Klima- und Umwelteffekte von Biomethan: Anlagentechnik und Substratauswahl

Das vorliegende Diskussionspapier leistet einen Beitrag zur Bewertung der Option Biomethan zur Einspeisung ins Erdgasnetz, indem die Treibhausgasbilanz der Prozesskette sowie die Umwelteffekte durch den Anbau der Substrate detailliert untersucht werden. Die Ergebnisse werden durch laufende weitere Arbeiten der Autoren in den größeren Kontext der umfassenden Untersuchung und Bewertung der Rolle von Biomethan im zukünftigen Energiesystem eingeordnet. Die Kenntnis der Klima- und Umwelteffekte von Biomethan bildet einen wichtigen Baustein in der ganzheitlichen Bewertung. Biogas kann aus Fermentation verschiedener feuchter Biomasse erzeugt werden. Nach der Aufbereitung (im Wesentlichen bestehend aus Entschwefelung, Trocknung und CO2-Abtrennung) spricht man von Biomethan, das als vollständiges Erdgas-Substitut ins Erdgasnetz eingespeist werden kann, um für alle Erdgasanwendungen zur Verfügung zu stehen. Im Rahmen der hier vorgestellten Arbeiten sind für fünf Standorte in Deutschland regional angepasste Fruchtfolgen untersucht worden, in denen neben gängigen Ackerfrüchten auch Biogassubstrate angebaut werden können. Die betrachteten Substrate umfassen neben Mais auch Futterroggen und Futterhirse, Ganzpflanzensilage aus Wintergerste und Wintertriticale, ein Gemisch aus Mais und Sonnenblumen sowie das Ackergras Landsberger Gemenge. An den Standorten wurden die Auswirkungen auf die Humusbilanz, die Bodenbedeckung (Erosionsschutz) sowie die Biodiversität betrachtet. Im Ergebnis sind durch die Erzeugung von Biogassubstraten nach guter landwirtschaftlicher Praxis keine negativen Umweltwirkungen zu erwarten. Für die Ermittlung der Treibhausgasemissionen der Biomethanbereitstellung wird zwischen zwei Anlagentypen unterschieden: (1) einer großmaßstäblich geführten Anlage nach heutigem Stand der Technik, die eine durchschnittlich effektive Biogasanlage im Jahr 2008 im industriellen Maßstab abbildet und (2) einer Anlage, die als Optimierte Technik das aus heutiger Sicht und für die nahe Zukunft denkbare Optimierungspotenzial so weit wie möglich ausschöpft. Im Vergleich zum erstgenannten Anlagentyp können die THG-Emissionen durch die optimierte Technik um rund 30 % von 97 g CO2äq/kWh auf 67 g CO2äq/kWh reduziert werden. Kleinere und ältere Biogasanlagen sind im Rahmen dieser Arbeiten nicht näher untersucht worden; ihre Emissionsfaktoren können durchaus von den hier vorgestellten Ergebnissen abweichen. Im mittelfristigen Ausblick bis 2030 kann aus der Betrachtung des bereits erzielten Fortschritts von der Anlagenkonfiguration nach dem heutigen Stand der Technik zur optimierten Technik eine THG-Bilanz der großmaßstäblichen und industriellen Biomethanerzeugung von rund 53 g CO2äq/kWh abgeschätzt werden. Das Optimierungspotenzial liegt dabei hauptsächlich noch im übergreifenden Prozessmanagement.