Biomasse

Biomasse kann in der Industrie strukturell, stofflich und energetisch genutzt werden. In allen Nutzungspfaden wird der Bedarf voraussichtlich deutlich zunehmen. Durch die Umstellung und die vermehrte Nutzung von biobasierten, nachhaltigen Produkten wird der Biomasseeinsatz in bestehenden Wirtschaftszweigen mit eher strukturellem Einsatz hoch bleiben, beziehungsweise tendenziell noch zunehmen, wie in der Papier-, Textil- und Baustoffindustrie. Darüber hinaus wird sich die stoffliche Nutzung vor allem in jenen Branchen erhöhen, die Kohlenstoff für ihre Produkte oder in ihren Prozessen benötigen und zur Erreichung von Klimaneutralität den bislang verwendeten fossilen Kohlenstoff durch nachhaltige Alternativen ersetzen müssen (Defossilisierung). Biomasse ist dabei eine wichtige nachhaltige Kohlenstoffquelle, die auch im Rahmen einer CO₂-Wirtschaft und Circular Economy berücksichtigt werden muss. Insbesondere in der chemischen Industrie ist die stoffliche Biomassenutzung ein wichtiger Baustein zur Klimaneutralität, aber auch in metallurgischen Prozessen kann Biomasse u.a. zur Aufkohlung eine wichtige Rolle einnehmen.

Neben dem strukturellen und stofflichen Einsatz ist Biomasse im industriellen Kontext verstärkt zur Bereitstellung von Prozesswärme sinnvoll. Biomasse bietet dabei den Vorteil, Hochtemperatur-Prozesswärme auf entsprechenden Temperaturniveaus (bis zu 500 °C bei der direkten thermischen Nutzung von unbehandelter fester Biomasse oder bis über 1.500 °C bei aufbereiteter Biomasse wie Industriepellets, Biokohlen oder Biomethan) bereitstellen zu können. Der Einsatz in Niedertemperatur-Anwendungen erscheint daher wenig sinnvoll. Die Nutzung für Prozesswärmebedarfe empfiehlt sich insbesondere dann, wenn zusätzlich zur Wärme auch noch Kohlenstoff in den Prozess mit eingebracht werden muss, das heißt sowohl eine thermische als auch eine stoffliche Nutzung – als sogenannte Koppelnutzung – erfolgen kann. Auf diese Weise lässt sich Biomasse besonders effizient einsetzen.

Weitere Informationen finden produzierende Unternehmen in der Roadmap für Wettbewerbsfähigkeit und Klimaschutz zur Regulatorik und möglichen Zertifizierungen sowie Vorgehensweisen in der Infobroschüre Umstellung auf biogene Rohstoffe. 

Bei der Stromproduktion werden zukünftig Windenergie und Photovoltaik den Ton angeben. Dennoch trägt Biomasse durch ihre Speicherbarkeit zum Ausbau der Erneuerbaren Energien bei. So kann zum Beispiel Altholz, also Holz, das im Einklang mit dem Kaskadenprinzip bereits strukturell verwertet wurde, in Biomasseheizkraftwerken nach Bedarf zur Strom- und Wärmeproduktion beitragen. Biomasse wird mit der Konversion der Substrate zunehmend netz- und systemdienlich. So etwa mit der Umwandlung zu Biogas, das in einem Blockheizkraftwerk (BHKW) flexibel zu Strom und Wärme umgesetzt werden kann. Ein anderes Beispiel ist die Aufbereitung von Biogas zu Biomethan und die Einspeisung von Methan ins Gasnetz. In dieser Form kann Biomasse dank der hohen Speicherkapazität des Pipelinenetzes flexibel, überregional und somit bedarfsgerecht genutzt werden.

Im Rahmen einer energetischen Nutzung von Biomasse ist es wichtig, die Biomasse nicht nur systemdienlich, sondern idealerweise im Rahmen geschlossener Kreisläufe zu nutzen. Damit der Kohlenstoff bei der energetischen Anwendung von Biomasse nicht wieder in die Atmosphäre gelangt, kann dieser in Form von CO₂ entweder bei der Aufbereitung von Biogas zu Biomethan abgeschieden und weiterer Verwendung zugeführt oder für die Erreichung von Negativemissionen (BECCU/BECCS) genutzt werden. Die Abscheidung kann ebenso an bereits bestehenden Biomasseheizkraftwerken sinnvoll sein. Mit diesen Technologien, die jedoch noch auf den breiteren Einsatz warten, können dann weitere Wertschöpfungsketten für den Kohlenstoff erschlossen werden.

