Im Rahmen des Vorhabens sind drei Kernfragen zu beantworten: - Wie kann die Klimawirkung einer energetischen Biomassenutzung insbesondere der Holznutzung realistisch und umfassend abgebildet werden? - Welche Instrumente regulieren die (insbesondere energetischen) Nutzungspfade von Holz und wie können diese zur Berücksichtigung der damit verbundenen Klimawirkung angepasst bzw. neu entwickelt werden? - Welche ökonomischen, ökologischen und sozialen Auswirkungen sind durch die mögliche Anpassung dieser Instrumente zu erwarten? Zur Beantwortung der Fragen ist zu analysieren, welche Regelungen aktuell auf internationaler, europäischer und nationaler Ebene zur Klimawirkung der Nutzung holzartiger Biomasse existieren und welche Ansätze sich bereits als praxistauglich erwiesen haben. Zudem müssen wissenschaftliche Ansätze zur Quantifizierung der Klimawirkung von Holznutzungspfaden identifiziert und dargestellt werden, welche eine produktbezogene Treibhausgasbilanzierung einer energetischen Nutzung ermöglichen. Darauf aufbauend sollen politische Handlungs- und Implementierungsansätze entwickelt, ausgearbeitet und bewertet werden um Empfehlungen zur adäquaten Berücksichtigung der Klimawirkung der energetischen Holznutzung in relevanten Politikinstrumenten, insbesondere auf europäischer Ebene, abzuleiten. Anschließend soll herausgearbeitet werden, worin Hemmnisse in der praktischen Anwendung und Umsetzung liegen und wie diesen begegnet werden kann. Rechtliche Änderungen, insbesondere in der RED III, sind hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit für eine Regulierung der Klimawirkung einzuordnen. Ziel des Vorhabens ist es, praxisgerechte Ansätze herauszuarbeiten, welche als Empfehlungen in Gesetzgebungsprozesse eingehen können, um bundesweit zu einem guten Gelingen der Umsetzung einer Nationalen Biomassestrategie beizutragen.
Die agnion Operating GmbH & Co. KG wurde im Juni 2010 als Projektgesellschaft gegründet, um die mit dem Vorhaben geplante Holzvergasungsanlage zu betreiben. Am Standort des Biomassehofes Achental in Grassau (Bayern) wird eine hocheffiziente Holzvergasungsanlage mit der neuartigen Heatpipe-Reformer Technologie errichtet. Heatpipes sind hocheffiziente Wärmeübertrager mit großer Leistungsdichte. Der Heatpipe-Reformer ermöglicht es, holzartige Biomasse in ein heizwertreiches Synthesegas umzuwandeln. Dazu wird die Wärme aus der Wirbelschichtbrennkammer durch Heatpipes in den Wirbelschichtreformer gleitet. Dort erfolgt die Reaktion der Biomasse mit Wasserdampf zu Synthesegas. Das Synthesegas wird als Brennstoff in einem eigens für dieses Vorhaben entwickelten Gasmotor in Strom und Wärme umgewandelt. Die erzeugte Wärme wird in das Wärmeversorgungsnetz vor Ort, der erzeugte Strom in das nationale Netz eingespeist. Im Vergleich zu einer konventionellen Wärme- und Stromerzeugung können mit dem Vorhaben jährlich 1.500 t CO2-Emissonen und 600.000 t Heizöl eingespart werden. Die geplante Anlage zeichnet sich durch eine wesentlich höhere Effizienz der Brennstoffausnutzung im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen zur Verbrennung holzartiger Produkte aus. Einsatzmöglichkeiten eröffnen sich nicht nur bei der Errichtung neuer, vor allem dezentraler Anlagen in Städten und Gemeinden, sondern auch beim Ersatz bestehender Anlagen.
