Das Gesamtziel von IntElek-to 2.0 ist die Entwicklung einer nachhaltigen Wertschöpfungskette zur Darstellung und stofflichen Nutzung monomerer und oligomerer Oxidationsprodukte des Kraftlignins, das bislang einer nahezu ausschließlichen thermischen Verwertung zugeführt wird. Dieses Teilprojekt umfasst hierbei die Optimierung der elektrochemischen, anodischen und kathodischen, kontinuierlichen Verfahren und Prozesstechnologien zur Darstellung von o.g. monomeren und weiteren entschwefelten, funktionalen lignin-stämmigen Verbindungen, Pinacol-Kopplungsprodukten und anderen biphenylischen Intermediaten und oligomeren Verbindungen. Die Kopplung mit biotechnologischen Verfahren zur Funktionalisierung, mit nachhaltiger organischer Polymersynthesechemie (aromatische gesättigte und ungesättigte Polyester, NIPU, PU, PIR und Polyharnstoff, Epoxydharze) und konventioneller katalytischer Chemie zu Polymeranwendungen (Klebstoffe, Beschichtungen, additive Fertigung, Schäume, Abformmassen) erweitert die Wertschöpfungskette im Hinblick auf marktorientierte Anwendungen. Unter anderem wird der Einsatz der innovativen Bio-Monomere für bedeutende Massenmärkte wie die Herstellung von PUR/PIR Isolationsschäumen erforscht. PIR/PU Isolationsschäume mit einem Marktanteil von über 30% des weltweiten PU-Verbrauchs, leisten einen erheblichen Beitrag zur CO2-Minderung in der Bauindustrie. Dies soll durch eine Verschränkung der o.g. Sektoren (Elektrochemie, Biotechnologie, nachhaltige Synthese- und Polymersynthese-Chemie) zur stofflichen Nutzung des nachwachsenden Rohstoffes Kraftlignin erreicht werden.
Ueber die Anbauwuerdigkeit von Miscanthus sinensis liegen in West-Europa nur vereinzelt Versuchsergebnisse vor. Ziel des Vorhabens ist zum einen im Rahmen eines groesseren Projektes der VEBA an mehreren Orten die generelle Leistungstaehigkeit von M. sinensis und den Einfluss ptlanzenbaulicher Massnahmen auf eine energetische Verwertung (Produktion von Hz) zu pruefen. Zum anderen soll eine oekologische Bewertung am Standort Berlin vorgenommen werden, die die Abhaengigkeit der Ertragsbildung vom Wasserhaushalt und die N-Dynamik des Bodens im Jahresverlauf, insbesondere den Nitrataustrag ins Grundwasser beinhaltet.
Holz, einschließlich Altholz, kommt eine wichtige Rolle als erneuerbarer Energieträger zu. Die energetische Nutzung von Biomasse kann wichtige Beiträge zur nachhaltigen Energieversorgung und zum Klimaschutz liefern. In Deutschland werden zur Zeit jährlich ca. 5 Mio. t Altholz ohne weitere stoffliche oder energetische Nutzung deponiert, rund 2 Mio. t werden exportiert. Es werden daher aus heutiger Sicht zusätzliche Kapazitäten zur energetischen Nutzung von Altholz benötigt. Hinzu kommt, dass nach Auslaufen der Übergangsregeln der TA Siedlungsabfall im Jahr 2005 die Deponierung von Altholz nicht mehr gestattet sein wird. Die Bio-Energiewerk Warendorf (BEW) GmbH & Co. KG beabsichtigt, regional anfallendes Aufkommen an unzerkleinertem Industrierestholz und Strauchschnitt in einem neu zu errichtenden 13 MW-Biomasse-Heizkraftwerk energetisch zu verwerten. Das emissionsseitig und energetisch optimierte Heizkraftwerk soll in einem Energieverbund mit dem ortsansässigen Industriebetrieb Warendorfer Hartsteinwerke, einer noch zu errichtenden Klärschlamm- und Strauchschnitttrocknungsanlage und der örtlichen, kommunalen Kläranlage betrieben werden. Das Biomasse-Heizkraftwerk wird die Warendorfer Hartsteinwerke mit Prozesswärme und Strom, die Kläranlage mit Strom und die Trocknungsanlage mit Niedertemperaturwärme versorgen. Überschussstrom wird in das öffentlich Stromnetz eingespeist. Zur Vermeidung von Geruchsemissionen wird die Abluft der Trocknungsanlage im Heizkraftwerk als vorgewärmte Verbrennungsluft genutzt. Der in der Trocknungsanlage behandelte Strauchschnitt wird im Heizkraftwerk als Brennstoff eingesetzt, der getrocknete Klärschlamm wird an das örtliche Klärwerk zurückgeführt und extern verbrannt. Durch die energetische Verwertung von jährlich 27.000 t Industrierestholz und 3.000 t Strauchschnitt in der geplanten, dezentralen Anlage zur gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung sollen ca. 88 Mio. kWh/a fossile Energieträger substituiert und pro Jahr ca. 40.000 t CO2-, 10 t Staub-, 213 t SO2-, 85 t NOx- und 33 t CO-Emissionen vermieden werden. Das Vorhaben wird einen wichtigen Beitrag zur Gestaltung einer nachhaltigen Energieversorgung auf Basis erneuerbarer Energien leisten. Zudem trägt das Projekt zur Verminderung von Treibhausgasemissionen bei. Dabei ist insbesondere auf den vorgesehenen Energieverbund im Sinne einer kooperativen Kraft-Wärme-Wirtschaft hinzuweisen. Das Vorhaben wird durch ein umfangreiches Messprogramm begleitet und somit Erkenntnisse liefern, wie Altholz in feuerungs- und emissionsseitig optimierten, dezentralen Holzheizkraftwerken zur Strom- und Wärmeerzeugung im Verbund mit anderen Anlage genutzt werden kann und mit welcher Wirtschaftlichkeit dies machbar ist.