Flexibilität von Biomasseanlagen

Mit der Flexibilität im Kontext der Strom- und Wärmeproduktion aus Biomasse ist vor allem die flexible, bedarfsgerechte Fahrweise eines BHKW gemeint. Durch die Direktvermarktung, idealerweise als Teil eines virtuellen Kraftwerks, können sie die Netze stabilisieren. Zum Beispiel, wenn auf dem Markt eine hohe Nachfrage nach Strom herrscht und gleichzeitig die volatilen Energiequellen wenig Strom in die Netze einspeisen. So kann Strom aus Biogas zum Beispiel mittels Biogas- und Biomethan-Kraft-Wärme-Kraftwerke vermehrt im Winter produziert werden, wenn der Ertrag aus der Photovoltaik saisonal bedingt geringer ausfällt.

Biomethan zur Speicherung im Gasnetz

Ein anderer Weg, Biomasse systemdienlich zu verwenden, ist die Aufbereitung von Biogas zu Biomethan. Das geschieht entweder dezentral in einzelnen Biogasanlagen oder im Rahmen einer gemeinsamen Aufbereitungsanlage über eine Biogassammelleitung. Dabei werden Begleitgase wie CO₂ entfernt, sodass ein Methangehalt von mindestens 98 Prozent entsteht. Dieses Biomethan kann ins Erdgasnetz eingespeist und dann flexibel, überregional und somit bedarfsgerecht genutzt werden – auch in modernen Gasheizungen.

Neben vielen anderen Anwendungsbereichen eignet sich Biomasse auch zur Wärmeversorgung von Gebäuden. Zur Wärmewende in NRW wird sie jedoch nur nachrangig beitragen. Denn anders als im Industriesektor stehen genügend alternative und effizientere Technologien bereit, die eine klimaneutrale Wärmeversorgung gewährleisten. In einigen Fällen – zum Beispiel in schwer sanierbaren oder nicht ans Wärmenetz anschließbaren Gebäuden – kann eine Biomasseheizung dennoch oft unverzichtbar bleiben. In diesen Fällen ist eine effiziente Nutzung von besonderer Bedeutung: Diese kann zum Beispiel in Form von automatisch beschickten, dem Bedarf entsprechend dimensionierten und mit ausreichender Feinstaubfiltertechnik versehenen Pelletkesseln gewährleistet werden. Und auch zur Stabilisierung der Stromversorgung für Wärmepumpen oder zur Spitzenlastdeckung in Wärmenetzen kann Biomasse beitragen (siehe Biomasse im Energiesystem).

Die Nutzung von Biokraftstoffen für verschiedene Formen der Mobilität birgt Vor- und Nachteile: Einerseits kann mit ihnen eine Defossilisierung des Verkehrs ohne große Umstellungen der Infrastruktur erreicht werden – andererseits stehen dem sowohl der hohe Flächenbedarf für den Biomasseanbau als auch der niedrige Wirkungsgrad der Kraftstoffe entgegen.

Biokraftstoffe können zwar auf die Treibhausgasminderungs-Quote, die jeder Inverkehrbringer von fossilen Kraftstoffen, wie etwa Mineralölkonzerne, erfüllen muss, angerechnet werden. Gleichzeitig dürfen sie aktuell aber nur 4,4 Prozent (Stand 2023) daran ausmachen. Allein um diesen recht geringen Anteil fossilen Kraftstoffs in Deutschland zu ersetzen, braucht es große Anbauflächen für Nahrungs- und Futtermittelpflanzen im In- und Ausland: Zusammengenommen rund ein Fünftel der deutschen Ackerfläche. Daher ist die Zukunft dieser Kraftstoffe politisch stark umstritten. Um diese sogenannte Tank-Teller-Diskussion zu vermeiden, sollten ausschließlich biologische Reststoffe zur Kraftstoffgewinnung genutzt werden. Deren Potenzial ist jedoch begrenzt und der Einsatz steht dadurch in Nutzungskonkurrenz zu anderen Sektoren. Generell ist es daher empfehlenswert, sowohl biogene als auch strombasierte synthetische Kraftstoffe dort einzusetzen, wo es mittelfristig keine oder kaum Optionen zur Elektrifizierung gibt, wie im Flug- oder Schiffsverkehr. Insbesondere für den Individualverkehr sind elektrische Antriebe die aussichtsreichste Lösung.