Neue Geschäftsmodelle für die Zukunft

Zukunftsthema
Bioökonomie
Bioenergie und
Biobased Industries
Pixabay / Pexels
2017
Impressum
Medieninhaber und Herausgeber:
Amt der Oö. Landesregierung
Direktion Präsidium, Oö. Zukunftsakademie
Kärntnerstraße 10-12, 4021 Linz
Tel.: +43 732 7720 14402
E-Mail: [email protected]
www.ooe-zukunftsakademie.at
DVR: 0069264
Auflage: Februar 2017
Redaktionsteam:
Mag.a Dr.in Reingard Peyrl, MSc (Projektleitung)
in
DI Judit Asztalos
DI Dr. Klaus Bernhard
a
Mag. Simone Hüttmeir
unterstützend:
DI Günther Humer, MSc
Ruth Fartacek (Ferialpraktikantin September 2016)
Für die fachliche Inputs bedanken wir uns beim Cleantech-Cluster der Business Upper Austria – OÖ
Wirtschaftsagentur GmbH sehr herzlich.
Wir freuen uns über Ihre Kommentare, Ergänzungen, Berichtigungen und Hinweise per E-Mail an
[email protected], Betreff: Themenreport Bioökonomie.
2
Inhalt
Executive Summary
4
1.
9
Einleitung
1.1. Begriffsbestimmung
10
1.2. Bioökonomie auf der politischen Agenda
11
2.
13
Bioenergie
2.1. Ausgangsstoffe
17
2.2. Wärme und Strom aus Biomasse
22
2.3. Biokraftstoffe
24
3.
27
Biobased Industries
3.1. Ausgangsstoffe
27
3.2. Biobasierte Kunststoffe und Komposite
28
3.3. Zellstoff und Papier
30
3.4. Holzbau und biogene Dämmstoffe
31
3.5. Feinchemikalien, Futtermittel und andere Produkte
32
4.
34
Ausblick und Impulse
4.1. Energieerzeugung
34
4.2. Rohstoffbedarf und –verfügbarkeit
34
4.3. Forschung und Entwicklung
34
4.4. Produktion und Dienstleistungen
35
4.5. Regionalpolitische Relevanz
35
4.6. Klimatische Auswirkungen
36
4.7. Gesellschaftliche Akzeptanz
36
Verwendete Quellen
37
3
Executive Summary
Vor dem Hintergrund des Klimawandels und einer sich in den nächsten Jahrzehnten wahrscheinlich verstärkenden Ressourcenknappheit stehen Wirtschaft und Forschung sowie die
Gesellschaft insgesamt vor deutlichen Veränderungen.
Das Konzept der Bioökonomie, also die Nutzung nachwachsender biogener Rohstoffe für
energetische und stoffliche Zwecke anstatt der derzeit vorwiegend verwendeten fossilen
Energieträger wie Erdöl, verspricht eine nachhaltige, resiliente und klimaneutrale Wirtschaft.
Um die zwar nachwachsenden, ober dennoch beschränkten biogenen Ressourcen optimal
zu nützen, rückt zusätzlich das Kreislaufprinzip und die Kaskadennutzung immer mehr in den
Fokus internationaler aber auch regionaler Bestrebungen.
Bereits jetzt deckt Oberösterreich seinen Energieverbrauch zu zirka einem Viertel aus erneuerbaren Energien, wobei den größten Anteil daran heimische, biogene Energieträger
aufweisen. Gerade in den letzten Jahren hat die Bedeutung der Bioenergie weiter stark zugenommen. In ähnlicher Weise bilden Produkte aus biogenen Ausgangsmaterialien die
Grundlage vieler Wirtschaftszweige wie der Papier- und Zellstoffindustrie sowie dem Holzbau.
Die bisherigen Erfahrungen zeigen, dass eine Stärkung der Bioökonomie stark wissensbasiert und ihre Entwicklung daher in großem Maße von Forschungsanstrengungen abhängig
ist. Das Bundesland Oberösterreich hat in Hinblick auf die schon derzeit intensive Nutzung
der biogenen Rohstoffe wie Holz, agrarischen Pflanzen und organischen Reststoffen sowie
der umfangreichen Forschungslandschaft beste Vorrausetzungen, um Vorreiter und überregionale Drehscheibe im Zukunftsfeld Bioökonomie zu werden.
Aus Anlass der in Entwicklung befindlichen nationalen Bioökonomie-Strategie und in Übereinstimmung mit bundeslandspezifischen Leitlinien wie der oberösterreichischen Energiestrategie „Energie-Leitregion OÖ 2050“ hat die Oö. Zukunftsakademie die internationalen
und regionalen Nutzungsperspektiven biogener Stoffe erhoben. Unter besonderer Berücksichtigung der lokal vorhandenen wirtschaftlichen Schwerpunkte sowie ressourcenmäßigen
Ausgangssituation wurden daraus Stärkefelder sowie Zukunftsperspektiven für Oberösterreich sowohl für die energetische Nutzung als auch für die stoffliche Verwertung abgeleitet.
Der vorliegende Themenreport beschäftigt sich mit den Schwerpunkten Bioenergie und Biobased Industries im Umfeld des oberösterreichischen Wirtschaftsgefüges.
4
Bioenergie
Wärme und Strom aus Biomasse
Biomasse ist ein in Oberösterreich sehr bedeutender und traditionell beliebter
erneuerbarer Energieträger. Mit der geplanten weitgehenden Umstellung der Stromerzeugung auf erneuerbare Energiequellen wird in Zukunft die kombinierte Strom- und
Wärmegewinnung auch in Kleinanlagen immer bedeutender. Neben bereits bestehenden Möglichkeiten wie dem Stirlingmotor könnten künftig praktisch wartungsfreie Peltierelemente, spezielle elektrothermische Wandler, diese Aufgabe erfüllen. Diese Perspektive wird derzeit von der Johannes Kepler Universität Linz in Zusammenarbeit mit
dem österreichischen Kompetenzzentrum für Bioenergieforschung erforscht.
Die optimierte Aufbereitung und Nutzung zusätzlicher organischer Rest- und Abfallstoffe
ergibt künftig weitere ressourcenschonende Potenziale zur thermischen Bioenergienutzung. Ein anderes Beispiel ist die Erhöhung des Wirkungsgrades von Biogasanlagen
durch Membranfiltration (Projekt des Umwelttechnik-Clusters).
In Hinblick auf die laufend verschärften Grenzwerte von Luftschadstoffen (insbesondere
NOx und Feinstaub) ist das Ziel der „Near Zero Emission“ erkennbar. Dies bedeutet
sowohl eine Herausforderung für die produzierenden Betriebe aber auch eine große
Chance für neue Absatzmärkte.
Biokraftstoffe
Auch wenn in einer längerfristigen Sicht eine stärkere Elektrifizierung des Verkehrs
wahrscheinlich ist (größere Wirkungsgrade, keine lokalen Emissionen), werden auf absehbare Zeit flüssige und gasförmige Energieträger unabdingbar für die Mobilität bleiben. Kraftstoffe auf biogener Basis können künftig dazu beitragen, fossile CO2Emissionen aus dem Verkehrsbereich zu verringern und eine höhere lokale Wertschöpfung zu erzielen.
Die künftigen Forschungen sollten darauf abzielen, die Rohstoffbasis zu verbreitern, um
dem Spannungsfeld "Teller-Trog-Tank" auszuweichen. Um Erträge zu maximieren,
sollen künftig möglichst viele Anwendungsbereiche abgedeckt werden. Insbesondere
bieten Prozesse zur Umwandlung verschiedener biogener Reststoffe wie beispielsweise
wie zellulosehältige Rückstände in biogene Treibstoffe (Wasserstoff, Methan, Ethanol)
besondere Chancen für innovative Unternehmen, was in einem Projekt der Johannes
Kepler Universität erforscht wird. Neben schon in der näheren Zukunft großtechnisch
nutzbaren Verfahren sollten auch Grundlagenstudien für völlig neuartige Verfahren for-
5
ciert werden. Ein konkretes Beispiel ist die Ethanolproduktion durch Cyanobakterien
durch die FH Oberösterreich.
Biobased Industries
Biobasierte Kunststoffe und Komposite
Aufgrund der absehbaren Entwicklungen sind Biokunststoffe („Bioplastics“) sowohl in
der EU insgesamt als auch im oberösterreichischen Kunststoff-Cluster zu einem
Schwerpunkt der Forschungen im Bereich der Werkstoffwissen geworden. Die verwendeten Grundstoffe, die auch als Monomere bezeichnet werden, sind häufig wesentlich
empfindlicher z.B. in Hinblick auf die Temperatur als erdölbasierte. Daher müssen etwa
umfangreiche Grundlagenforschungen betrieben werden, wie diese Substanzen in
einem industriellen Maßstab gereinigt und verarbeitet werden können, wofür sich interessante Perspektiven für eine Zusammenarbeit heimischer Universitäten und andere
Forschungseinrichtungen mit einschlägig tätigen Unternehmen ergeben. Auf Grund der
milden chemischen Bedingungen, bei denen Monomere von Biokunststoffen verarbeitet
werden und der geringen Toxizität ergeben sich neben den etablierten Chemieindustrien
insbesondere auch Chancen für kleine, innovative Unternehmen.
Ein Forschungsthema mit abschätzbarem großen Potenzial ist der "Newcomer" unter
den Kunststoffverbindungen Polyethylenfuranoat (PEF), der auf Grund seiner überragenden physikalischen Eigenschaften die PET-Flasche ablösen könnte. Aufgrund der
nachhaltigen Produktionsmöglichkeiten und des geringen Ressourcenverbrauchs wird
voraussichtlich die Kombination von Naturstoffen mit Kunststoffen weiter an Bedeutung gewinnen, was im Kompetenzzentrum Holz untersucht wird.
Zellstoff und Papier
Oberösterreich ist durch den Waldreichtum prädestiniert zur Papier- und Zellstoffherstellung, die sich im Laufe der Zeit zu einem wesentlichen Wirtschaftsbereich entwickelte mit bekannten Firmen wie z.B. Smurfit Kappa Nettingsdorfer, Laakirchen Papier
AG, UPM Steyrermühl, Tannpapier (Traun) und die Lenzing AG. Papier- und Zellstoffprodukte werden in den nächsten Jahrzehnten in einem noch höheren Ausmaß zum
High Tech-Produkt, während manche klassische Anwendungen wie Druckerpapier vermutlich auf Grund der Digitalisierung in den nächsten Jahrzehnten mengenmäßig tendenziell stagnieren oder zurückgehen könnten. Andererseits könnten auf Grund des
boomenden Onlinehandels in Zukunft auch Kartonverpackungen stärker als derzeit
nachgefragt werden. Die größte technologische Herausforderung wird sein, den
nachwachsenden, aber dennoch begrenzten Rohstoff Holz noch effizienter zu nutzen,
etwa den Altpapiereinsatz für Papier und Kartonprodukte noch zu erhöhen.
6
Papier als auch Zellstoff wird in den nächsten Jahrzehnten in einem noch höheren Ausmaß Grundlage von High Tech-Produkten: Aufgedruckte Leiterbahnen können Informationen über die Frische und den Transportweg von Lebensmittelverpackungen liefern,
was künftig auch beispielsweise für Arzneimittel, Blutkonserven und Impfstoffe verwendet werden könnte. Neuartige Kombination von Zellstofffaserprodukten könnten sich mit
elektronischen Anwendungen in Form von "Wearables" ergeben.
Holzbau und biogene Dämmstoffe
Für eine Forcierung der Bioökonomie sollten Holzbaustoffe künftig weitere Anwendungsbereiche einnehmen, die bislang anorganischen Produkten wie Ziegel, Stahl und
Beton vorbehalten waren wie etwa dem Bau von Holzhochhäusern. Holz könnte somit
vermehrt Baustoff in den wachsenden urbanen Räumen werden.
