CO2-Konzentration in der Atmosphäre von 315 ppm (1950) auf aktuell 415 ppm und die durchschnittliche Temperatur (Luft) von 14 auf 15°C gestiegen.

14. Gaia-Bewusstsein

Als ursprüngliche Bewohner der Baumkrone haben wir uns im 20. Jh. selbst gekrönt. Dank der eleganten Verschmelzung von innerer und äußerer Bioenergie ist dem Homo Sapiens als (wahrscheinlich) erster Spezies das Kunststück gelungen, den Planeten zeitweise zu verlassen. Über 500 Sapiens haben wir seit dem ins All katapultiert. Die abgehobene Perspektive offenbart uns die Grenzen unserer Heimat (hört sich schnulzig an, ist aber so) und lässt uns reifen. Vorreiter der Sapiens-Familie würdigen die Erde als lebendigen Organismus Gaia oder Mutter Erde. Obwohl der CO2-Gehalt der Atmosphäre zu Zeiten der Dino’s doppelt so hoch lag wie heute, ist ein Umstieg von den fossilen auf die erneuerbaren Energieträger das nachhaltigere und weniger chaotische System. Wie nennen das wir Deutschen der Wendegeneration? Genau, Energiewende!

Temperaturentwicklung in 500 Millionen Jahren

15. Bioenergie = Biomasse • x²

Was mit den Wasserrädern und Windmühlen der Antike beginnt, führt in den vergangenen Jahrzehnten zu einem raschen Ausbau der erneuerbaren Energien. Die Bioenergie spielt im alten und im neuen Team. Wenn ihr die Transformation von fossil zu nachwachsend gelingt, wird sie ihre Co-Evolution mit dem Homo sapiens fortsetzen. Biomasse ist speicherbar und transportierbar. Dazu bildet sie die schönste aller CO2-Senken. Qualitäten, welche die Energiewende gut gebrauchen kann. Die smoothe Choreografie vom Team Sonnenenergie (Wind, PV und Bioenergie), als auch die Abstimmung mit den Kollegen von Wasserkraft und Geothermie sind wichtige Schritte für das Gelingen der Energiewende. Energie und Materie, Welle und Teilchen, zwei Seiten, eine Medaille. Mit jedem Schritt hin zu einer Kardaschow-Typ-1-Zivilisation tanzen wir enger mit den Elementarteilchen (Quarks, Leptonen, Bosonen).

16. Evolution der Bioenergie

Traditionell sind die nachwachsenden Bioenergieträger: Holz, Harz, Wachs, Fisch- und Pflanzenöl. In den letzten 200 Jahren kamen die veredelten Energieträger Ethanol (1820, Deutschland), Biogas (1890, Indien) und FAME/ Biodiesel (1930, Belgien) hinzu. Anfang des 21. Jhd. sind die Biokraftstoffe der 1. Generation wegen ihrer Konkurrenz zur Ernährung des Homo sapiens in die Kritik geraten. Die 2. Generation setzt deshalb auf neue Einsatzstoffe (Cellulose, Lignin, Abfälle), Energieträger (Methanol, DME, Wasserstoff) und Technologien (Pyrolyse, HTC), welche die Kaskadennutzung von Biomasse anstoßen. Die 3. Generation der nachwachsenden Bioenergie transformiert sich schließlich von den Fläche in den Raum, vom Land ins Wasser, von der Kaskade in den Kreislauf.

Generationen-Übersicht

17. Im Einklang mit der Natur

In welchen Zeiträumen planen wir? In Momenten wie Kleinkinder? In Stunden wie ein abstrakter Spekulant? In Legislaturperioden wie erfolgreiche Berufspolitiker? In Äonen wie Astrophysiker? Auch die Natur hat ihre Rhythmen: Tage, Jahreszeiten, Generationen, Milanković-Zyklen. Das provokante Bild des Schwarzen Zuckers für die fossile Bioenergie bedeutet nicht, dass Zucker “schlecht” ist. Der schnelle Energieträger löst einen Rhythmus im Organismus aus: steiler Energieanstieg (High), steiler Abfall (Low), Wunsch nach mehr. Unsere tiefe Verwurzelung mit dem Kohlenstoffkreislauf wird uns immer bewusster. Viele Sapiens möchten die Disziplin finden und die süße Energie maßvoll genießen, die Abhängigkeit lockern. Streben ein Handeln im Einklang mit der Natur an. CO2 nicht nur als Klimagas, sondern als wertvollen Baustein zu denken, bringt uns dem Schließen des Kreislaufs näher.

