Pfade zu Netto-Null- und Negativemissionen in der biobasierten Industrie

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Die internationale Initiative IEA IETS Task 11 – Industriebasierte Bioraffinerien auf dem Weg zur Nachhaltigkeit untersucht seit 2008, wie Bioraffinerien in Industriekomplexe integriert werden können, um Energie- und Ressourceneffizienz zu steigern. Im vorliegenden Bericht werden technologische Wege zu Bioraffinerien mit Netto-Null- oder Negativ-Emissionen dargestellt, Bewertungsmethoden entwickelt, Systemgrenzen definiert und erste Multi-Kriterien-Bewertungen zum Technologievergleich durchgeführt.

Bioraffinerien wandeln Biomasse in Energieträger, Chemikalien und Materialien um. Um ihr volles Potenzial zur Reduzierung klimaschädlicher Emissionen auszuschöpfen, sind effiziente Technologien, umfassende ökologische Bewertungen und tragfähige industrielle Umsetzungskonzepte entscheidend. Während die erste Phase der Arbeiten im Task methodisch geprägt war, richtet sich der aktuelle Bericht nun auf konkrete Technologieoptionen, Fallstudien und Best-Practice-Pfade.

Zentrale Erkenntnisse:

  • Multi-Kriterien-Bewertung: Entscheidungen dürfen sich nicht allein auf CO₂ stützen; Wasser, Chemikalien und sozioökonomische Wirkungen müssen berücksichtigt werden.
  • Lebenszyklusperspektive: Life-Cycle-Assessments (LCA) liefern belastbare Aussagen über die Umweltwirkungen eines Produkts über seinen gesamten Lebensweg.
  • Robuste Entscheidungen unter Unsicherheit: Märkte und politische Rahmenbedingungen ändern sich; daher sind vorausschauende Risikobetrachtungen und techno-ökonomische Analysen (TEA) nötig, um Wirtschaftlichkeit und Investitionspfade zu bewerten.

Neben Effizienzgewinnen durch technologischen Fortschritt rücken zunehmend Negative-Emissionstechnologien in den Fokus. Ein Beispiel ist BECCS (Bioenergy with Carbon Capture and Storage), bei dem CO₂ während des Pflanzenwachstums gebunden und anschließend nach der Energiegewinnung abgeschieden und gespeichert wird, wodurch ein netto-negativer Kohlenstoffsaldo erreicht werden kann. In Kombination mit Carbon-Capture-and-Storage oder -Utilization lassen sich biobasierte Wertschöpfungsketten weiter defossilisieren.

Fallstudien verdeutlichen die technische Machbarkeit, die Vielfalt der Sektoren und das Emissionsminderungspotenzial – von Brauereikonzepten über lignozellulosebasierte Pilot-Bioraffinerien bis hin zu globalen Initiativen für nachhaltige Flugkraftstoffe und Wasserstoff/E-Fuels. Gleichzeitig werden wirtschaftliche und strategische Herausforderungen deutlich, darunter hohe Investitionskosten, begrenzte Rohstoffe und technologische Unsicherheiten.

 

Die Ergebnisse zeigen, dass Bioraffinerien einen wesentlichen Beitrag zum Klimaschutz leisten können – jedoch nur, wenn eine sorgfältig abgestimmte Strategie verfolgt wird. Dabei müssen lokale Rahmenbedingungen wie die Verfügbarkeit von Rohstoffen, bestehende Infrastrukturen und rechtliche Vorgaben berücksichtigt werden. Angesichts der inhärenten Unsicherheiten in Bezug auf Technologien und Märkte ist ein schrittweises Vorgehen erforderlich, bei dem Risiken fortlaufend bewertet und Strategien im Zeitverlauf angepasst werden. 

Empfehlungen:

  • Industrie: Produktdiversifikation mit Emissionsreduktion kombinieren, Prozesse optimieren und neue Technologien integrieren.
  • Forschung: Schlüsseltechnologien und Systemintegration weiterentwickeln, Fokus auf Skalierbarkeit und ganzheitliche Bewertung.
  • Politik: Stabile Anreize schaffen, z. B. CO₂-Bepreisung, Förderprogramme und harmonisierte Nachhaltigkeitsstandards.
  • Investoren/Finanzinstitutionen: Mischfinanzierungen, öffentlich-private Partnerschaften und CO₂-Handelsmechanismen fördern, um klimapositive Bioraffinerien langfristig zu unterstützen.

Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die Transformation zu Netto-Null-Emissionen ein evolutionärer Prozess ist, der Technologie, Markt und Politik eng verzahnt. Bioraffinerien bieten das Potenzial, diesen Wandel klimafreundlich und wirtschaftlich tragfähig zu gestalten.

Auftrag/Fördergeber

Bundesministerium für Innovation, Mobilität und Infrastruktur (BMIMI)

Programm

Forschungskooperation Internationale Energieagentur (IEA)

Projektkoordinator

AEE INTEC

Projektpartner

 

Kontakt

Philipp Petermeier

Publikation (Englisch)