Die Reaktion von Böden auf erosionsbedingte Störungen ist eine der großen Unsicherheiten bei der Vorhersage von zukünftigen Treibhausgasflüssen von Böden zur Atmosphäre in Erdsystemmodellen. Das tropische Afrika ist dabei ein wichtiger globaler Hotspot von Klima- und Landnutzungswandel. Schnell wachsende Bevölkerung, Abholzung der Primärwälder zur Schaffung von Ackerflächen sowie die damit einhergehende Bodendegradation stellen die Region vor große Herausforderungen. Es wird erwartet, dass dort noch in diesem Jahrhundert bedeutende Änderungen sowohl in Bezug auf biogeochemische Kreisläufe in Böden, als auch den Fluss von Kohlenstoff (C) zwischen Boden, Vegetation und der Atmosphäre auftreten werden. Da sich der Großteil unseres Prozessverständnisses des Kohlenstoffzyklus aus den Klimazonen der mittleren Breiten ableitet, ist unklar wie sich die Kohlenstoffdynamik in den Tropen entwickeln wird. Es ist wichtig, diese Wissenslücke zu füllen, da tropische Ökosysteme Dienstleistungen von globaler Bedeutung übernehmen, wie zum Beispiel der Kohlenstoffspeicherung in Pflanzen und Böden, Biomasseproduktion und letztlich Lebensmittelversorgung der Region. Ziel des vorgeschlagenen Projektes TROPSOC ist es daher ein mechanistisches Verständnis der Kohlenstoffsequestrierung und -mineralisierung in Böden des tropischen Afrikas zu entwickeln. Die Studienflächen im östlichen Bereich des Kongo-Einzugsgebietes bieten eine einzigartige Kombination aus geologisch unterschiedlichem Ausgangsmaterial für die Bodenbildung und verschiedenen Ebenen der Störung durch den Menschen, welche unter tropisch-feuchtem Klima stattfindet. TROPSOC wird wesentlich dazu beitragen, die folgenden Fragen zu beantworten: 1. Wie werden sich Kohlenstoffflüsse und -speicherung in tropischen Systemen zwischen Böden, Pflanzen und der Atmosphäre entwickeln und unterscheiden mit Bezug auf die Steuerungsfaktoren: Geologie, Boden, Störungen durch den Menschen und Topographie? 2. Wie beeinflusst die Biogeochemie von tropischen Böden die Schwere der erosiven Störung des tropischen Kohlenstoffzyklus? 3. Wie kann man die Kontrollmechanismen der Bodenkohlenstoffdynamik in einer räumlich expliziten Weise modellieren? TROPSOC wird maßgeblich zum besseren Verständnis der Faktoren beitragen, welche die räumliche Verteilung und zeitliche Dynamik von organischen Kohlenstoff in tropischen Böden steuern. TROPSOC wird Daten und Modelle erzeugen welche die Lücke zwischen lokalem Prozessverständnis und großräumlicher Modellierung des Kohlenstoffzyklus in tropischen Böden schließt. Dies wird letztlich dazu beitragen, die Unsicherheit im Zusammenhang mit terrestrischen Kohlenstoffflüssen und der Reaktion von Böden auf Störungen zu reduzieren, was eines der größten Probleme in aktuellen Erdsystemmodellen und bei der Beurteilung von Ökosystemdienstleistungen darstellt.
Europa geht in Richtung einer Bioökonomie. Für diese Entwicklung sind neue innovative Wertschöpfungsketten notwendig, auch und besonders für den Grundstoff Holz. Es zeigt sich jedoch, dass ein breiterer Einsatz von bio-basierten Produkten nur dann möglich ist, wenn Wettbewerbsvorteile sowohl ökonomischer Natur als auch auf Basis von Nachhaltigkeitseffekten besser dargestellt werden können.