Waldökosysteme sind bedeutende terrestrische Kohlenstoffsenken, die große Mengen an CO2 aus der Atmosphäre aufnehmen. Der Kohlenstoff wird sowohl in der Baumbiomasse als auch im Boden festgelegt. Schätzungen der Vorräte an organischem Kohlenstoff basieren im Allgemeinen auf der Anwendung allometrischer Biomassefunktionen, die den Stammdurchmesser und die Höhe der Bäume für die Berechnung der Baumbiomasse nutzen. Folglich wird in den Biomassegleichungen ausschließlich die äußere Form der Bäume ausgenutzt, während Holzzersetzung im Stamminneren und Baumhöhlungen vernachlässigt werden. Diese Vorgehensweise ist sicher für viele Bäume gerechtfertigt, solange sie keine Bereiche mit reduzierter Holzdichte durch Holzzersetzung und keine Höhlungen aufweisen. In einer aktuellen Studie von 2018 wiesen allerdings Lutz und Mitarbeiter darauf hin, dass alte Bäume mit großem Stammdurchmesser in stark überdurchschnittlichem Ausmaß zur gesamten Waldbiomasse beitragen. Die Autoren schlussfolgerten, dass die größten 1 % der Bäume global in etwa 50 % der gesamten oberirdischen Waldbiomasse stellen würden. Vor diesem Hintergrund kann die Holzzersetzung im Stamminneren in großen Altbäumen sehr wohl ins Gewicht fallen, da sie zu einer Überschätzung der gesamten Kohlenstoffvorräte von Wäldern führen würde. Im vorliegenden Projekt hinterfragen wir daher die Schlussfolgerungen von Lutz und Mitarbeitern, da wir davon ausgehen, dass vor allem die alten und großen Bäume besonders anfällig für Holzzersetzung im Stamminneren sind, was zu einem Schätzfehler für die Biomasse des gesamten Bestandes führen würde, wenn diese von den größten Bäumen dominiert wird. Wir bezweifeln daher, ob Biomasseschätzungen, die sich nur auf die äußere Form beziehen, in diesem Zusammenhang gerechtfertigt sind. Unser Projekt hat deswegen zum Ziel, den Einfluss von Holzzersetzung im Stamminneren und Baumhöhlungen auf die Baumbiomasse in Bäumen unterschiedlicher Größenklassen zu analysieren. Durch den kombinierten Einsatz von Schalltomographie, elektrischer Widerstandstomographie und der Entnahme von Holzbohrkernen beabsichtigen wir die Masseverluste durch Holzzersetzung im Stamminneren in die Biomasseschätzungen zu integrieren, indem der angenommene Massenverlust von der Baumbiomasse, die mit Hilfe konventioneller Biomassefunktionen bestimmt wurde, subtrahiert wird. Diese Untersuchungen sollen in ausgewählten temperaten und borealen Waldökosystemen durchgeführt werden, um die Hypothese zu testen, dass die oberirdische Biomasse der 1 % größten Bäume deutlich weniger als 50 % der gesamten oberirdischen Bestandesbiomasse entspricht, sobald reduzierte Holzdichten durch Vermorschung im Stamminneren und Baumhöhlungen in die Biomasseschätzung einbezogen werden.
Der Margala NP in unmittelbarer Nähe der pakistanischen Hauptstadt Islamabad stellt eine wichtige Ressource großflächigen Waldbestandes und vielfältiger Ökosysteme/Biodiversität dar. Die Bedrohung der ökologischen Stabilität nimmt durch Nutzungsdruck sowohl in bezug auf Ressourcen als auch in Bezug auf touristische Erschließung stetig zu. Remote Sensing und Referenzkartierung erfassen das Waldpotential sowohl nach Fläche und biodiverser Vielfalt als auch in Bezug auf das Potential an Biomasse und subsequent auf die Speicherkapazität von Kohlenstoff. Daraus folgend werden Schutzstrategien werden entwickelt und analysiert.