Um neue Anwendungsbereiche von Holz zu erschließen werden in den nächsten
Jahrzehnten intensive Forschungen notwendig sein (z.B. in Richtung mehrgeschoßige
Bauten, umweltfreundliche Imprägnierungen und Flammschutz für erneuerbare Dämmstoffe). Ein Aufsehen erregendes Beispiel ist der Neubau der Haltestelle Canary Wharf
in London, wobei das Dach als Holzkonstruktion durch die WIEHAG GmbH in Altheim
ausgeführt wurde. Weitere Chancen werden in der Kombination von verschiedenen
Werkstoffen liegen wie die bereits erwähnten Holz-Kunststoffkomposite oder auch Kombinationen von Holz, Beton und Metall bei Möbeln (z.B. Beton-Holz-MetallKombinationsmöbel in Projekten des Möbel- und Holzbau-Clusters).
Feinchemikalien, Futtermittel und andere Produkte
Bioraffinerien arbeiten in Oberösterreich schon seit Jahrzehnten erfolgreich, wie jene der
Lenzing AG beweist. Sowohl in Oberösterreich als auch überregional werden große
Hoffnungen in den weiteren Ausbau von Bioraffinerien gesetzt. Entwicklungen gehen
sowohl in Richtung der Verbreiterung der Rohstoffbasis als auch zu neuen Produkten
wie etwa Omega 3 Fettsäuren aus Algen.
Oberösterreich ist durch die vorhandenen biogenen Rohstoffe, chemisch-technischen
Betriebe sowie der industrienahen Forschungseinrichtungen in einer guten Position, Vorreiter bei der stofflichen Nutzung von Biomasse zu werden. Im Hinblick auf die Komplexität von Bioraffinerien, den chemischen Prozessen bis hin zu einem wirtschaftlichen Betrieb sollten Forschungen bzw. Pilotprojekte möglichst in breiten Kooperationen durchgeführt werden. Ein Beispiel ist die Erzeugung der Itakonsäure aus Holz, die als Grundlage für Gummi, als auch Farben und Lacke dienen kann und dem als oberösterreichische Institution ua. das TDZ Ennstal beteiligt ist.
7
Biogene Energieerzeugung in der Kaskade sollte Teil einer „Energiewende“ sein und im Mix
der erneuerbaren Energieträger eine zusätzliche Säule darstellen. Durch das Durchlaufen
verschiedener stofflicher Verwertungsprozesse mit sinkendem Anspruch an die Rohstoffqualität und einer finalen energetischen Nutzung kann die Rohstoffproduktivität und damit die
Wettbewerbsfähigkeit gegenüber fossilen Rohstoffen gesteigert werden (nova-Institut für
Ökologie und Innovation (Hrsg.), 2012). Bioökonomie kann zudem aufgrund der räumlichen
Nähe zwischen Rohstoff und Produktion dem ländlichen Raum neue Möglichkeiten eröffnen.
Um Folgekosten und negative Effekte zu vermeiden, sollten bei bioökonomischen Überlegungen etwaige ökologische Auswirkungen Beachtung finden.
Oberösterreich verfügt über breit gefächerte universitäre Einrichtungen und Fachhochschulen, die mit ihrem Know How (Ökoenergie, Logistik, Design, Lebensmitteltechnik, Informatik,
Kunststofftechnik, Chemie etc.) insbesondere durch eine fachübergreifende Zusammenarbeit
wesentliche Beiträge zum Thema leisten können. Auch die speziellen Wirtschaftsstrukturen
(wie Industrie- und Gewerbebetriebe im Bereich Holz, Zellstoff, Biowärme,
Forschungsinstitute, Clusteraktivitäten) stellen eine ausgezeichnete Ausgangsbasis dar, um
künftig die Potenziale der Bioökonomie in einem noch höheren Ausmaß nützen zu können.
Langfristig gesehen bietet Oberösterreich alle Voraussetzungen, um die sich öffnenden
Chancen bestmöglich nutzen zu können. Eine Ausweitung der biogenen Energieproduktion
ist nach den gegebenen Potenzialen möglich. Ebenso sind durch vertiefende Forschungen
neue biobasierte Produktentwicklungen und Innovationen zu erwarten.
8
1. Einleitung
Bioökonomie erfährt gegenwärtig eine neue Aktualität: sie soll insbesondere den Staaten
dazu dienen, Kohlendioxid-Emissionen einzusparen, um die Klimaziele zu erreichen. Der
vorliegende Themenreport zeigt die unterschiedlichen Zugänge und interdisziplinären
Zusammenhänge einer Bioökonomie ebenso auf wie internationale und nationale
Entwicklungen.
In
einem
sehr
komplexen
System
von
unterschiedlichsten
Ausgangstoffen
und
Verarbeitungsschritten kann die Bioökonomie im Sinne der Vermarktung der Endprodukte in
vier Teilbereiche gegliedert werden: Bioenergieträger, Biobasierte Produkte, Lebens- und
Futtermittel.
Bioenergieträger
Lebensmittel
Bioökonomie
Biobasierte
Produkte
Futtermittel
Abbildung 1: Teilbereiche der Bioökonomie nach der Vermarktung des Endproduktes (vgl.
Bioökonomierat (D), 2010)
Der vorliegende Themenreport beschäftigt sich mit den daraus abgeleiteten Schwerpunkten
Bioenergie und Biobased Industries im Umfeld des oberösterreichischen Wirtschaftsgefüges.
9
1.1. Begriffsbestimmung
Im europäischen Kontext wird verstärkt der Begriff der „wissensbasierten Bioökonomie“ verwendet, der die beiden Kernelemente der Wissens- und Biobasierung unterstreichen soll.
Das Konzept der Bioökonomie beruht auf der Transformation einer erdöl-basierten Wirtschaft hin zu einer Wirtschaftsform, die auf nicht-fossile Ausgangsstoffe aufbaut. Dabei rücken das Kreislaufprinzip und die Kaskadenutzung immer mehr in den Fokus internationaler
Bestrebungen. Historisch hat sich das Konzept der Bioökonomie in Zusammenhang mit dem
globalen Bevölkerungsanstieg und knapper werdenden fossilen Rohstoffen entwickelt. Es
folgte eine stärkere Fokussierung auf biotechnologische Schwerpunkte, bevor die Dekarbonisierung der Wirtschaft im Hinblick auf die Erreichung der Klimaziele wieder einen ganzheitlicheren Ansatz bioökonomischer Überlegungen nach sich zog.
Definitionen der Bioökonomie reichen von sehr technisch fokussierten Auslegungen bis hin
zu Erwartungen eines ökonomischen Paradigmenwechsels und der Realisierung einer dekarbonisierten Wirtschaft durch Bioökonomie. So definiert der deutsche Bioökonomierat die
Bioökonomie sehr allgemein als, „die wissensbasierte Erzeugung und Nutzung biologischer
Ressourcen, um Produkte, Verfahren und Dienstleistungen in allen wirtschaftlichen Sektoren
im
Rahmen
eines
zukunftsfähigen
Wirtschaftssystems
bereitzustellen“
(http://biooekonomierat.de/biooekonomie, 2017), wohingegen beispielsweise die Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD) die Potenziale der Biotechnologie hervorkehrt: „Biotechnology offers technological solutions for many of the health and
resource-based problems facing the world. The application of biotechnology to primary production, health and industrie could result in an emerging „bioeconomy“ where biotechnology
contributes to a significant share of economic output” (OECD, 2009).
Im Zentrum der Bioökonomie stehen erneuerbare biologische Ressourcen, deren Herstellung und Umwandlung in Nahrungs- und Futtermittel, biobasierte Produkte und Bioenergie.
Die Bioökonomie umfasst zahlreiche Sektoren, wie beispielsweise die Land-, Forst- und
Fischereiwirtschaft, die Nahrungsmittelindustrie, die Holz- und Papierindustrie, die Biotechnologie und andere Verfahrenstechnologien, aber auch Teile der Chemie-, Textil- und Energieindustrien sowie Dienstleistungen in den Bereichen Handel, Logistik und Umwelttechnologien.
Den Stärkefeldern der oberösterreichischen Wirtschaft entsprechend stellen wir im vorliegenden Themenreport die Schwerpunkte Bioenergie und Biobased Industries in den Mittelpunkt der bioökonomischen Überlegungen.
10
1.2. Bioökonomie auf der politischen Agenda
Die Lissabon-Strategie aus dem Jahr 2000 gilt als europäische Geburtsstunde der Bioökonomie mit dem Ziel, die EU müsse innerhalb von zehn Jahren „zum wettbewerbfähigsten und
dynamischsten wissensbasierten Wirtschaftsraum der Welt werden – einem Wirtschaftsraum, der fähig ist, ein dauerhaftes Wirtschaftswachstum mit mehr und besseren Arbeitsplätzen und einem größeren sozialen Zusammenhalt zu erzielen“. In Folge wurde ergänzend die
europäische Strategie für Biowissenschaften und Biotechnologien (2002) veröffentlicht.
Inhalte beider Dokumente wurden in die Strategie Europa 2020 überführt, die vom Europäischen Rat am 17. Juni 2010 angenommen wurde. Sie hält intelligentes, nachhaltiges und
integratives Wachstum als Ziel der europäischen Wirtschaft fest. Nachhaltiges Wachstum
bedeutet, „eine ressourceneffiziente, nachhaltige und wettbewerbsfähige Wirtschaft aufzubauen, die Führungsrolle Europas im Wettbewerb um die Entwicklung neuer Verfahren und
Technologien, einschließlich umweltfreundlicher Technologien, auszunutzen.“ (EU Kommission 2010, S.17)
In der seit 2012 existierenden Europäischen Bioökonomie-Strategie („Innovating for sustainable growth: A bioeconomy for Europe“) wird die globale Dimension einer biobasierten
Wirtschaftsform herausgekehrt und auf die Bedeutung für nachhaltiges Wachstum erneut
hingewiesen: „In order to cope with an increasing global population, rapid depletion of many
resources, increasing environmental pressures and climate change, Europe needs to radically change its approach to production, consumption, processing, storage, recycling and disposal of biological resources. The Europe 2020 Strategy calls for a bioeconomy as a key
element for smart and green growth in Europe.“ (EU Commission 2012, S. 8)
In Folge erarbeiteten mehrere EU-Mitgliedsstaaten eigene Bioökonomie-Strategien, allen
voran Deutschland, die Niederlande, Finnland und Schweden – jeweils mit unterschiedlichen
Schwerpunkten. So setzt Deutschland verstärkt auf biotechnologische Methoden in Industrieprozessen, die Niederlande wollen sich global mit einer biobasierten Wirtschaft positionieren und Skandinavien setzt auf die forstwirtschaftlichen Entwicklungsmöglichkeiten. Andere
EU-Länder haben bioökonomische Ansätze in nationale Dokumente integriert, ohne eigens
eine Bioökonomie-Strategie zu verfassen (z.B. Dänemark, Frankreich).
Auch global erfährt die Bioökonomie unterschiedliche Ausprägungen. In den USA, Indien
oder Südafrika wird bioökonomisches Wirtschaften aus den Blickwinkeln der Life Sciences
bzw. Gesundheitswissenschaften (z.B. Biomedizin) gesehen. Brasilien, Kanada oder Neuseeland verfolgen ähnlich wie Skandinavien den klassischen Ansatz zur Förderung nach-
11
wachsender Rohstoffe. Dagegen setzen China, Japan und Russland auf High TechPotenziale in einer biobasierten Industrie.
In Österreich wurde im November 2013 ein Positionspapier zur Bioökonomie vom Verein
BIOS Science Austria und der Österreichischen Vereinigung für Agrarwissenschaftliche Forschung (ÖVAF) veröffentlicht. Die Thematik wurde im Arbeitsprogramm 2013-2018 der österreichischen Bundesregierung verankert und eine interministerielle Arbeitsgruppe eingesetzt,
die einen Aktionsplan und eine nationale Strategie zur Bioökonomie erarbeiten soll. Dieses
Dokument wird für 2017 erwartet.