Das Ziel des Projekts ist, eine vielseitige Benchmarking Methode zu entwickeln, die es ermöglicht, Wertschöpfungsketten zu vergleichen, die auf erneuerbaren, holzbasierten Rohstoffen und nicht erneuerbaren Rohstoffen andererseits basieren. Dadurch soll es möglich werden, die Nachhaltigkeitseffekte zu bewerten und die positiven Klimaeffekte von Substitution nicht-erneuerbarer Materialien durch holzbasierte Stoffe abzuschätzen. Das übergeordnete Ziel ist, Entscheidungsträger in Politik und Marktwirtschaft mit besseren Entscheidungsgrundlagen in der Materialverwendung zu unterstützen.
Als Demonstrationsobjekt wird der Bausektor herangezogen, anhand dessen die BenchValue Methode getestet. Holz soll als starke und langlebige Alternative zu energieintensiven Stoffen überprüft werden, und die Effekte von Kohlenstoffspeicherung in Gebäuden und deren positive Effekte auf Reduzierung von Treibhausgasen analysiert werden. Der Hintergrund dieser Auswahl ist, dass der Bausektor einer der führenden Sektoren in der Eurasischen Wirtschaft ist, und dementsprechend bedeutende Potenziale für die Ausprägung einer Bioökonomie aufweist.
Um eine hohe Akzeptanz für die entwickelte Methode begleitend zu generieren und eine klare Transparenz der Arbeiten und Ergebnisse zu gewährleisten, wird auf einem im Rahmen von EU-Forschung entwickelten Impact Assessment Tool aufgebaut. Dieses Instrument, ToSIA, wurde für Wald-Holz Wertschöpfungsketten entwickelt (Lindner et al., 2010) und erwies sich als flexibel für erweiterte Aufgabengebiete. Vor diesem Hintergrund ist eine Erweiterung für das Benchmarking verschiedener Wertschöpfungsketten in BenchValue vorgesehen.
Eine wichtige Komponente ist, Stakeholdern eine valide, einheitliche Methode zur Verfügung zu stellen, die es erlaubt, die Nachhaltigkeitseffekte verschiedener Materialien zu testen und eine informierte Entscheidungsfindung zu unterstützen. ToSiA hat sich in diesem Gebiet als tragfähig erwiesen (Tuomasjukka et al. 2013).
Im Gegensatz zu diesen neuen Anforderungen gibt es zurzeit keine Label, Standards or Methoden, oder nur partiell (z.B. EN 15978 LCA spricht Umweltaspekte von Bauwerken an). Für Instrumente wie die EU Energy Performance of Buildings Directive (European Parliament & Council of the European Union 2010), die ab 2020 rechtlich verbindlich werden, sind solch Aspekte jedoch essenziell. BenchValue setzt sich zum Ziel, politik-relevantes Wissen zu generieren zu Instrumenten und Politiken, die in direktem Zusammenhang mit der Bioökonomie stehen.
