Zielsetzung:
Das übergeordnete Ziel des Projektes umfasst die Analyse von Minderungspotenzialen, die für Treibhausgas- und Luftschadstoff- Emissionen aus der Nutztierhaltung realisiert werden können. Wegen ihrer substanziellen Veränderungen in den letzten zwei Jahrzehnten sollen ernährungsbezogene Faktoren besonders berücksichtigt werden. Neben einer Optimierung von Fütterungsaspekten sind vor allem auch damit verbundene Veränderungen in der Nährstoffeffizienz und den Ausscheidungen an Stickstoff und potenziell flüchtigen Kohlenstoffverbindungen relevant. Die Ergebnisse des gegenständlichen Vorhabens sollten dahingehend entwickelt werden, dass sie für die folgende Implementierung in die Österreichische Luftschadstoffinventur (OLI; für Luftschadstoffe und Treibhausgase) genutzt werden können.
Durch die Zusammenführung relevanter Datengrundlagen und anschließender Modellierung der Minderungspotenziale nach Emissions-Stoffgruppen und Maßnahmen(paketen) entsteht eine konsolidierte Datenbasis unter Berücksichtigung diverser internationaler und nationaler Richtlinien zur Ermittlung von Emissionen, die nationale statistische Daten, den Stand des Wissens in der (inter-) nationalen Fachliteratur, repräsentative Daten von Erzeugerverbänden (z.B. ZAR, Efficient cow), Daten von Futtermittelanalysen und Rationsberechnungen von Praxisbetrieben durch einen Konsortialpartner aus der Futtermittelwirtschaft (Fa. Fixkraft) inkludiert. In Folge kann diese Datenbasis im Bedarfsfall durch Expert/inn/en-Interviews mit u.a. Fütterungsberater/inne/n der Landwirtschaftskammern, Arbeitskreis-Betreuer/inne/n und zusätzliche Datenerhebungen auf landwirtschaftlichen Betrieben um spezifische Aspekte erweitert werden.
Erwartete Ergebnisse umfassen aktualisierte und repräsentative Werte zu aufgenommenen Stickstoff (N)- und Futterenergiemengen, ausgeschiedenen N-Mengen (nitrogen excreted, Nex) und ausgeschiedenen Mengen an potenziell flüchtigen Kohlenstoffverbindungen (volatile solids excreted, VSex). Ebenso werden zu ausgesuchten Parametern und relevanten Tierkategorien Entwicklungen über die Zeitreihe (inklusive Trendprognosen) durch einen Vergleich mit vorangegangen Ergebnissen (siehe z.B. Gruber und Steinwidder 1996) abgeleitet. Minderungspotenziale für NH3-, NOX-, N2O- und CH4-Emissionen aus Wirtschaftsdüngern und enterogener Fermentation werden abgeschätzt. (Text gekürzt)
Alle Wirtschaftsbereiche zusammen verbrauchen fast drei Viertel der in Deutschland benötigten Primärenergie. Der Anteil des verarbeitenden Gewerbes am Primärenergieverbrauch aller Produktionsbereiche lag 2022 bei rund 46 Prozent. Der Energiebedarf dieses Gewerbes blieb im Zeitraum 2010 bis 2022 etwa konstant, der spezifische Energieverbrauch pro Tonne Stahl, Glas oder Chemikalien ging aber zurück. Der Energiebedarf Deutschlands Der gesamte Primärenergiebedarf Deutschlands betrug im Jahr 2022 nach dem Inländerkonzept rund 11.854 Petajoule (PJ). Dabei wird der Verbrauch inländischer Wirtschaftseinheiten in der übrigen Welt in die Berechnung des Gesamtverbrauchs einbezogen, während der Verbrauch gebietsfremder Einheiten im Inland unberücksichtigt bleibt. Die privaten Haushalte in Deutschland verbrauchten rund 30 % der Primärenergie . Die Wirtschaft mit ihren vielen Produktionsbereichen benötigte die übrigen 70 %. Zu diesen Bereichen zählen das Herstellen von Waren, das Versorgen mit Energie und der Warentransport. All diese Produktionsbereiche verbrauchten im Jahr 2022 zusammen mehr als 8.170 PJ Primärenergie (siehe Abb. „Primärenergieverbrauch 2022 (Inländerkonzept)“). Zur Begriffsklärung: Mit der Präposition „primär“ betonen Fachleute, dass der “Primär“-Energiebedarf sowohl den realen Energiebedarf bei Energieverbrauchern erfasst als auch die Energieverluste, die bei der Bereitstellung und beim Transport von Energie entstehen. Und diese Verluste sind hoch: Mehr als ein Drittel aller Primärenergie geht bei der Bereitstellung und beim Transport von Energie verloren (Statistisches Bundesamt 2006) . Der Energiebedarf des verarbeitenden Gewerbes Die Firmen, die Waren herstellen, werden als „verarbeitendes Gewerbe“ bezeichnet. Sie hatten von allen Produktionsbereichen im Jahr 2022 mit circa 3.768 PJ den größten Primärenergiebedarf. Das ist ein Anteil von rund 46 % am Energieverbrauch aller Produktionsbereiche. Der nächstgrößte Energieverbraucher war die Energieversorgung mit 1.594 PJ (oder 19,5 % Anteil am Primärenergieverbrauch ), gefolgt vom Verkehr mit 1.121 PJ (oder 13,7 % Anteil am Primärenergieverbrauch) (siehe Abb. „Anteil wirtschaftlicher Aktivitäten am