Zusätzlich gibt es verschiedene nationale Strategien, die Anknüpfungspunkte und Übereinstimmungen zu bioökonomischen Inhalten haben, etwa die
·
die FTI-Strategie der Bundesregierung (2011),
·
die Nachhaltigkeitsstrategie der Österreichischen Bundesregierung (2002),
·
die Klima- und Klimawandelanpassungsstrategie (BMLFUW 2012),
·
der Nationale Ressourceneffizienzplan (BMLFUW 2012),
·
der Aktionsplan zur stofflichen Nutzung nachwachsender Rohstoffe (2015) sowie
·
die FTI-Strategie für die biobasierte Industrie (BMVIT 2015). (vgl. ÖGFE, 2015)
Die wesentlichen Treiber im österreichischen Streben sind die Verringerung der Abhängigkeit von fossilen Energieträgern, die Eröffnung von neuen Marktchancen durch
biobasierte Innovationen und die Erreichung der Klimaziele. Der Umsetzungsplan für
Bioökonomie soll Wertschöpfung, Beschäftigung sowie den österreichischen Forschungs-,
Technologie- und Wirtschaftsstandort stärken.
12
2. Bioenergie
Bioenergie entsteht durch die energetische Nutzung von Biomasse – dies umfasst die
Produktion von Strom, Wärme und Treibstoffen. 80 % der in Österreich verwendeten Biomasse findet auch heute noch in der Bereitstellung von Raum- und Prozesswärme Verwendung (Österreichischer Biomasseverband, 2017).
Der älteste, hinreichend belegte Nutzungsnachweis von biogenen Ausgangsstoffen zur Erzeugung von Energie ist 790.000 Jahre alt. Die einfachen Feuerstellen von damals sind im
Laufe der Zeit zu hochtechnologisierten Verfahren weiterentwickelt worden, wobei die direkte
Verbrennung von Biomasse weiterhin einen beachtlichen Teil der biogenen Energiegewinnung ausmacht. Eine Biomassestromanalyse der Österreichischen Energieagentur für das
Jahr 2011 zeigt, dass Biomasse hauptsächlich den Posten „Holzverarbeitende Industrie“
durchläuft, bevor sie verbrannt wird (Österreichische Energieagentur, 2011). Daneben sind
die Methangärung zur Herstellung von Biogas, die alkoholische Gärung, die Pyrolyse (thermo-chemische Spaltung bei hohen Temperaturen) und die Ölextraktion samt Umesterung zu
Biodiesel zu nennen. Am Schluss erfolgt aber bei allen biogenen Energieträgern die Verbrennung.
Abbildung 2: Energiebilanz Oberösterreich 2015 (Daten: Energiebilanz, Statistik Austria,
eigene Darstellung)
13
Abbildung 2 zeigt die oberösterreichische Energiebilanz für das Jahr 2015 inklusive Eigendeckungrate. Dargestellt sind in den Segmenten die Energieträger. Im äußeren Ring sind
die Anteile der Primärproduktion (Produktion in Oberösterreich) dunkler markiert, die helleren
Bereiche ergeben sich aus Import, Export und der Lagerveränderung. Innerhalb der erneuerbaren Energieträger nehmen Brennholz und biogene Brenn- und Treibstoffe den größten
Anteil ein, gefolgt von der Wasserkraft. Die Bedeutung der Bioenergie in Oberösterreich
nimmt stetig zu. Der Anteil der Bioenergie am gesamten Energieverbrauch stieg zwischen
1988 und 2015 von acht auf 15 %, obwohl sich der Energieverbrauch in Oberösterreich in
dieser Zeit um mehr als ein Drittel erhöht hat. Biomasse ist in Oberösterreich, wie auch bundesweit, der wichtigste heimische Energieträger, 92 % werden im eigenen Bundesland gewonnen.
Abbildung 3: Entwicklung des Energieverbrauchs aus Biomasse und des Eigendeckungsgrades in Oberösterreich, 1988-2015 (Daten: Energiebilanz, Statistik Austria, eigene Darstellung)
Im zeitlichen Verlauf ist insbesondere seit 2005 ein deutlicher Anstieg des oberösterreichischen Energieverbrauchs zu erkennen, der mit biogenen Brenn- und Treibstoffen gedeckt
wird. Die Energieversorgung durch Brennholz hingegen stagniert bzw. ist leicht rückläufig.
Der bioenergetische Eigendeckungsgrad unterliegt Schwankungen, steigt in den vergangenen Jahren jedoch wieder leicht an.
14
Im Hinblick auf künftige zusätzliche Potenziale von Biomasse wurde im Forschungsprojekt
REGIO Energy (Österreichisches Institut für Raumplanung, 2010) der potenzielle Beitrag
erneuerbarer Energieträger für sämtliche Bezirke Österreichs ermittelt und dabei das Zusammenspiel mit anderen Nutzungsinteressen berücksichtigt. Für den Energieträger Biomasse ergeben sich folgende Bilder:
Acker
Forst
Vieh- und Grünlandwirtschaft
Abbildung 4: Realisierbare Potenziale aus Biomasse, Zukunftsszenario 2020 maxi (Quelle:
ÖIR, 2010)
15
Demnach liegt Oberösterreich bei den in GWh pro Jahr und Bezirk ausgedrückten Potenzialen aus Biomasse (die anschließend entweder thermisch oder stofflich in Biobased Industries
verwendet werden) österreichweit im Spitzenfeld.
Sowohl für elektrische Energie, Treibstoffe als auch für Wärme erscheint der Anteil an Biomasse am Gesamtbedarf noch deutlich steigerbar, insbesondere wenn noch eine künftige
steigende Effizienz etwa der Gebäudehüllen miteinbezogen wird. Auf Grund des sehr hohen
Gesamtenergieverbrauchs des Verkehrs in Oberösterreich wird aber auch in Zukunft nur ein
kleinerer Anteil durch heimische Biotreibstoffe abgedeckt werden können.
Die Vorteile der Bioenergie liegen in der stetigen Verfügbarkeit, dem Speichervermögen und
der Fähigkeit, die hohen Volatilitäten von Wind- und Sonnenenergie zum Teil auszugleichen.
Zudem kann sie als kostengünstige, umweltschonende Form der Reststoffnutzung angesehen werden und ist damit wichtiger Bestandteil einer Kreislaufwirtschaft. Auch in der oberösterreichischen Energiestrategie „Energie-Leitregion OÖ 2050“ ist die Nutzung von Restholzmengen und organischen Reststoffen unter Bedachtnahme auf vorhandene, regionale Ressourcen als Maßnahme zur Verbesserung der energiebedingten Treibhausgas-Emissionen
mit einer Reduktion der CO2-Intensität (Oö. Landeskorrespondenz, 2017).
Dem gegenüber stehen aber Zielkonflikte mit der Nahrungsmittelversorgung, der stofflichen
Nutzung, mögliche Auswirkungen auf die Biodiversität und indirekte Landnutzungseffekte.
Auch die soziale Dimension mit lokalen und internationalen Preiseffekten darf nicht vernachlässigt werden (Bioökonomierat (D), 2015).
Bioenergie ist ein breites Forschungsfeld, das international wie national hochaktiv ist. So
beschäftigen sich zum Beispiel die Internationale Energieagentur IEA (IEA – Bioenergy,
International Collaboration in Bioenergy), die Plattform ERA-NET Bioenergy, die Österreichische Energieagentur (Austrian Energy Agency) und der Österreichische Biomasseverband
intensiv mit der Thematik. Das breite Forschungsfeld spiegelt sich auch in den möglichen
Anwendungsbereichen der Bioenergie wider. Abbildung 5 zeigt die Verwendung biogener
Energieträger nach Sektoren in Oberösterreich. Der produzierende Bereich und die privaten
Haushalte verwenden 79 % der in Oberösterreich zur Verfügung stehenden Bioenergie in
unterschiedlichen Bereichen. 20 % entfallen auf den Verkehrssektor und die Landwirtschaft.
16
Abbildung 5: Verwendung der Bioenergie in Oberösterreich nach Sektoren (Daten: Energiebilanz Statistik Austria, eigene Darstellung)
Als biogene Energieträger werden alle organischen Stoffe bezeichnet, die zur Strom- und
Wärmeerzeugung sowie für die Treibstoffproduktion genutzt werden können. Verwendung
findet feste, flüssige und gasförmige Biomasse. Nachstehend werden die Ausgangsstoffe
einer biogenen Energieversorgung näher erläutert.
2.1. Ausgangsstoffe
2.1.1. Holz
Unter Holzenergie versteht man die in Holz
gespeicherte Energie in Form von Biomasse, die der Baum während seiner Wachstumsphase durch die Photosynthese aufgebaut hat. Das heißt: Sonnenergie wird in
chemische Energie umgewandelt und im
Holz gespeichert. Nutzbar gemacht wird sie
durch das Verbrennen des Holzes. Dabei
wird die gespeicherte Energie der Biomasse in Wärmeenergie umgewandelt. Die
Fotolia / Smileus
17
erzeugte Wärme kann entweder direkt für Heizzwecke oder zur Stromerzeugung genutzt
werden.
Holz kann zum einen direkt als Brennholz energetisch verwertet werden, zum anderen als
Abfallprodukt, das bei der Holzverarbeitung anfällt. Zu den typischen Abfallprodukten, die der
energetischen Nutzung zugeführt werden, zählen
·
Nebenprodukte aus der Holzernte: Rinde und Kappholz
·
Sägenebenprodukte: Hackgut und Späne
·
Industrieholz und Presslinge
·
Nebenprodukte aus der Holzverarbeitung, z.B. Hobel- und Sägespäne
·
Nebenprodukte der Zellstoffproduktion: Laugen
Holz ist auf globaler, europäischer und nationaler Ebene der wichtigste erneuerbare Energieträger: global trägt Holz zu etwa 70 % zum Gesamtaufkommen an erneuerbarer Energie
bei, in der EU etwa mit 50 % (Nemesthóty, 2015).
Eine detaillierte Holzstromanalyse der Österreichischen Energieagentur aus dem Jahr 2014
für Österreich zeigt, dass rund 24 Millionen Festmeter Holz einer energetischen Verwendung
zugeführt wurden. Die Analyse umfasst die Holzquellen „Holznutzung Wald“, „Sonstiges
Holzaufkommen“ und „Import“. Berücksichtigt wird sowohl Holz, das unmittelbar energetisch
verwendet wird (z.B. Brennholz) wie auch jenes, das erst im Zuge der Holzverarbeitung als
„Abfallprodukt“ (z.B. Sägespäne) anfällt und dann zu Energiezwecken eingesetzt wird.
Von den genannten 24 Millionen Festmetern ist „Brennholz“ mit 6,1 Millionen Festmeter am
bedeutendsten, gefolgt von „Sägenebenprodukten, Industrieholz, Presslingen“ mit 5,4 Millionen, „Hackgut“ mit 5,7 Millionen, „Lauge“ mit 4,2 Millionen und „Rinde“ mit 2,6 Millionen
Festmetern. Der Holzeinsatz und damit die Umwandlung in Energie erfolgt am häufigsten in
Brenn- und Scheitholzfeuerungsanlagen (6,8 Millionen Festmeter) sowie in KWK-Anlagen
und Anlagen zur Prozessdampferzeugung (8,8 Millionen Festmeter). In Heizanlagen mit
einer Leistung unter einem Mega-Watt werden 6,6 Millionen Festmeter bzw. in Anlagen mit
einer Leistung größer 1 Mega-Watt 1,8 Millionen Festmeter Holz verbrannt.