Die Gesundheit wird vor allem durch die hohen Emissionen an Feinstaub und gasförmigen Kohlenwasserstoffen der Holzfeuerungen beeinträchtigt. Beim Verbrennen von Holz entstehen klima- und gesundheitsschädliche Stoffe. So heizen Sie möglichst emissionsarm. Die Verbrennung von Holz, insbesondere von Scheitholz in kleinen Holzfeuerungsanlagen wie Kamin- oder Kachelöfen ohne automatische Regelung, läuft nie vollständig ab und es entstehen neben gesundheitsgefährdenden Luftschadstoffen auch klimaschädliches Kohlendioxid, Methan, Lachgas und Ruß. Um möglichst emissionsarm und effizient zu heizen, sollte gut aufbereitetes und getrocknetes Holz aus nachhaltiger regionaler Forstwirtschaft in einer modernen Feuerstätte mit automatischer Regelung der Luftzufuhr, Katalysator und möglichst hohem Wirkungsgrad verbrannt werden. Gerade beim Verbrennen minderwertigen Holzes in alten, schlecht gewarteten Öfen und bei ungünstigen Verbrennungsbedingungen entstehen unnötig hohe Emissionen. Besonders in Ballungsräumen und in Tälern verschlechtern Holzheizungen aufgrund ihrer niedrigen Schornsteine die Luftqualität. Wie sorge ich dafür, dass mein Holzofen möglichst wenige Schadstoffe ausstößt? Bereits beim Kauf sollten Sie darauf achten, dass die Feuerstätte effizient und emissionsarm ist. Hinweise kann unser Ratgeber „Heizen mit Holz: Wenn, dann richtig!“ geben. Ältere Feuerstätten, die vor 2010 errichtet wurden, haben häufig höhere Emissionen und einen geringeren Wirkungsgrad und sollten daher ausgetauscht werden. Die verwendeten Brennstoffe müssen für das Gerät geeignet sein. Das heißt zum Beispiel, dass Kohleöfen nicht mit Holz oder Scheitholzöfen nicht mit zu großem, zu feuchtem oder zu viel Holz beheizt werden sollten. Die Bedienungsanleitung gibt Auskunft, welche Brennstoffe geeignet sind. Außerdem gibt sie Hinweise über die richtige Bedienung, um Anwendungsfehler, wie beispielsweise Überfüllen der Feuerungsanlage, zu spätes Nachlegen oder falsches Anzünden des Brennstoffes zu vermeiden. Die richtige Lagerung des Brennstoffes ist wichtig, damit das Holz unter optimaler Wärmeabgabe möglichst emissionsarm verbrennt. Frisch geschlagenes Holz enthält – je nach Jahreszeit und Holzart – zwischen 45 und 60 Prozent Wasser. Bei optimaler Trocknung sinkt dieser Wasseranteil auf 15 bis 20 Prozent. Damit das Brennholz richtig durchtrocknen kann, sollten es an einem sonnigen und luftigen Platz vor Regen und Schnee geschützt gestapelt werden und – je nach Holzart – ein bis zwei Jahre lang trocknen. Nicht zuletzt sollte der Ofen regelmäßig durch Fachleute gewartet und überwacht werden. So kann die Luftbelastung soweit wie möglich reduziert werden. Weitere Tipps für die Wahl des geeigneten Ofens und Brennmaterials, Anleitungen, wie Sie richtig heizen und Informationen zu den rechtlichen Rahmenbedingungen finden Sie in der UBA-Broschüre „Heizen mit Holz“ . Tipps zur Wärmewende in Gebäuden finden Sie in den Umwelttipps „Heizen & Bauen“ . Klimabilanz von Holzheizungen Beim Verbrennen von Holz entstehen neben gesundheitsgefährdenden Luftschadstoffen auch klimaschädliches Kohlendioxid, Methan und Lachgas. Bei der Klimabilanz von Brennholz müssen zudem Emissionen berücksichtigt werden, die bei Holzernte, Transport und Bearbeitung entstehen. Darüber hinaus ist der Wald auch Kohlenstoffspeicher. So werden in deutschen Wäldern 1,26 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in oberirdischer oder unterirdischer Biomasse gespeichert, die zuvor der Atmosphäre durch Photosynthese entzogen worden sind. Kommt es zu einer Verringerung des Wald- oder Baumbestandes, so kommt es auch zu einer damit einhergehenden Abnahme des Kohlenstoffspeichers sowie der Speicherleistung (neue Einbindung pro Jahr). Um den Kohlenstoff