Biomasse im Wald ist eine der zentralen Zielvariablen im Waldmonitoring. Die Genauigkeit dieser Biomasse-Schätzungen ist dabei von zentralem Interesse und Gegenstand intensiver Forschung vor allem hinsichtlich Stichprobendesign und Integration von Fernerkundungsdaten und Biomassemodellen. Das Projekt befasst sich mit Verbesserungsmöglichkeiten im Rahmen des Plotdesigns: Wir stellen eine neue Methode vor, die pro-Plot Biomasse zu bestimmen: Hierbei wird nicht die Summe der Biomasse der diskreten Anzahl auf dem Plot befindlicher Bäume bestimmt (wir nennen das hier den "diskreten Ansatz", DA), sondern diejenige Biomasse erfasst, die sich über der Plot-Fläche befindet. Letzteres setzt die Kenntnis der kontinuierlichen horizontalen Biomasseverteilung pro Baum und im Bestand voraus (deshalb CA für "continuous approach"). Wir werden ein Modell zur horizontalen Biomasseverteilung am Einzelbaum ableiten (THBD = tree horizontal biomass distribution) und dessen Verwendung im Rahmen der Biomasseschätzung untersuchen. Dazu verwenden wir voll kartierte Bestände und analysieren die Schätzgenauigkeit in Abhängigkeit von Plot-Typ und Größe, aber auch von den Modellannahmen, die hinsichtlich von Kronenform und Biomasseverteilung zu machen sind. Zusätzlich ist eine Zeitstudie geplant, um den erforderlichen Zusatzaufwand zu bestimmen, der erfolgen muss um Kronenanteile über den Plot-Flächen einzuschätzen. Das vorgeschlagene Projekt hat zwei neuartige Komponenten der waldmesskundlichen Grundlagenforschung, die erstmals vorgestellt und bearbeitet werden: (1) die Ableitung der THBD, (2) die Konstruktion der horizontalen Biomasseverteilung im Bestand. Zwei unmittelbare Anwendungen für die Verbesserung der Schätzgenauigkeit werden analysiert: (1) Anwendung des CA auf rein felddatenbasierte Inventuren und (2) Anwendung des CA auf integrierte Inventurdesigns, in denen die pro-Plot Biomasse mit Fernerkundungsdaten modelliert wird. Weitere Anwendungsmöglichkeiten, die hier nicht untersucht werden, mögen in der Verbesserung der Modellierungen der Waldentwicklung und der Ausbreitung von Waldbränden liegen.
Zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Biogas ist der Einsatz von fossil basierter Aktivkohle in der Gasphase bzw. von Eisenpräparaten in der Flüssigphase bereits gängige Praxis. Des Weiteren wird im Rahmen wissenschaftlicher Untersuchungen zunehmend der stabilisierende und effizienzsteigernde Effekt von kohlenstoffhaltigen bzw. leitfähigen Additiven wie z.B. Biokohle im Rahmen des Biogasprozesses aufgezeigt. Im Rahmen des Vorhabens CarboFerro wird daher ein kompaktiertes Kohlenstoff-Eisen-Kompaktat entwickelt werden, welches sowohl für die Biogasreinigung (als Aktivkohleersatz) als auch für die Stabilisierung des Biogasprozesses (als Prozessadditiv), eingesetzt werden kann. Die notwendigen Ausgangsstoffe zur Herstellung der Kompaktate sind Pyrolysekohle aus holzartiger Biomasse sowie ein Eisenmineralgemisch (Eisen(III)-hydroxid). Die übergeordnete Zielstellung des Vorhabens CarboFerro ist daher die Entwicklung eines Kohlenstoff-Eisen-Kompaktates sowie dessen Evaluation im Labormaßstab sowie unter praxisnahen Bedingungen an der Forschungsbiogasanlage des DBFZ.
Zur Entfernung von Schwefelwasserstoff aus Biogas ist der Einsatz von fossil basierter Aktivkohle in der Gasphase bzw. von Eisenpräparaten in der Flüssigphase bereits gängige Praxis. Des Weiteren wird im Rahmen wissenschaftlicher Untersuchungen zunehmend der stabilisierende und effizienzsteigernde Effekt von kohlenstoffhaltigen bzw. leitfähigen Additiven wie z.B. Biokohle im Rahmen des Biogasprozesses aufgezeigt. Im Rahmen des Vorhabens CarboFerro wird daher ein kompaktiertes Kohlenstoff-Eisen-Kompaktat entwickelt werden, welches sowohl für die Biogasreinigung (als Aktivkohleersatz) als auch für die Stabilisierung des Biogasprozesses (als Prozessadditiv), eingesetzt werden kann. Die notwendigen Ausgangsstoffe zur Herstellung der Kompaktate sind Pyrolysekohle aus holzartiger Biomasse sowie ein Eisenmineralgemisch (Eisen(III)-hydroxid). Die übergeordnete Zielstellung des Vorhabens CarboFerro ist daher die Entwicklung eines Kohlenstoff-Eisen-Kompaktates sowie dessen Evaluation im Labormaßstab sowie unter praxisnahen Bedingungen an der Forschungsbiogasanlage des DBFZ.
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| Wissenschaft | 3 |
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| Daten und Messstellen | 1 |
| Förderprogramm | 146 |
| Gesetzestext | 2 |
| Text | 12 |
| unbekannt | 5 |
| License | Count |
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| geschlossen | 14 |
| offen | 151 |
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| Englisch | 59 |
| Resource type | Count |
|---|---|
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| Dokument | 7 |
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| Lebewesen und Lebensräume | 166 |
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| Weitere | 160 |