In Oberösterreich gab es mit Stand 2014 mehr als 20.000 Hackschnitzelheizungen und fast
25.000 Pelletsöfen. Mehr als ein Viertel aller in Österreich installierten Kleinfeuerungsanlagen stehen in Oberösterreich. Zusätzlich sorgen rund 13.000 Scheitholzanlagen und 330
Nahwärmeprojekte für Wärme (Amt der Oö. Landesregierung, 2014).
18
2.1.2. Agrarrohstoffe
Agrarrohstoffe sind erneuerbare, in Abhängigkeit von zur Verfügung stehenden Flächen
reproduzierbare Rohstoffe. Sie werden hauptsächlich von der Landwirtschaft, aber auch von
Forst- und Fischereiwirtschaft geliefert und sind meist pflanzlichen, in geringerer Menge auch
tierischen Ursprungs.
Zu den wichtigsten Agrarrohstoffen in Europa und Österreich zählen Getreide (Mais,
Weizen, Hirse, Roggen, Hafer, Gerste und
Triticale, d.i. eine Kreuzung aus Weizen und
Roggen), Hackfrüchte (Kartoffel, Zuckerrübe, Zuckerrohr) und Ölpflanzen (Raps,
Sonnenblume, Soja). Der überwiegende
Teil wird zu Nahrungs- oder Futtermitteln
weiterverarbeitet, nur ein vergleichsweise
kleiner Anteil fließt in die energetische oder
Pixabay / blickpixel
stoffliche Nutzung.
Unter energetisch genutzten Agrarrohstoffen werden jene zusammengefasst, die nicht nur zu
Nahrungsmitteln verarbeitet werden, sondern auch als Energielieferanten dienen. Die typischen, energetisch genutzten Agrarrohstoffe in Österreich und Europa sind
·
Ölpflanzen, darunter vor allem Raps, Soja und Sonnenblumen. Raps bzw. Rapsöl
dient in Europa vor allem der Herstellung von Biodiesel, international hingegen werden vor allem Palm- und Sojaöl verwendet.
·
Zuckerrohr und Zuckerrüben werden vor allem zur Herstellung von Biokraftstoffen
genutzt, ebenso wie
·
Mais (auch Maisspindeln als Koppelprodukt der Maiskörnerproduktion), Kartoffeln
und Getreide.
·
Ein vergleichsweise junge Geschichte als Energiepflanze hat beispielsweise das
Riesen-Chinaschilf (wissensch. Miscanthus x giganteus), ein schnellwüchsiges
Süßgras mit Heizwerten, die annähernd dem von Holz entsprechen. Es kann ebenso
wie Getreide nicht nur als Einstreu sondern vor allem auch als Energiepflanze genutzt werden. Die industrielle Verwendung von Miscanthus befindet sich noch in den
Kinderschuhen - in der Kraftstoffherstellung ebenso wie in der Brennstoffnutzung.
Die genannten Nutzpflanzen tragen den großen Teil der bioenergetischen Nutzung von Agrarrohstoffen. Daneben gibt es noch weitere Agrarrohstoffen, die zur Erzeugung von umweltfreundlicher Bioenergie genutzt werden. Ihr Anteil am Gesamtaufkommen ist jedoch vergleichsweise gering.
19
Die wissenschaftliche, anwendungsorientierte Forschung im Bereich der energetischen Nutzung von Agrarrohstoffen ist international hochaktiv, fördert stetig neue Erkenntnisse zu
Tage und trägt zur laufenden Weiterentwicklung des breiten Themenfeldes bei.
Großen Raum in der Diskussion um die energetische Agrarrohstoffnutzung nehmen dabei
der Flächenbedarf, der in Kombination mit der Flächennutzung zur Ernährungssicherung zu
betrachten ist, und der Biodiversitätsschutz ein, der sich mit der Problematik der Monokulturen beschäftigt.
2.1.3. Organische Reststoffe
Mit organischen Reststoffen wird jener
Bereich der Biomasse bezeichnet, der als
Abfall oder ungenutztes Nebenprodukt
anfällt. Den größten Anteil organischer
Reststoffe nehmen pflanzliche und tierische
Nebenprodukte aus der Land- und Forstwirtschaft ein. Aber auch in anderen Bereichen fallen organische Reststoffe an, die
energetisch genutzt werden können: Bioab-
Fotolia / animaflora
fälle und Grünschnitte aus Haushalten, Industrie und Gewerbe, organische Fracht aus Abwässern (Klärschlamm), Speisereste, Gülle, Mist und dergleichen mehr.
Durch Vergärung von organischen Reststoffen wird Biogas bzw. Klärgas zur Gewinnung von
Wärme und elektrischem Strom erzeugt. Gemäß der EU-Hygieneverordnung müssen bestimmte organische Reststoffe, wie Magen- und Darminhalte oder Schlachtkörperteile vor
der Weiterverarbeitung durch Erhitzen pasteurisiert werden.
Grundsätzlich ist die Nutzung organischer Reststoffe zur Energieerzeugung aus ökologischer
Sicht positiv, wenn etwa tierische Exkremente oder Bio- und Grünabfall als Ausgangssubstrat dienen. Das Gesamtpotenzial biogener Reststoffe unterliegt jedoch auch ökologischen
Restriktionen, etwa bei der Verwendung von Stroh oder Restholz, deren Entnahme einen
Eingriff in Boden- und Waldökosysteme darstellt.
Gemäß den Daten der Abteilung Umweltschutz (Oö. Abfallbericht, 2014) nimmt das mengenmäßige Potenzial an Reststoffen in Oberösterreich auf Grund der immer besseren Abfalltrennung weiter zu. Beispielsweise war bei den getrennt gesammelten und überwiegend in
Kompostierungs- und Biogasanlagen behandelten biogenen Abfällen aus Haushalten und
ähnlichen Anfallsstellen innerhalb eines Jahres eine Zunahme von 10,3 Prozent zu verzeichnen. Insgesamt wurden im Jahr 2014 in 180 oberösterreichische Anlagen 378.748 Tonnen
20
(biogene Abfälle und sonstige Fraktionen wie z.B. Fest- und Flüssigmist, Klärschlamm) behandelt.
Große Mengen biogener Reststoffe (Holzabfälle, Produktionsabfälle etc.) werden in hierfür
genehmigten Anlagen (z.B. EEVG GmbH Laakirchen sowie RVL - GmbH, Lenzing) thermisch verwertet. Für eine stoffliche Verwertung von Reststoffen zur Erzeugung von Kunststoffen, Spezialchemikalien könnten somit besonders in Hinblick auf eine Kaskadennutzung
und auf den allgemein steigenden Anfall in Zukunft noch größere Mengen als derzeit verwendet werden.
2.1.4. Algen
Mikroskopisch kleine Algen, sogenannte Mikroalgen, werden als zukunftsträchtiger Rohstoff
zur Energiegewinnung gehandelt. Derzeit gibt es zwei Möglichkeiten, aus den protein- und
ölreichen Organismen Energie zu gewinnen:
·
Vergasung der Algenbiomasse in Biogasanlagen
·
Extrahierung der Lipidtropfen mit anschließender Veresterung zu Biokraftstoff
Algen sind hochproduktive Organismen,
für deren Zucht keine Anbauflächen für
Nahrungsmittel verwendet werden müssen.
Versiegelte oder altlastenverdächtige Flächen können genauso zur Algenzucht benutzt werden wie Fassaden. Das beigefügte
Foto zeigt ein Pilotprojekt aus Hamburg, wo
ein Mehrparteienhaus mit einer Algenfassade zur Energiegewinnung ausgestattet
wurde. Es verfügt über 129 Algenpaneele
Wikimedia Commons / www.energie-experten.org
(= Photobiokollektoren), in denen Algenbiomasse zur Strom- und Wärmeerzeugung produziert wird.
Gegenüber der Nutzung von Agrarrohstoffen ergeben sich insbesondere zwei Vorteile: zum
einen verfügen Algen unter optimalen Bedingungen über einen zehnfachen Biomassezuwachs und zum anderen können sie abseits von landwirtschaftlichen Nutzflächen
gezüchtet werden.
Um eine Energieversorgung der Zukunft aus Mikroalgen zu etablieren und um das große
Potenzial der unterschiedlichsten Algenarten optimal und wirtschaftlich nutzen zu können, ist
jedoch noch viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit nötig. Die Forschung zur
Algennutzung wird österreichweit im „Netzwerk Algen“ koordiniert. In Oberösterreich
21
beschäftigen sich zum Beispiel die FH OÖ und das Energieinstitut an der JKU Linz mit
Fragen rund um Algen und der Energiegewinnung aus Mikroorganismen.
In Österreich hat sich in Bruck an der Leitha ein Unternehmen zur industriellen Produktion
von Mikroalgen angesiedelt, das auf die Entwicklung, den Bau und den Betrieb von
industriellen Zuchtanlagen spezialisiert ist („hängende Gärten“ von ecoduna). 2017 wird
erweitert und am bestehenden Standort ein neues Werk eröffnet, in dem nicht nur
Algenbiomasse zur Energieerzeugung produziert, sondern auch hochwertiges veganes Öl
erzeugt wird.
2.2. Wärme und Strom aus Biomasse
Biomasse ist ein in Oberösterreich sehr bedeutender und traditionell beliebter erneuerbarer
Energieträger. Wärme aus Biomasse wird auf vielerlei Weise genutzt: zur Raumwärme,
Dampferzeugung und in Industrieöfen. Während der überwiegende Teil der Anlagen in
Einfamilienhäusern steht, werden auch zunehmend größere gewerbliche und öffentliche
Gebäude mit Biomasse beheizt. Mit 43 PJ ist die feste Biomasse (inkl. Abfall) neben der
Wasserkraft, die derzeit wichtigste regional verfügbare Energieform, die gesamte Bioenergie
inkl. flüssiger und gasförmiger Biomasse (etwa aus Biogasanlagen) sowie brennbarer Abfälle
umfasst 60 PJ, vgl. Oberösterreichischer Energiebericht 2015 (Dell G., 2016).
Für die thermische Nutzung von Materialien biogenen Ursprungs kommt eine Vielzahl an
Einsatzstoffen in Frage, wobei im Sinne einer künftigen verstärkten ressourcenschonenden
Kaskadennutzung sich der Schwerpunkt weiter in Richtung Abfälle und Reststoffe
verschieben wird. An dieser Stelle wird angemerkt, dass bereits jetzt mehr als 60 % der Oö.
Bioenergie aus Abfällen bzw. Reststoffen gewonnen wird (siehe Abbildung 6). Ein
oberösterreichisches Spezifikum ist die Verbrennung von Ablaugen aus der Papier und
Zellstoffindustrie, deren Energie immerhin ein Sechstel der gesamten Oö. Bioenergie
ausmacht.
22
Abbildung 6: Bruttoinlandsverbrauch - Oö. Bioenergie 2014 (Quelle: Dell G., 2016: Oberösterreichischer Energiebericht Berichtsjahr 2015)
Oberösterreichische Stärkefelder und Zukunftsperspektiven
·
Die Erzeugung von Biomasseanlagen ist ein bedeutender heimischer Wirtschaftszweig mit bekannten Firmen wie Fröling Heizkessel- und Behälterbau Ges.m.b.H.
(Grieskirchen), Gilles Energie- und Umwelttechnik GmbH & Co KG (Gmunden) und
Solarfocus GmbH (St. Ulrich/Steyr). Eine Herausforderung ist die optimierte
steuerungstechnische Einbindung auch kleinerer Anlagen in komplexe Energieverbünde mit verschiedensten erneuerbaren Energiequellen.
·
In Hinblick auf eine weitgehende Umstellung der Stromerzeugung auf erneuerbare
Energiequellen wird in Zukunft die kombinierte Strom- und Wärmegewinnung
auch
in
Kleinanlagen
immer
bedeutender.