so lange wie möglich gebunden zu halten, soll Holz gemäß des Kaskadenprinzips vorrangig stofflich genutzt und erst am Ende seines Lebenszyklus der energetischen Nutzung zugeführt werden. Im Gegensatz dazu tragen u.a. Einzelraumfeuerungen, welche Scheitholz als Brennstoff verwenden, zu einer schnellen Freisetzung von Treibhausgasen an die Atmosphäre bei. Die vierte Bundeswaldinventur kam zu dem Ergebnis, dass in Deutschland zwischen 2017 und 2022 der Wald zu einer Kohlenstoffquelle wurde, d.h. es wurde mehr Kohlenstoff freigesetzt als gebunden. Um den Klimawandel und die dadurch bedingten Folgen durch Extremwetterereignisse möglichst gering zu halten, muss der Wald wieder zur Kohlenstoffsenke werden und die Senken-Leistung möglichst maximiert werden. Dazu muss weniger Kohlenstoff entnommen werden als gebunden wird. Das bedeutet, dass das klimafreundliche Rohstoff-Potenzial von Holz begrenzt ist. Darüber hinaus gibt es eine steigende Konkurrenz zwischen stofflicher und energetischer Nutzung von Holz. Bei der stofflichen Nutzung von Holz in Holzprodukten kann der Kohlenstoff lange Zeit gespeichert bleiben. Bei der energetischen Nutzung wird er stattdessen sofort in die Atmosphäre freigesetzt. Daher sollte eine energetische Nutzung am Ende einer stofflichen Nutzungskaskade erfolgen, in der der Kohlenstoff erst möglichst spät wieder in die Atmosphäre freigesetzt wird. Wer seine Heizung möglichst klimaschonend planen möchte, sollte verbrennungsfreie Technologien auswählen. Mehr zu diesem Thema finden Sie in den UBA-Umwelttipps zum Heizungstausch . Welche Luftschadstoffe können noch bei der Holzverbrennung entstehen? Bei der Verbrennung von Holz entstehen neben Treibhausgasen auch gesundheitsgefährdende Luftschadstoffe wie Feinstaub, organische Kohlenwasserstoffe wie Polyzyklisch Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs), Stickoxide, Kohlenstoffmonoxid und Ruß. Feinstaub ist so klein, dass er mit dem bloßen Auge nicht sichtbar ist. Er kann beim Einatmen bis tief in die Lunge eindringen und dort Entzündungen und Stress in Zellen auslösen. Bronchitis, die Zunahme asthmatischer Anfälle oder Belastungen für das Herz-Kreislauf-System können die Folge sein. Feinstaub ist krebserregend und steht außerdem im Verdacht, Diabetes mellitus Typ 2 zu fördern. Feinstaub stellt insbesondere für Schwangere und Personen mit vorgeschädigten Atemwegen eine gesundheitliche Belastung dar. Ein neuer Kaminofen üblicher Größe (ca. 6 bis 8 kW) emittiert, wenn er bei Nennlast betrieben wird, in einer Stunde etwa 500 mg Staub. Das entspricht ca. 100 km Autofahren mit einem PKW der Abgasnorm Euro 6. Einige Kohlenwasserstoffverbindungen , wie z.B. PAKs, die bei einer Verbrennung als unverbrannte Nebenprodukte entstehen, sind geruchstragende Schadstoffe, die durch unsere Nase wahrgenommen werden können. Einige dieser PAKs sind krebserregende, erbgutverändernde und/oder fortpflanzungsgefährdende Schadstoffe.
Aktuelle sektorübergreifende Szenarienarbeiten des Umweltbundesamtes zeigen, dass mit einer ambitionierten Minderungsstrategie Treibhausgasneutralität bis 2045 theoretisch noch ohne die Technologie der Kohlenstoffabscheidung und -einlagerung möglich ist. Werden ergänzend technische Maßnahmen in die Transformation integriert, werden robust Treibhausgasneutralität und schon 2045 Netto-Negativemissionen ermöglicht. Ein moderater Hochlauf der technischen Negativemissionen in einer Größenordnung von -6 Mio. t CO 2 bis 2045 scheint angemessen. Die festgelegten Ziele für den Sektor LULUCF können in 2045 noch erreicht werden. Gelingen kann dies mit einer Offensive für Wälder, Moorböden und Agroforst, die zu den wichtigsten Elementen des Instrumenten- und Maßnahmenspektrums zählen. Veröffentlicht in Fact Sheet.