Primärenergieverbrauch aller Produktionsbereiche 2022“). Primärenergienutzung des verarbeitenden Gewerbes Die Primärenergienutzung innerhalb des verarbeitenden Gewerbes verteilt sich auf verschiedene Produktionssektoren (siehe Abb. „Anteile der Sektoren am Primärenergieverbrauch des verarbeitenden Gewerbes 2022“). Ein wichtiger Sektor ist dabei die Chemieindustrie. Sie benötigte im Jahr 2022 mit rund 1.592 PJ von allen Sektoren am meisten Primärenergie zur Herstellung ihrer Erzeugnisse. Das ist ein Anteil von 42,3 % am Energieverbrauch im verarbeitenden Gewerbe . Weitere wichtige Energienutzer sind die Metallindustrie mit einem Anteil von 14,7 % sowie die Hersteller von Glas, Glaswaren, Keramik, verarbeiteten Steinen und Erden mit 7,3 % am Energieverbrauch im verarbeitenden Gewerbe. Die Energie wird Unternehmen dabei als elektrischer Strom, als Wärme (etwa als Dampf oder Thermoöl) sowie direkt in Form von Brennstoffen (wie Erdgas, Kohle oder Biomasse ) zur Verfügung gestellt. Gleichbleibender Primärenergieverbrauch Seit dem Jahr 2010 blieb der Primärenergieverbrauch in fast allen Produktionssektoren relativ konstant (siehe Abb. „Primärenergieverbrauch ausgewählter Sektoren des verarbeitenden Gewerbes“). Gesunkene und gestiegene Primärenergieintensität Die Primärenergieintensität beschreibt, wie viel Primärenergie bezogen auf die erzielte Bruttowertschöpfung eines Produktionsbereichs oder Wirtschaftszweigs verbraucht wird. Die Entwicklung dieser Energieintensität über mehrere Jahre kann einen Hinweis darauf geben, ob in einem Wirtschaftszweig energieeffizient gearbeitet wird. Die Primärenergieintensität einzelner Wirtschaftszweige entwickelte sich im Zeitraum 2010 bis 2021 unterschiedlich (siehe Abb. „Primärenergieintensität ausgewählter Sektoren des verarbeitenden Gewerbes“): Die Primärenergieintensität der Gummi- und Kunststoffwarenindustrie sank um 34 %. Die Primärenergieintensität der Industrie, die Glas, Keramik, Steine und Erden verarbeitet, sank bis 2021 um 23 %; die der Nahrungs- und Futtermittelindustrie sank um etwa 24 %. Begrenzte Aussagekraft der Primärenergieintensität Schwankende Preise für Rohstoffe und Produkte sowie andere äußere Wirtschaftsfaktoren oder ggf. auch die Auswirkungen der weltweiten Corona-Pandemie beeinflussen zwar die Bruttowertschöpfung, nicht aber die Energieeffizienz eines Prozesses. Die Primärenergieintensität eignet sich daher nur eingeschränkt, um die Entwicklung der Energieeffizienz in den jeweiligen Herstellungsprozessen zu beschreiben. Dies ist unter anderem deutlich bei den Kokerei- und Mineralölerzeugnissen zu sehen.
Aromatische Verbindungen machen ca. 40 % aller Chemikalien aus und sind daher für die chemische Industrie und ihre Kundenmärkte aber auch für viele weitere Branchen wie die Lebens- und Futtermittelindustrie von größtem Interesse. Schätzungen zufolge können durch die Nutzung von biogenen Rohstoffen und deren biotechnologische Verarbeitung bis zu 2,5 Mrd. Tonnen CO2-Equivalente pro Jahr eingespart werden. Lignin ist ein Biopolymer, das in der Natur als Baustein von Pflanzenzellwänden dient und aus aromatischen Monomeren aufgebaut ist. Es werden jährlich ca. 20 Mio. Tonnen Lignin produziert und somit ist Lignin eine abundante Rohstoffquelle, die eine stofflich-hochwertige Basis für die Produktion von Bioaromaten darstellt. Eine stoffliche Nutzung von Lignin kann dazu beitragen, Bioraffinerien wirtschaftlich zu gestalten, ist kommerziell jedoch nur wenig bis gar nicht etabliert. In ALIGN forscht ein internationales Konsortium, bestehend aus Axxence GmbH, CLIB2021, Fraunhofer CBP, KU Leuven, LXP Group, Phytowelt, UPM Bioechmicals und VITO, an der stofflichen Nutzung von Lignin. Die Grundlage dafür bilden die drei schonenden aber hoch-effizienten Lignocellulose-Aufschlussverfahren - LX Prozess, Lignin-first Prozess und Organosolv-Prozess mit anschließendem BCD-Prozess. Die Prozesse liefern unterschiedliche aber stets qualitativ-hochwertige Ligninfraktionen, in denen die aromatischen Verbindungen als Oligomere oder Monomere vorliegen, wobei die bereits vorhandenen Funktionalisierungen der Moleküle größtenteils erhalten bleiben. Diese unterschiedlichen Ligninfraktionen sollen über ein maßgeschneidertes DSP so aufbereitet werden, dass sie entweder direkt oder mit nachgeschalteten biotechnologischen Konversionsverfahren für unterschiedliche Anwendungen getestet werden können. Dabei fokussiert das ALIGN-Konsortium auf biobasierte Phenolharze und biobasierte natürliche Aromastoffe. Die Hochskalierung von Prozessschritten ist ebenfalls Teil des Projekts.