Neben
bereits
bestehenden
Möglichkeiten wie dem Stirlingmotor könnten künftig praktisch wartungsfreie
Peltierelemente, spezielle elektrothermische Wandler, diese Aufgabe erfüllen. Diese
Perspektive wird
Zusammenarbeit
derzeit von
mit
dem
der Johannes Kepler Universität Linz in
öster-reichischen
Kompetenzzentrum
für
Bioenergieforschung erforscht (Energieinstitut an der JKU Linz, 2017).
23
·
Die optimierte Aufbereitung und Nutzung zusätzlicher organischer Rest- und
Abfallstoffe ergibt künftig weitere ressourcenschonende Potenziale zur thermischen
Bioenergienutzung, wofür Forschungen in der IEA Bioenergy Task 32: "Biomasseverbrennung und -mitverbrennung" gefördert werden (BM für Verkehr, Innovation
und Technologie, 2016). Ein anderes Beispiel ist die Erhöhung des Wirkungsgrades
von Biogasanlagen durch Membranfiltration in einem Projekt des UmwelttechnikClusters (Umwelttechnik-Cluster, 2015).
·
In Hinblick auf die laufend verschärften Grenzwerte von Luftschadstoffen
(insbesondere NOx und Feinstaub) ist das Ziel der „Near Zero Emission“
erkennbar. Dies bedeutet sowohl eine Herausforderung für die produzierenden
Betriebe aber auch eine große Chance für neue Absatzmärkte, da aufgrund der
globalen Problematik der Luftverschmutzung und der immer deutlicher werdenden
konkreten gesundheitlichen Auswirkungen etwa von Ultrafeinstäuben mit künftig
noch größeren Absatzchancen für emissionsarme Biomassefeuerungsanlagen zu
rechnen ist (vgl. verschärfte Grenzwerte gemäß Amt der Oö. Landesregierung,
2016 sowie WHO, 2016).
2.3. Biokraftstoffe
Als „Biokraftstoffe“ werden flüssige, aber auch gasförmige Kraftstoffe bezeichnet, die aus
Biomasse hergestellt werden und die als Kraftstoff zum Betrieb von Fahrzeugverbrennungsmotoren bestimmt sind (BM für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und
Wasserwirtschaft, 2016). Ähnlich wie bei der Verbrennung von Biomasse in
Feuerungsanlagen wird der Energiegehalt verwendet, um fossile Energieträger zu
substituieren. Häufig wird zwischen Biokraftstoffe der ersten, zweiten und dritten Generation
unterschieden, wobei die einzelnen Kategorien nicht streng definiert sind.
Während die Biokraftstoffe erster Generation jene Kraftstoffe darstellen, die aus
den Inhaltsstoffen (wie z.B. Öl, Stärke,
Zucker) von nur wenigen Teilen der
Pflanzen produziert werden, werden als
Rohstoff für die zweite Generation die
vollständigen Pflanzen verwendet. Zur
zweiten Generation zählen etwa Bioethanol
aus Zellulose wie z.B. aus Stroh oder
24
Fotolia / Schlierner
Biomass to Liquid (BTL)-Biodiesel z.B. aus Holz. Diese Gruppe ist Gegenstand intensiver
Forschungen. Ein aktuelles Beispiel ist die Erzeugung von Flugtreibstoffen aus Reststoffen
aus der Forstwirtschaft durch die von Washington State University geleiteten Northwest
Advanced Renewables Alliance (NARA). Im November 2016 konnten erste kommerzielle
Flüge mit einem Blend (= Gemisch) des holzbasierten erneuerbaren Treibstoffes
durchgeführt werden (Alaska Airlines, 2016). Biokraftstoffe aus Algen (dritte Generation)
würden Chancen in Hinblick auf eine besonders hohe Effizienz der Umwandlung des
Sonnenlichtes bieten, allerdings ist derzeit noch nicht absehbar ist, ob und wann diese
Kraftstoffe eine Marktreife erlangen werden.
Über den Zeitraum des Kalenderjahres 2015 wurden in Österreich gemessen am
Energieinhalt 8,9 % der Treibstoffe substituiert. Diese Zahl zeigt, dass einerseits die
Substitution durch Biokraftstoffe einen immer höheren Stellenwert in Österreich bekommt
und andererseits auch weiterhin ein großes künftiges Steigerungspotenzial für
Biokraftstoffe besteht. Mengenmäßig trugen hierzu die großtechnisch erzeugten Kraftstoffe
Biodiesel, der aus Pflanzenöl oder Altspeiseöl produziert wird sowie Bioethanol, welches aus
der Vergärung von Getreide(-reststoffen) gewonnen wird einen Großteil bei.
Auch wenn in einer längerfristigen Sicht eine stärkere Elektrifizierung des Verkehrs
wahrscheinlich ist (größere Wirkungsgrade, keine lokalen Emissionen) werden auf
absehbare Zeit flüssige und gasförmige Energieträger unabdingbar für die Mobilität bleiben.
Kraftstoffe auf biogener Basis können künftig dazu beitragen, fossile CO2-Emissionen aus
dem Verkehrsbereich zu verringern und eine höhere lokale Wertschöpfung zu erzielen.
Die vielfältigen internationalen Forschungen zielen darauf ab, die Rohstoffbasis zu
verbreitern, um dem Spannungsfeld "Teller-Trog-Tank" Problematik auszuweichen. Um
Erträge zu maximieren, sollen künftig möglichst viele Anwendungsbereiche (z.B. auch
Flugkraftstoffe) abgedeckt werden.
Oberösterreichische Stärkefelder und Zukunftsperspektiven
·
Im Projekt "OptFuel" des Energieinstitutes an der Johannes Kepler Universität Linz
wird ein neuartiger Prozess zur Verwertung biogener Reststoffe und deren
Umwandlung in verschiedene Energieträger unter Einbindung von Überschussstrom entwickelt werden. Die Kernkomponenten beinhalten H2-Fermentation und
Elektrolyse zur Wasserstoffproduktion, Biogasanlage und Produktaufbereitung zur
Herstellung von Methan sowie eine chemische oder biologische Methanisierung.
Angestrebte Energieträger sind Wasserstoff, Methan, aber auch flüssige Produkte
25
wie Ethanol, Butanol oder organische Säuren. Ziel ist eine kontinuierlich betreibbare Technikumsanlage als Grundlage für eine industrielle Demoanlage (Energieinstitut an der JKU Linz, 2016).
·
Das Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz ist am EU-Projekt
"SUNLIQUID" beteiligt, bei dem Ethanol aus zellulosehältigen Rückständen aus
der
Landwirtschaft
erzeugt
werden
soll.
Geplant
ist
eine
kommerzielle
Produktionsanlage mit einer Kapazität von 60.000 Tonnen pro Jahr (Clariant Produkte, 2016).
·
Neben schon in der näheren Zukunft großtechnisch nutzbaren Verfahren werden
verschiedenste Grundlagenstudien durchgeführt. Ein konkretes Beispiel ist die
Ethanolproduktion durch Cyanobakterien durch die FH Oberösterreich (F.
Pfannerer, et al., 2016).
26
3. Biobased Industries
Die auf biogenen Stoffen basierende Erzeugung von Wärme und Gütern ist seit
Jahrhunderten ein bedeutender Teil der Wirtschaft und Grundlage vieler der modernsten
Betriebe Oberösterreichs. Die vorhandenen speziellen Wirtschafts- und Forschungsstrukturen (wie Industrie- und Gewerbebetriebe im Bereich Holz, Zellstoff, Biowärme,
Forschungsinstitute, Clusteraktivitäten) stellen eine ausgezeichnete Ausgangs-basis dar, um
künftig die Potenziale der Bioökonomie in einem noch höheren Ausmaß nützen zu können.
Entscheidend für eine weitere Forcierung der Biobased Industries ist auch die regionale
Rohstoffbasis. Wie im Kapitel Bioenergie beschrieben, ist diese sowohl in Hinblick auf die
Qualität (Holz, Stroh, Reststoffe) als auch
auf die Quantität umfangreich, aber nicht
unbeschränkt. Besonders wichtig wird daher
in Zukunft die bestmögliche Nutzung der
vorhandenen natürlichen Ressourcen in
Form der Kaskadennutzung sein, an deren
Ende etwa die Verbrennung oder Vergasung und Nutzung des Energiegehaltes in
umweltfreundlichen Anlagen mit maximalem
Wirkungsgrad steht.
Land OÖ / H. Kosina
Im Folgenden sollen ohne Anspruch auf Vollständigkeit einige neuere Entwicklungen sowie
Zukunftstrends der Biobased Industries vorgestellt werden, wobei sowohl überregionale
Trends als auch konkrete Projekte in unserem Bundesland einbezogen werden. Dabei muss
wie auch bei anderen Produkten auf eine langfristige Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu
Produkten aus herkömmlichen fossilen Brennstoffen geachtet werden. Wesentlich mehr
Produktionsarten sind technisch möglich als im Einzelfall auch langfristig ökonomisch
tragbar.
3.1. Ausgangsstoffe
Die für energetische Zwecke hauptsächlich verwendeten Ausgangsmaterialien Holz,
Agrarrohstoffe, organische Reststoffe sowie in bislang geringerem Ausmaß verwendeten
Algen (siehe Kapitel Algen) bilden ebenfalls eine wesentliche Grundlage für die Biobased
Industries, die im folgenden Abschnitt im Detail beschrieben werden. Allerdings müssen im
Gegensatz zu der energetischen Nutzung deutlich spezifischere Qualitätskriterien für eine
27
stoffliche Verwertung eingehalten werden. Während für eine Biomasseheizanlage
verschiedenste Holzarten verwendet werden, ist etwa die Zellstoffherstellung in Lenzing aus
prozesstechnischen Gründen auf Buchenholz beschränkt (Lenzing AG, 2017). Ähnliche
spezifische Kriterien treffen für den Holzbau zu, zum Beispiel in Hinblick auf unterschiedliche
Witterungsbeständigkeiten.
Auf Grund der sehr inhomogenen industriellen Verwendungen sind die für Biobased
Industries verwendeten Materialmengen in Oberösterreich bislang weniger exakt als für die
Energiegewinnung statistisch erfasst. Spezielle Rohstoffe für einzelne Produkte wie Kork und
Milchprotein werden in den einzelnen Teilabschnitten beschrieben.
3.2. Biobasierte Kunststoffe und Komposite
Biobasierte Kunststoffe gehören etwa in Form von
Zelluloid zu den ersten Kunststoffen überhaupt,
wurden allerdings großteils von erdöl- bzw.
erdgasbasierten
Kunststoffen
verdrängt.
Seit
einigen Jahren erstarkt jedoch sowohl international
also auch in Oberösterreich das Interesse an
Biokunststoffen erneut (Klimaaktiv, 2015). Als
Rohstoffe für Kunststoffe auf biologischer Basis
kommen vielfältige Quellen wie Holz (Cellulose),
stärkehaltige Pflanzen wie Mais bis hin zu Algen in
Frage. Aus Grundstoffen tierischen Ursprungs wie
Fotolia / Fotoschlick
Proteinen aus Kuhmilch können etwa Textilfasern erzeugt werden. Komposite aus Kork mit
geringen Mengen an polymerbasierten Bindemitteln ersetzen als "technische Korke"
klassische Kunststoffe auf Erdölbasis, wie bei Schuheinlagen, Griffen für Kinderwägen und
vielen anderen Anwendungen – einem Bereich in dem auch Oberösterreich aktiv ist.
Neben dem Wunsch, die Rohstoffversorgung langfristig auf eine langfristige und erneuerbare
Basis umzustellen, sprechen auch andere ökologische Gründe für eine stärkere Nutzung
von Biokunststoffen:
·
In der Natur freigesetzte Biokunststoffabfälle sind im Allgemeinen leichter biologisch
abbaubar als herkömmliche.
