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Die natürliche Speicherung von Kohlendioxid in Form von Biomasse und Bodenablagerungen gilt als ein wichtiges Werkzeug auf dem Weg zur Klimaneutralität. Eine besondere Bedeutung kommt dabei Feuchtgebieten zu, wie jetzt eine Studie im Wissenschaftsjournal „Science“ dokumentiert: Demnach speichern Feuchtgebiete pro Quadratmeter fünfmal mehr Kohlenstoff als Wälder und sogar 500-mal mehr als Ozeane. Das internationale Team, zu dem die Universität Greifswald gehört, kommt zu dem Ergebnis, dass in Mooren, Salzwiesen, Mangrovenwäldern und Seegraswiesen rund ein Fünftel allen Kohlenstoffs der weltweiten Ökosysteme gebunden ist – obwohl diese Feuchtgebiete nur ein Hundertstel der Erdoberfläche ausmachen.

Pflanzenreste werden nur langsam abgebaut

Ursächlich dafür scheint das enge Wechselspiel zwischen Pflanzen und Böden zu sein, das sich sowohl bei Hochmooren als auch bei Niedermooren findet. Auf Hochmooren beispielsweise wachsen Torfmoose – eine Kombination, die viel Regenwasser speichert und so das Mooswachstum begünstigt. Sterben Moospflanzen ab, sinken sie in eine bis zu zehn Meter tief mit Wasser gesättigte Schicht, in der die toten Pflanzenkomponenten kaum abgebaut werden. Ohne diese Wassersättigung würde der Kohlenstoff der Pflanzenreste in Form von Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt. So jedoch bleibt er lange Zeit gespeichert.

Ähnliches gilt für Niedermoore. Die Wurzelmatten der dortigen Pflanzen halten abgestorbene Pflanzenteile fest und verwenden diese als Nährstoffquelle, um besser wachsen zu können. Auch hier verweilen die Pflanzenreste und mit ihnen der Kohlenstoff lange in einer dicken, nassen Erdschicht, ohne dass viel Kohlenstoff als CO₂ in die Atmosphäre gelangt.

Jährlich zerstört der Mensch 1% der Feuchtökosysteme

„Unsere Studie zeigt, dass Moore mengenmäßig – nach den Ozeanen, aber auf viel geringerer Fläche – die wichtigsten Kohlenstoff speichernden Ökosysteme der Welt sind“, resümiert Hans Joosten, Moorkundler an der Universität Greifswald. Deshalb sei es entscheidend, die noch gut erhaltenen Moore streng zu schützen und die entwässerten, degradierten Moore möglichst schnell wiederzuvernässen und zu restaurieren. Diesbezüglich zeigt sich Joosten optimistisch: „Die gute Nachricht ist, dass wir immer besser wissen, wie wir das großflächig machen sollen.“ Bislang jedoch zerstören menschliche Eingriffe wie Entwässerung, Urbarmachung und Umweltverschmutzung jährlich etwa ein Prozent der weltweiten Feuchtökosysteme und verursachen so rund fünf Prozent aller CO₂-Emissionen.

The natural storage of carbon dioxide in the form of biomass and soil deposits is considered an important tool on the road to climate neutrality. Wetlands are particularly important in this respect, as documented in a study published in the scientific journal Science: According to the study, wetlands store five times more carbon per square meter than forests and even 500 times more than oceans. The international team, which includes the University of Greifswald, concludes that around one fifth of all carbon in the world's ecosystems is bound up in bogs, salt marshes, mangrove forests and seagrass beds - even though these wetlands only cover one hundredth of the earth's surface.

Pflanzenreste werden nur langsam abgebaut

The reason for this seems to be the close interplay between plants and soils, which is found in both raised bogs and fens. For example, peat mosses grow on raised bogs - a combination that stores a lot of rainwater and thus favors moss growth. When moss plants die, they sink into a layer saturated with water up to ten meters deep, where the dead plant components are hardly broken down. Without this water saturation, the carbon in the plant remains would be released into the atmosphere in the form of carbon dioxide. This way, however, it remains stored for a long time.

