Lupine-invadiertes Grünland als potenzielle Energiequelle

Die energetische Nutzung von Biomasse hat viele Vorteile, denn der nachwachsende Rohstoff kann in verschiedene Energieformen umgewandelt werden: Wärme, Strom, Biogas oder flüssige Brennstoffe. Im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien kann Biomasse in der Regel gespeichert und somit zum Ausgleich von Schwankungen bei der Energieerzeugung aus Wind- und Sonnenenergie genutzt werden. In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage nach der optimalen Nutzung von Restbiomassen aus der Landschaftspflege, wie das abgeerntete Lupinen-invadierte Grünlandmaterial in der Rhön. Könnte dieses Material als Energiequelle einen wichtigen Beitrag bei der Konzeptionierung sinnvoller Wertschöpfungsketten im ländlichen Raum leisten?

Der Begriff der Restbiomasse umfasst u. a. pflanzenbauliche Nebenprodukte wie Stroh und Spreu, Abfallprodukte der Lebensmittelindustrie wie Obststeine, Schalen und Trester sowie Landschaftspflegematerial wie das Straßenbegleitgrün und der Baum- und Heckenschnitt. Diese "Restbiomasse" wird im besten Falle kompostiert, leider aber auch häufig als Abfall entsorgt.

In den letzten Jahren hat jedoch die Nutzung dieser Restbiomassen für verschiedene Anwendungen, beispielsweise zur Energieerzeugung oder zur Herstellung von Plattformchemikalien, zunehmende Aufmerksamkeit erhalten – aus Abfall kann also eine wertvolle Ressource generiert werden! So können wir unsere Abhängigkeit von fossilen Ressourcen verringern, Treibhausgasemissionen reduzieren, nachhaltige Produkte anbieten, aber auch die ländliche Entwicklung fördern.

Das Mähgut von Wiesen mit Dominanz von Lupinus polyphyllus gilt ebenfalls als Restbiomasse: Es eignet sich nicht als Heu oder als Grünfutter, und eine direkte thermische Nutzung ist aufgrund der hohen Mineralstoffgehalte, die bei der Verbrennung zu Korrosion, Emissionen und Ascheverschlackung führen können, schwer möglich (Hensgen et al. 2014; Hensgen & Wachendorf, 2016a, b).

Feldversuch

Zur Untersuchung der Unterschiede in den energetischen Parametern von Lupinus polyphyllus invadierten Grünlandbeständen der Rhön wurde ein Feldversuch im bayerischen Teil der Rhön durchgeführt. Insgesamt wurden vier Versuchsflächen eingerichtet, zwei Flächen mit Lupine und zwei Flächen ohne Lupine, jeweils im Vegetationstyp Borstgrasrasen und Goldhaferwiese. Das zu unterschiedlichen Terminen geerntete Material wurde in Fässern siliert und auf dem Versuchsgut der Universität Kassel nach dem IFBB-Verfahren verarbeitet.

Wir stellten uns die Fragen:

  • Wie wirkt sich der Schnittzeitpunkt unter Berücksichtigung der Abundanz von L. polyphyllus und des Vegetationstyps auf die energetischen Parameter für die Verbrennung des Schnittgutes entweder direkt oder nach Vorbehandlung mit dem IFBB-Verfahren aus?

  • Wie wirkt sich der Schnittzeitpunkt unter Berücksichtigung von Lupinenabundanz und
     Vegetationstyp auf die energetischen Parameter hinsichtlich der anaeroben Vergärung des silierten Schnittgutes bzw. des nach dessen Abpressung (mit dem IFBB-Verfahren) gewonnenen Presssaft aus? und

  • Wie wirkt sich die anaerobe Vergärung auf die Keimfähigkeit der Samen von L. polyphyllus aus?

Die Produktion von Bioenergie wiederum kann zu einer Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe und damit zum Klimaschutz beitragen. Verschiedene Untersuchungen haben sich mit den Treibhausgasemissionen von Bioenergie aus Restbiomasse befasst und berichten zum Teil über signifikante THG-Einsparungen im Vergleich zu herkömmlichen, nicht-regenerativen Energieerzeugungssystemen.

Also fragten wir:

  • Wie wirkt sich der Schnittzeitpunkt unter Berücksichtigung der Abundanz von L. polyphyllus und des Vegetationstyps auf die Lebenszyklusanalyse der unterschiedlichen möglichen (energetischen) Verwertungsrichtungen (IFBB, Verbrennung, Biogas, Kompostierung) aus?

Das IFBB-Verfahren

Energetische Verwertung I - Verbrennung

Energetische Verwertung II - anaerobe Vergärung

Keimfähigkeit der Lupinensamen nach Vergärung

Ökobilanzierung der Verwertungsstrategien