Ist Stroh der nachwachsende Rohstoff der Zukunft?

Die Thüringische Landesanstalt für Landwirtschaft in Dornburg untersucht, wie viel Stroh tatsächlich nachhaltig abgefahren werden kann. Diese Forschungen basieren auf den Modellen der VDLUFA bzw. dem Modell der dynamischen Humuseinheiten REPRO. Je nach Modell fallen die Ergebnisse sehr unterschiedlich aus: Von den insgesamt für Deutschland angenommenen ca. 30 Mio. t Strohaufwuchs können zwischen 8–13 Mio. t Stroh pro Jahr nachhaltig genutzt werden. Auf welche Grunddaten die Modelle sich beziehen, ist häufig unklar. Da seit Jahren Korn-Strohverhältnisse nicht mehr ermittelt werden, beziehen sich diese Modelle oft auf alte Daten und veraltete Sorten. Dies ist für die Praxisrelevanz dieser Modelle insofern bedenklich, als dass moderne Sorten im langjährigen Vergleich kürzer sind und zudem höhere Kornerträge liefern. Aktuelle Zahlen liegen dazu aber nur vereinzelt vor und können insbesondere die Effekte von Fungizid- und Wachstumsreglereinsatz, sowie Jahres- und Regionaleinflüsse nur sehr eingeschränkt abbilden. Daher können die Zahlen zu den nachhaltig nutzbaren Strohmengen nur ein Anhaltspunkt sein, um Unterschiede zwischen den einzelnen Regionen in Deutschland abzuschätzen.

Zum Thema 8–13 Mio. t Stroh stünden theoretisch pro Jahr in Deutschland nachhaltig zur Ethanolproduktion zur Verfügung – damit könnten ca. 12–16 % des deutschen Treibstoffbedarfs gedeckt werden. (Mehr zum Thema finden Sie im Internet z.B. unter www.bmbf.de/de/16532.php oder www.fnr.de/strohenergie)

Energetische Nutzung von Stroh in Deutschland sehr gering
Während unsere dänischen Nachbarn vor allem über die Strohnutzung in Heizkesseln und Heizkraftwerken 78 % des technisch verfügbaren Strohpotenzials nutzen, sind es in Deutschland weniger als 5 %. Dies liegt vor allem an dem strengeren Immissionsgesetz Deutschlands. Bei ungeregelter Feuerungstechnik werden Emissionen aus Staub, Stickoxid und Kohlenmonoxid freigesetzt. Da Stroh einen relativ hohen Aschegehalt hat, kommt es bei hohen Temperaturen häufig zur Schlackenbildung. Dieses Problem kann mit den gekühlten Rosten moderner Feuerungstechnik jedoch reduziert werden. Neue Feuerungsanlagen können ebenfalls mittels Filtertechnik die Immissionen auf ein Minimum reduzieren. Das einzige große deutsche Heizkraftwerk der Bioenergiekraftwerk Emsland GmbH wird voraussichtlich Ende 2012 fertiggestellt und hat dann einen Jahresbedarf von ca. 70.000 t Stroh. Dieses soll regional in einem Umkreis von bis zu 60 km bereitgestellt werden. Es wird neben Strom auch Abwärme über ein neu gebautes Nahwärmenetz vermarktet. Weitere Projekte für Stroh-Heizkraftwerke sind bereits in der Planungsphase.

Stroh als Biogassubstrat
Die Nutzung von Stroh in Biogasanlagen befindet sich noch in der Entwicklungsphase. Stroh kann ca. 70–80 % des Methanertrages von Mais erreichen (280–310 Nl/kg oTS im Vergleich zu Mais mit ca. 350 Nl/kg oTS), sofern es zuvor mechanisch aufgeschlossen wird. Spurenelementmangel und der sehr hohe TS-Gehalt des Strohs lassen eine Co-Vergärung mit Gülle am Sinnvollsten erscheinen. Die mechanische Bearbeitung des Rohstoffes Stroh ist sehr aufwendig und zieht daher einen höheren Energie- und Kostenaufwand nach sich, der bei der ökonomischen Bewertung entsprechend berücksichtigt werden muss. Im Pilotmaßstab wird zurzeit beim Fraunhofer Institut IKTS sogar eine kontinuierliche Stroh-Monovergärung getestet, bislang mit guten Ergebnissen. Da Stroh in der neuen EEG-Fassung von 2012 in der Einsatzstoffklasse II geführt wird, ist neben den geringeren Substratkosten auch eine höhere Vergütung (8 ct /kWh anstatt 6 ct /kWh bei NaWaRos) entsprechend der eingesetzten Menge zu kalkulieren.