Mit der Studie sollen An-satzpunkte für ein optimiertes Stoffstrommanagement für getrennt gesammelte Bio- und Grünabfälle in Hessen aufgezeigt werden. Neben den ökologischen Belangen des Klimaschutzes und der Ressourcenschonung sollen konkrete Lösungsvorschläge für einzelne Gebietskörper-schaften in Hessen entwickelt werden. Die Bearbeitung der Studie erfolgt im 4. Quartal 2007 mit Mitteln für Vorhaben zur 'Energetischen und stofflichen Nutzung von Biorohstoffen'. Bioabfälle aus privaten Haushalten und öffentlichen Einrichtungen werden in Hessen seit 1990 getrennt gesammelt und kompostiert; durchschnittlich fallen etwa 700.000 t/a Abfälle an. Nach dem Konzept der flächendeckenden Bioabfallkompostierung in Hessen werden die eingesammelten Bioabfälle kompostiert. Entgegen dem ursprünglichen Konzept werden nicht alle Abfälle in Hessen kompostiert, sondern vielfach aus Kostengründen in benachbarten Bundesländern behandelt und verwertet. Da nicht alle Kompostierungsanlagen, die seit etwa 15 Jahren betrieben werden, dem heutigen Stand der Technik entsprechen, sind einzelne Anlagen entsprechend den Anforderungen der TA Luft umzubauen bzw. umzurüsten. Vor diesem Hintergrund wird geprüft, wie die biologische Abfallbehandlung in Hessen unter Berücksichtigung der in der Biomassepotenzialstudie aufgezeigten Entwicklungspfade im Hin-blick auf eine alternative Biomassenutzung optimiert werden kann. Modernes Management bio-gener Stoffströme optimiert stoffliche und energetische Verwertungswege mit dem Ziel eines idealen Zusammenwirkens von Nährstoff- und Kohlenstoff-Recycling, Energiebereitstellung (Strom und Wärme), CO2-Reduzierung durch Ersatz fossiler Energieträger sowie günstiger Behandlungskosten bei erweiterter regionaler Wertschöpfung. Durch die Förderungsmöglichkeiten des Erneuerbaren Energien Gesetzes (EEG) sowie stetig steigender Kosten für fossile Energieträger verbessert sich z.B. die Wirtschaftlichkeit der energetischen Verwertung (Biogaserzeugung oder Verbrennung) von getrennt gesammelten Bio- und Grünabfällen nachhaltig.