·
28
Monomere der klassischen Kunststoffe (wie Vinylchlorid, Styrol) sind vielfach
gesundheitsschädlich und somit schwieriger in der Kunststoffherstellung zu
handhaben. Auf Grund der milden chemischen Bedingungen, bei denen Monomere
von Biokunststoffen verarbeitet werden und der geringen Toxizität ergeben sich
neben den etablierten Chemieindustrien insbesondere auch Chancen für kleine,
innovative Unternehmen. Aus diesem Grund hat sich im europäischen Umfeld eine
Startup-Szene etabliert. Ein Beispiel ist das französische Startup "Algopack", das
Kunststoffe aus Algen erzeugt (Algopack, 2017).
·
Die aus verschiedenen erdölbasierten Kunststoffprodukten langsam diffundierenden
Weichmacher stehen im Verdacht als hormonähnliche Substanzen schädliche
Auswirkungen auf Menschen und Umwelt aufzuweisen.
Aufgrund der absehbaren Entwicklungen sind Biokunststoffe ("Bioplastics") innerhalb der EU
zu einem Schwerpunkt der Forschungen im Bereich der Werkstoffwissen geworden (European Bioplastics, 2016). Die verwendeten Grundstoffe, die auch als Monomere bezeichnet
werden, sind häufig wesentlich empfindlicher z.B. in Hinblick auf die Temperatur als
erdölbasierte. Daher müssen etwa umfangreiche Grundlagenforschungen betrieben
werden, wie diese Substanzen in einem industriellen Maßstab gereinigt und verarbeitet
werden können (Biobased News, 2016), wofür sich interessante Perspektiven für eine
Zusammenarbeit heimischer Universitäten und andere Forschungseinrichtungen mit
einschlägig tätigen Unternehmen ergeben.
Oberösterreichische Stärkefelder und Zukunftsperspektiven
·
Seit etwa einem Jahrzehnt sind Bio-Kunststoffe einer der Schwerpunkte des
Kunststoff-Clusters (Kunststoff-Cluster, 2017). Ausgehend vom internationalen
Forschungsprojekt „CORNET Biopacking“, das seinen Schwerpunkt auf Verpackungen aus Polymilchsäure (PLA) legte, wurde das Thema seither kontinuierlich
bearbeitet und vertieft. Im Fokus stehen dabei der Wissensaufbau und Know
How-Transfer zu heimischen Klein- und Mittelbetrieben.
·
Aktuelles Forschungsthema beim Kunststoff-Cluster ist etwa der "Newcomer"
unter den Kunststoffverbindungen Polyethylenfuranoat (PEF), der auf Grund seiner
überragenden physikalischen Eigenschaften die PET-Flasche ablösen könnte.
·
Aufgrund der nachhaltigen Produktionsmöglichkeiten und des geringen
Ressourcenverbrauchs wird voraussichtlich die Kombination von Naturstoffen
mit Kunststoffen weiter an Bedeutung gewinnen: Beispiele hierfür sind Naturfaserverstärkte Kunststoffe auf Basis Hanf oder Brennesselfasern sowie die Kombination
Holz-Kunststoff ("wood-plastic composites"), wie dies im Kompetenz-zentrum Holz
forciert wird (Kompetenzzentrum Holz, 2016).
29
3.3. Zellstoff und Papier
Oberösterreich ist durch den
Waldreichtum prädestiniert zur
Papierund
Zellstoffherstellung, die sich im Laufe
der Zeit zu einem wesentlichen Wirtschaftsbereich entwickelte. Ganze Regionen
wurden bzw. werden durch die
bekannten
wie z.B.
Firmen geprägt,
Smurfit Kappa
Smurfit Kappa Nettingsdorfer (Foto: Clemens Bernhard)
Nettingsdorfer, Laakirchen Papier AG, UPM Steyrermühl, Tannpapier (Traun) und die
Lenzing AG. Insgesamt bietet Oberösterreichs Papier- und Zellstoffindustrie
Arbeitsplätze für etwa 5000 Personen. Papier und Zellulosefasern werden schon derzeit in
unzähligen Produkten verwendet, die in großem Umfang fossile Rohstoffe ersetzen.
Beispielsweise werden holzbasierte Zellulosefasern aus Lenzing zur Herstellung von
Bekleidungs- oder Schlaftextilien, Teppichen, Autoteilen, Möbelstoffen, Hygiene- und
Kosmetikprodukten und technischen Textilien verwendet und substituieren damit fossile
Energieträger.
Papier- und Zellstoffprodukte werden in den nächsten Jahrzehnten in einem noch höheren
Ausmaß zum High Tech-Produkt, während manche klassische Anwendungen wie
Druckerpapier vermutlich auf Grund der Digitalisierung in den nächsten Jahrzehnten
mengenmäßig tendenziell stagnieren oder zurückgehen könnten. Andererseits könnten auf
Grund des boomenden Onlinehandels in Zukunft auch Kartonverpackungen stärker als
derzeit nachgefragt werden:.
Oberösterreichische Stärkefelder und Zukunftsperspektiven
·
Die größte technologische Herausforderung wird sein, den nachwachsenden,
aber dennoch begrenzten Rohstoff Holz noch effizienter zu nutzen, etwa den Altpapiereinsatz für Papier und Kartonprodukte noch zu erhöhen (vgl. etwa Papierfabrik Laakirchen in "Die Presse", 2016).
·
Papier wird in den nächsten Jahrzehnten in einem noch höheren Ausmaß zum
High Tech-Produkt: Aufgedruckte Leiterbahnen können Informationen über die
Frische und den Transportweg von Lebensmittelverpackungen liefern, was künftig
30
auch beispielsweise für Arzneimittel, Blutkonserven und Impfstoffe verwendet
werden könnte. Ein anderes Beispiel ist die Entwicklung von fälschungssicherem
Papier, das sich beim Entwerten (etwa von Eintrittskarten) verfärbt.
·
Künftige zusätzliche Anwendungsgebiete von Zellstofffasern könnten sich durch
einerseits eine Erweiterung der chemisch/physikalischen Eigenschaften (vgl. etwa
die Entwicklung der sehr erfolgreichen "Tencel" Faser der Lenzing AG) als auch in
neuartigen Kombination von Faserprodukten mit elektronischen Anwendungen in
Form von "Wearables" ergeben (Spektrum der Wissenschaft 3/2015; Lenzing AG,
2016).
3.4. Holzbau und biogene Dämmstoffe
Über 250 Unternehmen sind Partnerunternehmen des Möbel- & Holzbau-Clusters in Oberösterreich, was die ökonomische aber auch ökologische Bedeutung dieses Wirtschaftszweiges
unterstreicht (Möbel- & Holzbau-Cluster, 2017). Der Baustoff Holz kann wesentlich zur Verringerung des Verbrauches an fossilen Energiequellen beitragen und sogar bereits in die
Atmosphäre freigesetztes Kohlendioxid längerfristig in Gebäuden, Möbeln und Gebrauchsgegenständen speichern. Ein Kubikmeter verbautes Holz bindet etwa eine Tonne des Treibhausgases, bei einem zukünftigen Abbruch kann ein Großteil des Holzes recycelt beziehungsweise energetisch genutzt werden. In den Holzbauten, die im Jahr 2013 in Oberösterreich errichtet wurden, sind etwa 650.000 Tonnen des Treibhausgases CO2 gebunden (ProHolz Oberösterreich, Holzbauanteil in Oberösterreich, 2014).
Auch im Bereich Dämmstoffe spielen biogene Ausgangsmaterialien eine immer größere
Rolle, vgl. den Endbericht der Ressourcen Management Agentur (RMA) über das Aufkommen von Dämmstoffen im Oö. Wohnbau und künftige Anforderungen aus der Sicht der Abfallwirtschaft (RMA, 2012). Als Dämmstoffe werden neben den holzbasierten Ausgangsmaterialien vermehrt Zellulose- und Holzfasern sowie Hanf (z.B. Naporo GmbH, 2017), Schafwolle oder Rohrkolben eingesetzt.
Für eine Forcierung der Bioökonomie werden Holzbaustoffe künftig weitere Anwendungsbereiche einnehmen, die bislang anorganischen Produkten wie Ziegel, Stahl und Beton vorbehalten waren. Dies erkennt man schon jetzt bei dem Bau der ersten Holzhochhäuser (proHolz, 2016), wobei bis zu 80-geschoßige Gebäude angedacht sind. Holz könnte somit vermehrt Baustoff in den wachsenden urbanen Räumen werden.
31
Oberösterreichische Stärkefelder und Zukunftsperspektiven
·
Um neue Anwendungsbereiche von Holz zu erschließen werden in den nächsten
Jahrzehnten intensive Forschungen notwendig sein (z.B. in Richtung mehrgeschoßige Bauten, umweltfreundliche Imprägnierungen und Flammschutz für
erneuerbare Dämmstoffe). Ein Aufsehen erregendes Beispiel ist der Neubau der
Haltestelle Canary Wharf in London, wobei das Dach als Holzkonstruktion durch die
WIEHAG GmbH in Altheim ausgeführt wurde (WIEHAG , 2016).
·
Weitere Chancen werden in der Kombination von verschiedenen Werkstoffen liegen
wie die bereits erwähnten Holz-Kunststoffkomposite oder auch Kombinationen von
Holz, Beton und Metall bei Möbeln (z.B. Beton-Holz-Metall-Kombinationsmöbel in
Projekten des Möbel- und Holzbau-Clusters).
·
Forcierung der Ressourceneffizienz auf allen Ebenen von der Produktion (Industrie
4.0) bis hin zu einer verbesserten Recyclingfähigkeit sowie Optimierung der
Kaskadennutzung. Das Institut für Betriebliche und Regionale Umweltwirtschaft hat
sich im Auftrag der Oö. Zukunftsakademie bereits eingehender mit der
Ressourceneffizienz in Oberösterreich beschäftigt (JKU, 2014).
3.5. Feinchemikalien, Futtermittel und andere Produkte
Verschiedene Feinchemikalien für die chemische Industrie und Produkte wie Futtermittel
können in sogenannten Bioraffinerien aus biogenen Materialien gewonnen werden.
Das
Prinzip
der
Bioraffinerie
ist
vergleichbar mit dem einer Erdölraffinerie,
in der der komplex zusammengesetzte
Rohstoff Erdöl in einzelne Fraktionen oder
Komponenten getrennt wird. Teilweise
werden diese durch chemische Verfahren
in andere, besser absetzbare Verbindungen
umgewandelt. Ein wesentliches Ziel ist die
Substitution des Verbrauches an Erdöl,
wozu möglichst auch die in Bioraffinerien
freigesetzte Energie optimal genützt wird.
32
Fotolia / science photo
Bioraffinerien arbeiten in Oberösterreich schon seit Jahrzehnten erfolgreich, wie jene der
Lenzing AG beweist (Lenzing AG, 2013).
Produkte sind unter anderem Essigsäure für die Lebensmittelindustrie, Furfural (eine
Chemikalie, die unter anderem als Lösungsmittel bei der Schmierölraffination Anwendung
findet), sowie Magnesium-ligninsulfonat zur Herstellung von Feuerfeststeinen.
Oberösterreichische Stärkefelder und Zukunftsperspektiven
·
Sowohl in Oberösterreich als auch überregional werden große Hoffnungen in den
weiteren Ausbau von Bioraffinerien gesetzt (Energieinstitut an der Johannes Kepler
Universität Linz, 2016). Entwicklungen gehen sowohl in Richtung der Verbreiterung
der Rohstoffbasis als auch zu neuen Produkten, siehe beispielsweise die bereits
erwähnte Bioraffinerie in Bruck an der Leitha, in der aus Algen Omega 3 Fettsäuren
produziert werden sollen (Wiener Zeitung, 2016).
·
Oberösterreich
ist durch die vorhandenen biogenen Rohstoffe chemisch-
technischen Betriebe sowie der industrienahen Forschungseinrichtungen in einer
guten Position, Vorreiter bei der Nutzung von Biomasse zu werden.