1 Tonne Ethanol aus 4–5 Tonnen Stroh
Bioethanol lässt sich nicht nur als – bekanntermaßen umstrittener – Biokraftstoff einsetzen. Es ist auch ein Ausgangsstoff für viele andere Produkte, zum Beispiel den Kunststoff Polyethylen (PE). Dem Schweizer Spezialchemieunternehmen Clariant ist es gelungen, einen effizienten und wirtschaftlichen Prozess zur Herstellung von Zellulose-Ethanol zu entwickeln – das sunliquid®-Verfahren. Dazu wird zunächst das Stroh vorbehandelt und mit einer speziellen Enzymmischung einer Hydrolyse unterzogen. Die Produkte C5- und C6-Zucker werden dann fermentiert und zu Ethanol umgebaut. So entsteht aus 4,4 Tonnen Stroh auf biologischem Wege ca. 1 Tonne Ethanol. Da bei diesem Verfahren neben Zellulose auch Hemizellulose zu Ethanol umgesetzt wird, erhöht sich die Ausbeute um 50 %. 2012 wurde im bayerischen Straubing eine Demonstrationsanlage fertiggestellt, die 1000 Tonnen Ethanol pro Jahr aus regional erzeugtem Stroh produzieren soll. Diese Anlage schlägt eine notwendige Brücke zwischen Labor und industriellen Produktionsanlagen, die den sunliquid®-Prozess nutzen.

Synthesegase aus Stroh – Stroh als Erdölersatz
Stroh hat aufgrund der niedrigen Energiedichte eine geringe Transportwürdigkeit. Ein Verfahren, das am Karlsruhe Institute of Technology (KIT) entwickelt wurde, soll diesen Nachteil minimieren: Stroh kann mittels einer Schnellpyrolyse zu einem Vorläufer von Öl – sogenanntes Bio Syncrude – umgewandelt werden. Das bioliq® Verfahren vervielfacht die Dichte und erzeugt einen Stoff mit hoher Transportwürdigkeit. Aus dem Bio Syncrude können über den Weg der Synthesegase sowohl chemische Grundstoffe wie z.B. Olefine, als auch Treibstoffe wie Diesel oder Kerosin gewonnen werden. So wird aus ca. 7,5 t Stroh oder Holz eine Tonne Synthesekraftstoff gewonnen, des Weiteren entstehen Strom und Wärme während des Prozesses. Nur aus Lignin – Stroh enthält 10–15 % dieser sehr energiereichen Verbindung – können ähnliche Ausgangsstoffe für die Chemieindustrie hergestellt werden wie aus Erdöl. Daher sind Grundstoffe für biobasierte Kunststoffe für die chemische Industrie auf lange Sicht lebensnotwendig.

In einem Großparzellenversuch der Firmen CLAAS, SAATEN-UNION und Bayer CropScience wurde der Frage nachgegangen: Wie viel Stroh bleibt auf dem Feld, wie viel kann abgefahren werden? (mehr zu diesem Versuch unter www.praxisnah.de/index.cfm/ article/5507.html und www.praxisnah.de/index.cfm/article/5609.html)

Stoffliche Nutzung
Die stoffliche Nutzung von Lignocellulose bindet temporär CO2, trägt also zu einer Reduktion des Treibhauseffektes bei. Später können diese Produkte energetisch genutzt werden und so durch Verbrennung in einem Heizkraftwerk ebenfalls noch Wärme und Strom produzieren. Diese Kaskadennutzung ist sowohl aus ökonomischer, als auch ökologischer Sicht das Ziel der Nutzung nachwachsender Rohstoffe auf Lignocellulose Basis. Eine andere Art der stofflichen Nutzung ist das wiedermoderne natürliche Bauen – man besinnt sich wieder auf die Dämmung mit Stroh, sogar das Bauen mit ganzen Ballen ist inzwischen möglich. Auch hier zeigt sich eine deutlich positive CO2-Bilanz durch die Bindung von CO2. Zudem können diese Bauelemente nach dem Abriss energetisch genutzt werden.

Die Nutzung von Stroh hat Zukunft. Mit Hilfe teilweise noch in der Entwicklung befindlicher Technologien werden auch verholzte Pflanzenteile zukünftig effektiv energetisch nutzbar sein. Nachfrage und Angebot werden auch bei Stroh den Markt regeln. Die stoffliche Nutzung durch die chemische Industrie erlaubt die größere Wertschöpfung, sie kann damit auch die höchsten Preise bezahlen. Daher ist davon auszugehen, dass langfristig dieser Bereich einen Großteil des Strohs aufnehmen wird. Aber wird genug Stroh für alle Nutzungspfade zur Verfügung stehen? Oder heißt es bei Stroh womöglich am Ende „Boden oder Tank“? Diese Frage müssen detailliertere Forschungen klären.