Ein Projektkonsortium bestehend aus u.e.c. Berlin Umwelt- und Energie-Consult GmbH UEC und dem Institut für Energie- und Umweltforschung (IFEU) Heidelberg bestimmte im Zeitraum März 2023 bis April 2024 das Biomasseaufkommen in Berlin. Ziel des Projekts war es, Abschätzungen für eine zukünftige Nutzung der Biomasse in Berlin zu treffen, sowie Optimierungspotenziale und Instrumente zur Steuerung der Biomassenutzung (mit Schwerpunkt auf energetische Verwertung) zu entwickeln. Im Fokus standen biogene Abfall- und Reststoffe, die im Bezugsjahr 2020 in Berlin z.B. in privaten Haushalten, in öffentlichen Grünanlagen, Restaurants oder bei Gewerbebetrieben anfielen. Dabei handelte es sich im Wesentlichen um Organik aus dem Haus- und Geschäftsmüll (HGM), getrennt gesammelte Küchen- und Gartenabfälle, Altholz sowie Baum- und Strauchschnitt (holzige Biomasse), Mähgut und Laub (Weichorganik), Rückstände aus den Klärwerken, Speisereste und Fette sowie Tiermist. In Berlin sind im Jahr 2020 ca. 1,16 Mio. Tonnen biogene Abfall- und Reststoffe angefallen; über die Hälfte davon in privaten Haushalten, die separat über die Biotonne, auf dem eigenen Kompost oder zusammen mit dem Hausmüll entsorgt wurden. Für das Jahr 2045 wird das Biomasseaufkommen auf ca. 1,18 Mio. t/a prognostiziert. Vor allem die steigenden Bevölkerungszahlen sowie abfallplanerische Maßnahmen wie z.B. zur Abfallvermeidung beeinflussen das künftige Biomasseaufkommen. Vor dem Hintergrund der Bestrebungen des Landes Berlin, das HGM-Aufkommen insbesondere durch Reduzierung des Organikanteils deutlich zu senken, wird im Prognosezeitraum eine Verschiebung organischer Abfälle in die Biotonne erwartet. Etwa 62 % der Biomasse wurden im Jahr 2020 energetisch verwertet (Verbrennung), während 13 % einer Vergärung mit energetischer Nutzung des erzeugten Biogases zugeführt wurden. Kompostiert wurde ein Anteil von 16 ; weitere 7 % wurden stofflich in Form von Futtermittel oder Mulchmaterial verwertet. Die Verwertung der Berliner Biomasse erfolgte zu rund 54 in Berlin; der Rest wurde jeweils zur Hälfte in Brandenburg und weiter entfernten Bundesländern verwertet. Im Land Berlin stehen unter Berücksichtigung künftig geplanter Anlagen oder Anlagenerweiterungen für die Verwertung von Biomasse bis 2045 insgesamt rund 1,1 Mio. t/a zur Verfügung, das entspricht in etwa einer Verdopplung im Vergleich zum Jahr 2020. Resultierend aus der Tatsache, dass im Jahr 2020 bereits 75 % der Berliner Biomasse zur Energiegewinnung verwertet werden, erfolgte im Rahmen der Studie eine Einstufung dieses ermittelten Teilpotenzials als das bereits erschlossene Potenzial (BEP – ca. 863.400 t/a). Zukünftig erschließbar und für die Wärmewende potenziell zusätzlich nutzbar wären die Biomassearten, die aufgrund ihrer Beschaffenheit grundsätzlich für eine Vergärung oder den Einsatz als Brennstoff geeignet sind und derzeit kompostiert oder als Mulchmaterial genutzt werden (ZEP – ca. 281.000 t/a). Außerdem besteht ein nicht erschließbares Potenzial (NEP – ca. 17.000 t/a), welches jene Biomassearten umfasst, die derzeit entweder stofflich z.B. zur Herstellung von Futtermittel oder Produkten verwertet werden oder aus Sicherheitsgründen nicht mobilisierbar sind. Anhand von stoffspezifischen Heiz- und Biogasertragswerten wurde zudem das Energiepotenzial bestimmt. Dabei handelt es sich um die in der jeweiligen Biomasse insgesamt gebundene Energie, welche zwingend von der in Wärmenetze einzuspeisenden Endenergie zu unterscheiden ist: Die zukünftig zusätzlich erschließbare Biomasse enthält ein Energiepotenzial von ca. 221 GWh/a. Gemeinsam mit dem Energiepotenzial der bereits erschlossenen Biomasse stehen rund 2.000 GWh/a gebundene Energie zur Verfügung. Wahrscheinlicher sind jedoch Biomasse- und Energiepotenziale, die sich aus der Szenario-Betrachtung ergeben: ca. 618.000 t/a bis 754.000 t/a bzw. 1.520 GWh/a bis 1.600 GWh/a (jeweils BEP + ZEP). Zur Erschließung der Biomasse- und Energiepotenziale für die Berliner Wärmeversorgung werden verschiedene Maßnahmen empfohlen. Als zentral werden Maßnahmen zur gesteigerten Getrenntsammlung einerseits von in Haushalten anfallenden Küchen- und Gartenabfällen, andererseits von Mähgut, Laub und Baum- und Strauchschnitt aus öffentlichen Grünanlagen angesehen. Gleichzeitig wird der Ausbau von geeigneten Aufbereitungsverfahren für Laub und Verwertungskapazitäten zur Vergärung und Mitverbrennung von Laub dringend empfohlen. Zudem sollten Instrumente zur Stoffstromlenkung zu Gunsten einer anfallortsnahen Verwertung genutzt und im Rahmen eines zentralen Verwertungskonzeptes für Berlin gebündelt werden. Alternative Verwertungstechniken (z.B. Herstellung von Pflanzenkohle) sowie Ansätze, die dezentral auf Bezirks- oder Quartiersebene wirken, sollten Berücksichtigung finden und die zentralen Maßnahmen flankieren.