·
Im Hinblick auf die Komplexität von Bioraffinerien, den chemischen Prozessen bis
hin zu einem wirtschaftlichen Betrieb sollten Forschungen bzw. Pilotprojekte
möglichst in breiten Kooperationen durchgeführt werden. Ein Beispiel ist die
Erzeugung der Itakonsäure aus Holz, die als Grundlage für Gummi, als auch
Farben und Lacke dienen kann und dem als oberösterreichische Institution ua. das
TDZ Ennstal beteiligt ist (M. Sauer, 2015).
33
4. Ausblick und Impulse
4.1. Energieerzeugung
Beim Konzept der Bioökonomie wird primär die Nutzung biogener Ausgangsstoffe als Ersatz
fossiler Energiequellen betrachtet und weniger andere erneuerbare Energieformen wie Windund Wasserkraft, Sonnenenergie und Geothermie. Auch ist die Kaskadennutzung von vornherein nicht unbedingt Voraussetzung einer Bioökonomie, was die Diskussionen um energetische vs. stoffliche Verwertung anheizen kann. Biogene Energieerzeugung in der Kaskade
sollte daher Teil einer „Energiewende“ sein und im Mix der erneuerbaren Energieträger eine
zusätzliche Säule darstellen. Durch das Durchlaufen verschiedener stofflicher Verwertungsprozesse mit sinkendem Anspruch an die Rohstoffqualität und einer finalen energetischen
Nutzung kann die Rohstoffproduktivität und damit die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber fossilen Rohstoffen gesteigert werden (nova-Institut für Ökologie und Innovation (Hrsg.), 2012).
Die naturräumlichen Voraussetzungen und das wissenschaftliche Know-how zur Etablierung
neuer und nachhaltiger biogener Energienutzungsformen sind in Oberösterreich jedenfalls
gegeben.
4.2. Rohstoffbedarf und –verfügbarkeit
Im Hinblick auf den künftig zu erwartenden hohen Bedarf an biogenen Rohstoffen sollten
neben regionalen Rohstoffquellen auch Zugänge zu überregionale Quellen gestärkt werden,
da im Gegenzug in Oberösterreich bioökonomisch hergestellte Produkte auch überregional
vertrieben werden können. Dadurch können Skaleneffekte optimal genützt und die Wirtschaftlichkeit verbessert werden. Unser Bundesland könnte sich auf diese Weise vermehrt
als überregionale Drehscheibe für bioökonomische Produkte und Know How etablieren.
4.3. Forschung und Entwicklung
Die Bioökonomiestrategie der Europäischen Union hat ihren Fokus im Bereich Forschung
und stellt dafür EU-Fördermittel zur Verfügung. 2014 wurde im EU-Rahmenprogramm „Horizon 2020“ ein Schwerpunkt zu „Biobased Industries“ etabliert. Die Ausschreibungsthemen
umfassen unterschiedliche Bereiche der Wertschöpfungskette: von der Primärproduktion,
wie Land -und Forstwirtschaft, über Biotechnologie, chemische Industrie, Zellstoff- und Papierindustrie, Bioraffinerien bis hin zur Vermarktung von biobasierten Werkstoffen (FFG,
2017).
34
Oberösterreich verfügt über breit gefächerte universitäre Einrichtungen und Fachhochschulen, die mit ihrem Know How (Ökoenergie, Logistik, Design, Lebensmitteltechnik, Informatik,
Kunststofftechnik, Chemie etc.) insbesondere durch eine fachübergreifende Zusammenarbeit
wesentliche Beiträge zum Thema leisten können. Darüber hinaus ist eine Vernetzung mit
nationalen Netzwerken (z.B. Bios Science Austria) sinnvoll. Nationale und EUFinanzierungsquellen könnten dadurch verstärkt für Oberösterreich nutzbar gemacht werden. Ein konkretes und aktuelles Beispiel zur überregionalen Vernetzung ist das Interreg
Projekt DanuBioValNet (Interreg, 2017), an dem der Cleantech-Cluster (vormals Umwelttechnik-Cluster) beteiligt ist. Ziel ist die Verbindung von Unternehmen in biobasierten Wertschöpfungsketten über verschiedene Regionen und Branchen hinweg im Sinne eines holistischen, transnationalen Ansatzes. DanuBioValNet beeinhaltet u.a. eine internationale Clusterstrategie für biobasierte Industrien und drei Leuchtturmprojekte beinhaltet sind.
4.4. Produktion und Dienstleistungen
Die Palette möglicher neuer bioökonomischer Produktlinien ist aufgrund neuer technologischer Möglichkeiten und zukunftsträchtiger Verfahren sehr breit: Chemiegrundstoffe, Futtermittel, Energieträger, Kosmetika, Pharmazeutika, Nahrungsmittel, Verbundstoffe, Lacke,
Textilien, konstruktiver Holzbau, Fahrzeugbau etc. Die Frage der Rohstoffverfügbarkeit und
der geeigneten Logistik ist zu klären, auch ist die Wirtschaftlichkeit bei neuen Verfahren
oftmals (noch) nicht gegeben.
Aus wirtschaftlicher Sicht ist insbesondere die Forcierung von Produkten, die auf Grund ihrer
Eigenschaften nicht in direkter Konkurrenz zu (billigen) Produkten aus fossilen Energiequellen stehen (Hochwertige Zellstoffprodukte, High Tech-Papier etc.) zu empfehlen.
Viele neue Produktlinien bedürfen einer branchenübergreifenden Zusammenarbeit. Darüber
hinaus wird es neue für die bioökonomische Logistik und Produktion maßgeschneiderte
Dienstleistungen brauchen.
4.5. Regionalpolitische Relevanz
Bioökonomie kann aufgrund der räumlichen Nähe zwischen Rohstoff und Produktion dem
ländlichen Raum neue Möglichkeiten eröffnen. Aspekte wie Wachstumspotenziale für strukturschwache Regionen, Schaffung neuer qualifizierter Arbeitsplätze, die bioökonomische
Reindustrialisierung ländlicher Regionen und die notwendigen regionalen Potenziale und
Engpassfaktoren (Investitionskraft, Infrastruktur etc.) bedürfen einer spezifischen Analyse
der betroffenen Region (Stichwort „smart specialisation“). Die regional verfügbare Rohstoffbasis entscheidet über die weiteren Wertschöpfungsstufen und -potenziale. Besonders wich-
35
tig erscheint daher die Vernetzung von Primärproduktion mit bioökonomierelevanten Gewerbe- und Industriesektoren.
4.6. Klimatische Auswirkungen
Anhand eines integrierten Optimierungsmodells wurde in der 2016 veröffentlichten Studie
„BioTransform.at – Perspektiven für die Etablierung einer auf inländischen Ressourcen basierenden Bioökonomie in Österreich“ untersucht, ob bzw. wie auf Basis inländischer Biomasse bis 2050 die Transformation zu einer „low-carbon bioeconomy“ in Österreich möglich
ist, was in unterschiedlichen Szenarien, die auch Ernährungsgewohnheiten, Landnutzungsänderungen und Waldbewirtschaftung miteinbeziehen, dargestellt wird. Unter der Voraussetzung, dass der Energieverbrauch drastisch reduziert, die Nutzung anderer erneuerbare
Energieträger stark ausgeweitet und Biomasse effizient eingesetzt wird, ist eine treibhausgasarme Wirtschaftsform bis 2050 in Österreich umsetzbar. Hinzuweisen ist dabei aber auf
den Zielkonflikt Wirtschaftswachstum und Treibhausgasreduktionen, dessen Entschärfung
vorangetrieben werden muss (Österreichische Energieagentur, 2016). Um die heute in
Oberösterreich tatsächlich verwendeten industriellen Verfahren auf eine "low-carbon bioeconomy" umzustellen, ist jedenfalls noch viel Forschungsarbeit und Ausweitung der erneuerbaren Energieproduktion erforderlich, wie das prominente Beispiel der Roheisenherstellung der
voestalpine belegt (Oö. Nachrichten, 2016). Um die derzeit durch Kohle in den Prozess eingebrachte Energiemenge durch Wasserstoff aus klimaneutralen Strom zu ersetzen, wäre die
Leistung von rund 30 Großwasserkraftwerken notwendig, also etwa 50 % des gesamten
derzeitigen österreichischen Stromverbrauchs.
4.7. Gesellschaftliche Akzeptanz
Um Folgekosten und negative Effekte zu vermeiden, sollten bei bioökonomischen Überlegungen etwaige ökologische Auswirkungen Beachtung finden. Ebenso braucht es gezielte
Informationsarbeit und Bewusstseinsbildung, um die gesellschaftliche Akzeptanz sowohl für
das Thema selbst, als auch für konkrete Produkte aufzubauen, um deren Nachfrage zu stärken. Auf mögliche Nutzungskonflikte ist vorbeugend zu achten, weshalb die Kaskadennutzung wesentlicher Bestandteil einer bioökonomischen Ausrichtung sein sollte.
Langfristig gesehen bietet Oberösterreich alle Voraussetzungen, um die sich öffnenden
Chancen bestmöglich nutzen zu können. Eine Ausweitung der biogenen Energieproduktion
ist nach den gegebenen Potenzialen möglich. Ebenso sind durch vertiefende Forschungen
neue biobasierte Produktentwicklungen und Innovationen zu erwarten.
36
Verwendete Quellen
1-2-3 Energieblog, 2016: Leben mit Algen – Grüne Energieerzeugung in der Stadt
http://blog.123energie.de/leben-mit-algen-gruene-energieerzeugung-in-der-stadt/
Agentur für Erneuerbare Energien, 2013: Reststoffe für Bioenergie nutzen. Potenziale, Mobilisierung und Umweltbilanz.- in Renews Spezial Ausgabe 64, Berlin, 46 Seiten
https://www.unendlich-viel-energie.de/media/file/165.64_Renews_Spezial_Reststoffe_
fuer_Bioenergie_nutzen_apr13.pdf
Alaska Airlines, 2016: Forest-powered-flight-heads-to-Washington-D-C
https://newsroom.alaskaair.com/2016-11-14-Forest-powered-flight-heads-to-Washington-D-C
Algenland GmbH: Algen – grünes Gold der Natur
http://www.algenland.de
Algopack, 2017: Startup "Biokunststoff aus Algen"
http://www.algopack.com/
Amt der Oö. Landesregierung, 2014: Der Wald. Das grüne Herz Oberösterreichs.- Direktion
für Landesplanung, wirtschaftliche und ländliche Entwicklung, Linz
http://www.land-oberoesterreich.gv.at/files/publikationen/lfs_wald.pdf
Amt der Oö. Landesregierung, 2007: Energiezukunft 2030 - Die oberösterreichische Energiestrategie, Linz
http://www.land-oberoesterreich.gv.at/files/publikationen/praes_energiezukunft2030.pdf
Amt der Oö. Landesregierung, 2016: Förderung von Biomasseeinzelanlagen im Rahmen der
Landesförderung:
https://www.land-oberoesterreich.gv.at/97453.htm
apa, 2015: Forum Alpbach: Experten suchen Bioökonomie-Strategie
https://science.apa.at/rubrik/politik_und_wirtschaft/Forum_Alpbach_Experten_suchen_Biooe
konomie-Strategie/SCI_20150828_SCI63653414225065890
37
Bertram, H., 2012: Ist eine Null-Abfallgesellschaft erstrebenswert?, in: Thomé-Kozmiensky,
Karl und Goldmann, Daniel (Hrsg.), Recycling und Rohstoffe, Band 5, Neuruppin: TK Verlag
Karl Thomé-Kozmiensky, S. 223-243.
Biobased News, 2016: "Purification of bio-based chemicals on an industrial scale"
http://news.bio-based.eu/purification-of-bio-based-chemicals-on-an-industrial-scale/
Bioökonomierat (D), 2010: Innovation Bioökonomie.- Gutachten des Bioökonomierats 2010,
Berlin, 63 S.
Bioökonomierat (D), 2015: Bioenergiepolitik in Deutschland und gesellschaftliche Herausforderungen.- BÖRMEMO 04, 7 S.
