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)
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.
Da viele Technologien und mögliche Absatzwege einer sich entwickelnden Bioökonomie derzeit noch nicht bekannt sind, können Simulationsmodelle Entwicklungspfade, Potenziale, Chancen und Risiken aufzeigen. Erste Modellrechnungen für Baden-Württemberg zeigen, dass derzeit viele der bereits bekannten energetischen und stofflichen bioökonomischen Prozessketten noch nicht wirtschaftlich sind. Im Rahmen der eingereichten Konzeptstudie sollen Optionen zur Erweiterung von Biomassekonversionsanlagen, um Prozesse der Mikroalgenproduktion untersucht werden. Durch diese potenziellen Prozesserweiterungen, kann im Sinne einer Kreislaufwirtschaft, sowohl die ökonomische als auch die ökologische Nachhaltigkeit der Prozessketten gesteigert werden. Hierzu sollen zuerst im Rahmen einer Literaturauswertung vielversprechende Verfahren der Mikroalgenkultivierung identifiziert werden. In einem nächsten Schritt werden dann ausgewählte Verfahren mit einem Modellverbund untersucht. Dieser Modellverbund ist speziell für bioökonomische Fragestellungen auf der Ebene von Baden-Württemberg entwickelt worden und besteht aus dem landwirtschaftlichen Angebotsmodell EFEM (Economic Farm Emission Model) und dem techno-ökonomischen Standortoptimierungsmodell BiOLoCaTe (Biomass value chain integrated Optimization for Location, Capacity and Technology planning). Anhand von Modellszenarien werden die betrachteten Prozesspfade techno-ökonomisch bewertet und Aussagen zur Technologieauswahl und Standortplanung getroffen. Durch die Vorarbeiten im Forschungsprogramm Bioökonomie Baden-Württemberg können jetzt in der vergleichsweise kurzen Projektlaufzeit Ergebnisse generiert werden, die innovativen Prozessketten im Bereich von Biokonversionsanlagen und Mikroalgenproduktion für die Nahrungs- und Futtermittelindustrie aufzeigen.