18. Die Gärtner der Erde

Wir sind eine Spezies, die nicht nur erntet, sondern auch säet. Aktuell sogar neue Lebensformen. Erstmals basieren Organismen nicht mehr auf Kohlenstoff, sondern auf Silizium (Silicon). Das Herauswachsen aus dem fossilen in ein erneuerbares Zeitalter ist eine der großen Herausforderungen unserer Generation. Für die Energiewende benötigen wir Team Erneuerbar bis uns die saftigen Energie-Exoten wie Kernfusion oder das Anzapfen der Ionosphäre (Nikola Tesla) erreichen. Für die Rohstoffwende setzen wir auf nachwachsende Kohlenwasserstoffe (Biomasse). Vielleicht gelingt unserer Art das Erwachsenwerden und wir übernehmen eine nützliche Aufgabe auf unserem Heimatplaneten. Als kreative Spezies mit Hang zu komplexen Technologien, globalem Bewusstsein und geschickten Händen, bieten sich folgende Rollen an: "Gärtner der Erde" oder "Kosmische Botschafter kohlenstoffbasierten Lebens".

Augenblick einer Vision

2 Kommentare zu „Kurze Geschichte der Bioenergie“

Ismail
2. Februar 2020 um 19:58 Uhr

Herzlichen Dank lieber Ron Kirchner,
für deinen unermüdlichen Einsatz für die erneuerbare, alternative Bioenergie und die Nutzung der Biomasse. Die Homepage von Biomasse-Nutzung ist sehr schön und sehr einladend herzlich wie die Biogasenergie. Womit ich mein Problem in hiesigem Land (Deutschland) habe, dass die Politik sowohl mit der erneuerbaren PV-Photovoltaik, als auch mit der Windenergie und Biogasenergie nicht mitgeht. Warum wurde Photovoltaik zugunsten der Monopolist Atom-Industrie durch den ehemaligen „Bootsflüchtling“ FDP Wirtschaftsminister Rössler geopfert!
Dipl.-Ing. Ismail Kilic
Berlin, den 02.01.2020
Mobile +491608539469
E-Mail ismailkilic@t-online.de
Lara
11. Oktober 2020 um 14:59 Uhr

Vielen Dank für die übersichtliche und schöne Zusammenfassung!

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Energieträger	Zustand	Heizwert (kJ/kg)
Holz (waldfrisch)	fest	7.000
Holz (lufttrocken)	fest	16.000
Braunkohle	fest	20.000
(Bio-)Methanol	flüssig	20.000
(Bio-)Ethanol	flüssig	27.000
Steinkohle	fest	28.000
Benzin	flüssig	40.000
Diesel	flüssig	42.000
Erdgas	gas	43.000
Erdöl	flüssig	44.000
Ethan	gas	47.000
(Bio-)Methan	gas	50.000
(Grüner) Wasserstoff	gas	120.000

BIOENERGIETRÄGER	Ausgangsmaterial	Verfahren	Energieträger
Traditionell	Holz, Wachs, Harz	Offene Verbrennung	Feuer, Wärme, Licht
Fossile Bioenergie	Erdöl	Raffinierung, Verbrennungsmotoren	Benzin, Diesel, Kerosin,
1. Generation	Raps, Mais, Soja, Palmöl	Connemann-Verfahren, Umesterung, Anaerobe Vergärung, Destillation	Ethanol, FAME/ Biodiesel, Biogas
2. Generation	Cellulose, Lignin, Altfett, Abfälle,	Pyrolyse, HTC	Cellulose-Ethanol, Biomethan
3. Generation	CO2, Strom, Algen	Reaktoren, Genetik	Methanol, DME, Wasserstoff

Eine kurze Geschichte der Bioenergie

Eine kurze Geschichte der Bioenergie

Kapitel I.
EINE KURZE GESCHICHTE DER BIOENERGIE

1. Schöpfung der Krone

2. Die Synthese

3. Die Gabe des Prometheus

4. Die ewige Flamme

5. Landwirtschaftliche Revolution

6. Legendäre Muskelkraft

Kapitel II.
EINE KURZE GESCHICHTE DER BIOENERGIE

7. Selbstbewusste Bioenergie

8. Der Feuervogel

9. Kohlenwasserstoffe

10. Der Code des Lebens

11. Ära der Fossilen Bioenergie

12. Bann des Schwarzen Zuckers

Kapitel III.
EINE KURZE GESCHICHTE DER BIOENERGIE

13. Exponentieller Anstieg

14. Gaia-Bewusstsein

15. Bioenergie = Biomasse • x²

16. Evolution der Bioenergie

17. Im Einklang mit der Natur

18. Die Gärtner der Erde

Ron Kirchner