Bioökonomierat (D), 2017:
http://biooekonomierat.de/
BM für Bildung und Forschung (D), 2010: Nationale Forschungsstrategie BioÖkonomie
2030.- Bonn, Berlin, Druck Vogt.
BM für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft: Biokraftstoffbericht 2016
https://www.bmlfuw.gv.at/umwelt/luft-laerm-verkehr/verkehrlaermschutz/alternatkraftstoffe/biokraftstoffbericht.html
BM für Verkehr, Innovation und Technologie, 2009: Die Grüne Bioraffinerie
https://nachhaltigwirtschaften.at/de/fdz/highlights/bioraffinerie/
BM für Verkehr, Innovation und Technologie (Hrsg.), 2014: FTI-Strategie für die biobasierte
Industrie in Österreich.- Wien, 83 S.
BM für Verkehr, Innovation und Technologie, 2016: IEA Forschungskooperation
https://nachhaltigwirtschaften.at/de/iea/technologieprogramme/bioenergie/iea-bioenergytask-32-arbeitsperiode-2016.2018.php
BM für Verkehr, Innovation und Technologie (Hrsg.), 2007: Nachwachsende Rohstoffe für
die chemische Industrie.- korrigierte Fassung, Graz, 127 S.
Bundesforschungszentrum für Wald, 2011: Österreichische Waldinventur 2007-2009.- in
BFW-Praxisinformation 24/2011, 32 S.
38
Bundesregierung (D), 2014: Roadmap Bioraffinerien.- Berlin, 108 S.
Clariant Produkte, 2016: Projekt Sunliquid
www.sunliquid-project-fp7.eu
Dell G., 2016: Oberösterreichischer Energiebericht Berichtsjahr 2015
http://www.land-oberoesterreich.gv.at/files/publikationen/esv_Energiebericht2015.pdf
"Die Presse", 2016: "Heinzel Group investiert 100 Mio. Euro in Papierfabrik Laakirchen"
http://diepresse.com/home/wirtschaft/economist/5067878/Heinzel-Group-investiert-100-Mioin-Papierfabrik-Laakirchen
Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz, 2017: ModiSys Power
http://www.energieinstitut-linz.at/v2/portfolio-item/modisys-power/
Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz, 2016: Bioraffinerien
http://www.energieinstitut-linz.at/v2/disziplinen/bioraffinerie/
Energieinstitut an der Johannes Kepler Universität Linz, 2016: Projekt Optfuel
http://www.energieinstitut-linz.at/v2/portfolio-item/optfuel/
EU Kommission, 2002: Biowissenschaften und Biotechnologie – eine Strategie für Europa.Mitteilung der Kommission an das Europäische Parlament, den Rat, den Wirtschafts- und
Sozialausschuss und den Ausschuss der Regionen, Luxemburg, 56 S.
EU Kommission, 2010: Europa 2020. Eine Strategie für intelligentes, nachhaltiges und integratives Wachstum.- Mitteilung der Kommission, Luxemburg, 40 S.
EU Commission: Lisbon Strategy for Growth and Jobs
http://ec.europa.eu/archives/growthandjobs_2009/
EU Commission, 2012: Innovating for Sustainable Growth. A bioeconomy for Europe.- Luxembourg, Publications Office of the European Union
http://ec.europa.eu/research/bioeconomy/pdf/official-strategy_en.pdf
European Bioplastics, 2016: Bioplastic News
http://www.european-bioplastics.org/
39
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (Hrsg.), 2015: Gesellschaftliche Grundfragen der
Bioökonomie
https://www.ufz.de/export/data/global/67378_DP_7_2015_Pannickeetal2.pdf
Institut für Betriebliche und Regionale Umweltwirtschaft, JKU, 2014: Abbildung der Ressourceneffizienz in Oberösterreich.- Studie im Auftrag der Oö. Zukunftsakademie, 103 S.
Klimaaktiv, 2015: Biomasse in Österreich
http://www.klimaaktiv.at/erneuerbare/nawaro_markt/biomassefluesse.html
Klimaaktiv, 2015: Biokunststoffe in Österreich
http://www.klimaaktiv.at/erneuerbare/nawaro_markt/biokunststoffe/broschuere.html
Kompetenzzentrum Holz GmbH, 2016: Holz-Polymer Verbundwerkstoffe
http://www.wood-kplus.at/de
Kranz-John, Ingo, 2012: Energie-Portal zum Thema "Erneuerbare Energien". Berlin
www.energie-wissen.at
Kunststoff-Cluster der Business Upper Austria - OÖ Wirtschaftsagentur GmbH, 2017: Biokunststoffe im Kunststoffcluster
http://www.kunststoff-cluster.at/themenschwerpunkte/materialentwicklung/biokunststoffe/
Interreg Projekt "DanuBioValNet", 2017
http://www.interreg-danube.eu/approved-projects/danubiovalnet/partners
Möbel- & Holzbau-Cluster, 2017
http://www.m-h-c.at/
Naporo Klima Dämmstoff GmbH, 2017
http://www.naporo.com/
nova-Institut für Ökologie und Innovation (Hrsg.), 2012: Stoffliche Nutzung von Biomasse,
Basisdaten für Deutschland, Europa und die Welt, Hürth, 28 S.
Lenzing AG, 2013: 30 Jahre Bioraffinerie des Holzes
https://www.lenzing.com/press/presseinformationen/2013/detail/article/2013/4/24/30-jahrebioraffinerie-des-holzes.html
40
Lenzing AG, 2016: Faser Tencel
http://www.lenzing-fibers.com/tencel/
Lenzing AG, 2017
http://www.lenzing.com/lenzing-gruppe/fragen-und-antworten-faq.html
Kasimir Nemestóthy, 2015: Die Bedeutung von Holz als erneuerbarer Energieträger.
http://www.waldwissen.net/waldwirtschaft/holz/energie/bfw_holz_energietraeger/index_DE
OECD, 2009: The Bioeconomy to 2030: Designing a Policy Agenda. Paris, OECD Publishing, 322 S.
Oö. Abfallbericht, 2014:
http://www.land-oberoesterreich.gv.at/files/publikationen/Abfallbericht_2014.pdf
Oö. Landeskorrespondenz, 2017: Energie-Leitregion OÖ 2050 – Neue Energiestrategie für
OÖ.- Pressekonferenz am 16. Jänner 2017
https://www.land-oberoesterreich.gv.at/184427.htm
Oö. Nachrichten, 2016: Nur mit Revolution schaffen die Stahlwerke ihr Klimaziel
http://www.nachrichten.at/nachrichten/wirtschaft/Nur-mit-Revolution-schaffen-die-Stahlwerkeihr-Klimaziel;art15,2438010
Österreichischer Biomasse-Verband, 2016: Bioenergie
http://www.biomasseverband.at/bioenergie/
Österreichische Gesellschaft für Europapolitik ÖGFE (Hrsg.), 2015: Von der europäischen
zur österreichischen Bioökonomie-Strategie
http://oegfe.at/wordpress/2015/11/von-der-europaeischen-zur-oesterreichischenbiooekonomie-strategie/
Österreichische Energieagentur (Hrsg.), 2014: Biogene Materialflüsse in Österreich.- Wien,
76 S.
Österreichische Energieagentur (Hrsg.), 2014: Holzströme in Österreich. Energetische Verwendung.- Wien
http://www.klimaaktiv.at/erneuerbare/energieholz/holzstr_oesterr.html
41
Österreichische Energieagentur, 2016: BioTransform.at – Perspektiven für die Etablierung
einer auf inländischen Ressourcen basierenden Bioökonomie in Österreich
https://www.energyagency.at/projekte-forschung/energieklimapolitik/detail/artikel/biotransformat-perspektiven-fuer-die-etablierung-einer-aufinlaendischen-ressourcen-basierenden.html?cHash=c7b2934b89342f8fcd0d99aba200d038
Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG), 2017: Joint Technology Initiative
"Bio-based Industries"
https://www.ffg.at/europa/jti/bbi
Österreichisches Institut für Raumplanung (ÖIR), 2010: REGIO Energy - Regionale Szenarien erneuerbarer Energiepotenziale in den Jahren 2012/2020
http://regioenergy.oir.at
ÖVAF und BIOS Austria (Hrsg.), 2013: Positionspapier Bioökonomie
http://www.oevaf.at/images/pdf/2013_11_13_Herbsttagung/biokonomie-positionspapier.pdf
Pfannerer F., et al., 2016, Agronomy Research, Vol. 4, No. 1, 2016, pp. 174-180: New Constructs for ethanol production via Cyanobacteriea (FH Oberösterreich)
http://research.fh-ooe.at/de/publication/5272
pflanzenforschung.de c/o genius gmbh: Mikroalgen - der Rohstoff der Zukunft?
http://www.pflanzenforschung.de/de/journal/journalbeitrage/mikroalgen-der-rohstoff-derzukunft-1260
Pro-Holz Oberösterreich, Holzbauanteil in Oberösterreich, 2014
http://www.proholzooe.at/fileadmin/proholz.ooe/media/Publikation_Holzbauanteil_OOE_2013.pdf
Pro-Holz, Hochhäuser aus Holz, 2016
http://www.proholz.at/holz-hochhaeuser/
RMA im Auftrag der Oö. Landesregierung, 2012, Aufkommen von Dämmstoffen
im Oö. Wohnbau und künftige Anforderungen aus Sicht der Abfallwirtschaft
http://www.land-oberoesterreich.gv.at/files/publikationen/projekt_ADOSA_Endbericht.pdf
Sauer M., Universität für Bodenkultur, 2015: Biobased Industry
https://nachhaltigwirtschaften.at/resources/fdz_pdf/events/20151116_biobased_industry_slid
es_b01_sauer.pdf?m=1469660842
42
Schriefl, E., 2016: Stakeholderpositionen zur Bioökonomie
https://www.energyagency.at/fileadmin/dam/pdf/projekte/klimapolitik/BioTransform.at_Deliver
able4.1-Stakeholderpositionen.pdf
Spektrum der Wissenschaft, 2015: Mit Algensprit ans Ziel
http://www.spektrum.de/news/energiewende-mit-algen-zu-sauberer-energie/1352317
Spektrum der Wissenschaft 3/2015: Smarte Textilien der Zukunft
http://www.spektrum.de/news/tragbare-elektronik-smarte-textilien-suchen-noch-nach-ihreranwendung/1337971
Travella, S., 2010: European Technology Platforms Conference 2010. Session 5: ETP Clustering and Collaboration
http://ec.europa.eu/invest-in.research/pdf/workshop/travella_h1.pdf
Umweltbundesamt (Hrsg.), 2014: Effiziente Nutzung von Holz: Kaskade versus Verbrennung.- Wien, 122 S.
Umwelttechnik-Cluster der Business Upper Austria - OÖ Wirtschaftsagentur GmbH, 2015:
Projekt Biogas-plus durch Membrantrennung
http://www.umwelttechnik-cluster.at/fileadmin/user_upload/AllgemeineDaten/CRMImport/
Kooperationsprojekte/2538_Projektblatt_Biogas-plus_durch_Membrantrennung.pdf
WIEHAG GmbH, 2016: Holzbau für Großprojekte
http://timberconstruction.wiehag.com/home/presse.html
Wiener Zeitung, 2016: Algen aus dem Glashaus
http://www.wienerzeitung.at/nachrichten/wien/stadtleben/862643_Algen-aus-demGlashaus.html
World Health Organization, 2016: Interaktive Schadstoffkarte
http://maps.who.int/airpollution/
Zimmer Bernhard, 2002: Ökobilanzierung – Bewertungssysteme für Werkstoffe und Produkte
der Zukunft. In: Universität für Bodenkultur: Lignovisionen Band 2 Holz. Rohstoff – Werkstoff
– Energiequelle der Zukunft. Wien 2002, S. 69-78.
43

Download Report