Material and energetic use of biomass

Foto: ATB

Artenvielfalt und Biogas - kein Widerspruch

Wildpflanzenmischung für die Biogaserzeugung (Foto: Heiermann/ATB)

Wildpflanzenmischung für die Biogaserzeugung (Foto: Heiermann/ATB)

Energiepflanze: Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum L.)

Energiepflanze: Durchwachsene Silphie (Silphium perfoliatum L.)

Feldversuch mit Sorghumhirse in Marquardt (Foto: Rumposch/ATB)

Feldversuch mit Sorghumhirse in Marquardt (Foto: Rumposch/ATB)

Es gibt interessante Alternativen für Mais als Energiepflanze. Das ATB hat sich in einigen Forschungsprojekten der Erweiterung des Artenspektrums im Energiepflanzenanbau gewidmet. Anlässlich der ‚Aktionswoche Artenvielfalt‘ des Fachverbands Biogas wollen wir diese Forschungsarbeiten kurz und kompakt vorstellen.

In Biogasanlagen lassen sich so gut wie alle Pflanzen mit Hilfe von Mikroorganismen zu einem energiereichen Gas verarbeiten: nicht nur klassische Energiepflanzen wie Mais, sondern auch Beikräuter wie Mohn, Kornblume oder Kamille. Sie können einfach mit geerntet werden, was den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln reduziert. Auch Wildpflanzenmischungen mit ihrer positiven Wirkung auf Bodengesundheit, Insekten und Wildtiere lassen sich energetisch nutzen.

Wildpflanzen als Energielieferanten

Mehrjährige Wildpflanzen-Mischungen gelten als interessante Möglichkeit, Biogas-Fruchtfolgen aufzulockern und ökologisch aufzuwerten. Inwieweit sich Wildpflanzensamen über die Gärprodukte auf andere Flächen verbreiten können, hat das ATB gemeinsam mit der Universität Rostock am Beispiel einer in der Praxis genutzten Blühmischung (BG70, Firma Saaten Zeller) untersucht.
Es zeigte sich, dass einige Arten nach wenigen Jahren den Bestand dominieren können. Im Versuch waren dies Beifuß (Artemisia vulgaris), Schwarze Flockenblume (Centaurea nigra) und Rainfarn (Tanacetum vulgare). Ab dem dritten Jahr bestimmten sie den Bestand fast allein und verdrängten damit andere Arten wie Malven (Malva sp.) oder den Weißen und Gelben Steinklee (Melilotus albus und M. officinales). Keimfähiges Saatgut all dieser Arten gelangte in großer Menge in das Erntegut und damit in die Biogas-Prozesskette. Die dann folgenden drei Stationen Silierung, anaerobe Vergärung bei einer Temoeratur von 35°C und 42°C und 12-wöchige Lagerung der Gärreste überstanden nur hartschalige Samen. Ihre Überlebensquote lag je nach Art bei bis zu 70 Prozent. 
Leguminosen und Malvengewächse mit ihren hartschaligen Samen zählen damit zu den potenziell kritischen Arten, die verbreitet werden können: Sie kommen in den ersten beiden Standjahren in größerer Zahl auf den Flächen vor. 
Für Landwirte bedeutet das, dass sie Gärreste von Wildpflanzenmischungen aus dem ersten Standjahr nur mit Bedacht auf andere Ackerflächen ausbringen sollten. Ab dem dritten Standjahr sind die Gärreste unkritisch, da Beifuß, Schwarze Flockenblume und Rainfarn keine hartschaligen Samen bilden. Nicht-hartschalige Samen wurden im Labor und in einer Praxisanlage zu annähernd 100 Prozent inaktiviert. Saatgut-Mischungen werden daher laufend weiter optimiert. Projekt „Wildpflanzen-Samen in der Biogas-Prozesskette“, abgeschlossen 2017, Förderung: BMEL

Sorghum - eine Alternative zu Mais

Der Anbau von Mais sichert Landwirten hohe und stabile Gaserträge. Die Dominanz von Mais im Energiepflanzenanbau ist daher aus ökonomischer Sicht verständlich. Zunehmend trockene Sommer, Probleme mit tierischen Schaderregern wie dem Maiszünsler oder dem Maiswurzelbohrer und ein mittlerweile attraktives Angebot an alternativen Energiepflanzen bereiten das  Feld für eine Erweiterung der Fruchtartenvielfalt. Nicht zuletzt kann Vielfalt im Energiepflanzenanbau auch für mehr Akzeptanz der Biogaserzeugung und der Landwirtschaft in der Bevölkerung sorgen.
Als vielversprechend erweisen sich Sorghumhirsen. Diese aus ariden Klimaten stammenden Arten sind in besonderem Maße an trockene und heiße Witterungsbedingungen angepasst und könnten daher künftig häufiger auf den Feldern zu finden sein. Im Projekt „Optimierung des Sorghumanbaus und Wissenstransfer in die landwirtschaftliche Praxis (Sorghum III)" hat das ATB pflanzenbauliche Versuche zur Optimierung der Rohstoffausbeute und Ertragsleistung im Zweitfruchtanbau nach Vornutzung und zur Kaskadennutzung von Sorghum durchgeführt. Sorghumhirsen lassen sich unter den gegebenen Produktionsbedingungen unkompliziert in bestehende Fruchtfolgen integrieren und erzielen ähnliche Biomasseerträge wie Mais.
Projekt Sorghum III, Laufzeit 04/2016 bis 07/2020, Förderung: BMEL

Fruchtfolgen schaffen Vielfalt

Mais für Biogasanlagen wird häufig ohne Fruchtfolgenwechsel angebaut. Fruchtfolgen sind von zentraler Bedeutung wenn es darum geht, die Bodenfruchtbarkeit und die Kulturpflanzenvielfalt im Pflanzenbau zu erhalten. Geeignete Fruchtfolgen helfen auch, Resistenzbildung und Befallsdruck von Schaderregern zu mindern.
Mit dem Anbau von neuen Pflanzenarten zur Biomassenutzung können Fruchtfolgen erweitert und die Vielfalt im Ackerbau wieder erhöht werden. Im Projekt EVA hat das ATB daher gemeinsam mit zahlreichen Partnern eine Gesamtbetrachtung der technologischen, ökologischen und ökonomischen Eignung der Anbausysteme für die Biogaserzeugung vorgenommen. Untersucht wurden verschiedene Kulturen für die Biogaserzeugung in unterschiedlichster Fruchtfolge im Hinblick auf Ertrag und Qualität. Der Schwerpunkt lag dabei auf einer standortangepassten Fruchtfolge im Energiepflanzenanbau. Aus der Forschungsarbeit erfolgten Empfehlungen zur Energiepflanzenproduktion an die Landwirtschaft und auch an politische Entscheidungsträger.
Verbundprojekt „Entwicklung und Vergleich von optimierten Anbausystemen für die landwirtschaftliche Produktion von Energiepflanzen unter den verschiedenen Standortbedingungen Deutschlands (EVA 1-3)“, 2005 bis 2016, Förderung: BMEL

Kontakt: Dr. Monika Heiermann
               AG Biogene Resourcen