The situation is similar for fens: The root mats of the plants hold on to dead plant parts and use them as a source of nutrients to grow better. Here, too, the plant remains and with them the carbon linger for a long time in a thick, wet layer of earth without much carbon being released into the atmosphere as CO_2.

Humans destroy 1% of wetland ecosystems annually

"Our study shows that in terms of quantity - after the oceans, but on a much smaller area - peatlands are the most important carbon-storing ecosystems in the world," sums up Hans Joosten, a peatland researcher at the University of Greifswald. For this reason, he says, it is crucial to strictly protect the moors that are still in good condition and to rewet and renaturalize the drained, degraded moors as quickly as possible. In this regard, Joosten is optimistic: "The good news is that we're getting better at knowing how to do this on a large scale." Yet currently, human interventions such as drainage, reclamation and pollution destroy about one percent of the world's wetland ecosystems each year, accounting for about five percent of all CO2 emissions.

Was ist Bioökonomie? In welchen Branchen ist biobasiertes Wirtschaften hierzulande bereits Realität? Und wie unterstützt die Bundesregierung diese Strategie für ein nachhaltiges Wirtschaftswachstum?

Diese Fragen beantwortet die BMBF/BMEL-Broschüre „Bioökonomie in Deutschland“. Erstmals ist das umfassende Überblickswerk im Jahr 2014 erschienen. Seitdem ist auf nationaler und internationaler Ebene viel passiert. Daher hat das Redaktionsteam der vom BMBF initiierten Informationsplattform bioökonomie.de die Publikation grundlegend überarbeitet und aktualisiert. Verantwortlich für die redaktionelle Überarbeitung war Philipp Graf, als weitere Autoren wirkten Beatrix Boldt und Björn Lohmann mit. Die Illustrationen stammen von Florian Sänger.

Forschungsförderung von zwei Bundesministerien im Fokus

Als Besonderheit wird die neue Broschüre wie bereits der Vorgänger von zwei Bundesministerien herausgegeben: dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und dem Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). Beide Ministerien sind federführend bei der Umsetzung der Nationalen Bioökonomiestrategie. Bei der Erstellung der Broschüre wurde das Team von bioökonomie.de vom Projektträger Jülich (PtJ) und der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) unterstützt.

Kein Wunder, dass für den Gesamtüberblick eine Menge Stoff zusammengekommen ist: Die 90-seitige Publikation im DINA4-Format geht in sieben Kapiteln auf wichtige Aspekte der Bioökonomie ein – darunter sind neben einer Einführung ins Thema auch Schlaglichter auf das Thema nachhaltige Entwicklung, auf die Rohstoffquellen der Bioökonomie sowie das Konzept der kreislaufbasierten Bioproduktion. Zudem sind dem gesellschaftlichen Dialog und dem Thema Karriere in der Bioökonomie eigene Kapitel gewidmet.

Mit dem Trend zur pflanzlichen Ernährung gewinnt eine Nahrungspflanze an Bedeutung, die Jahrzehnte vergessen schien: die Ackerbohne. Bundesweit hat sich die Anbaufläche seit 2010 fast verzehnfacht und erreichte 2020 nach Angaben des Statistischen Bundesamtes mit rund 56.500 Hektar einen neuen Rekordwert. Im Rahmen der Konzernstrategie 2026 PLUS will nun die Südzucker-Tochter Beneo ihre Anbauflächen für Ackerbohnen deutlich ausdehnen.

Proteinportfolio um Ackerbohne erweitert

Aus regional angebauten Ackerbohnen sollen künftig Proteine für die Nahrungs- und Futtermittelindustrie hergestellt werden, wie Beneo in einer Pressemitteilung verkündet. Damit will das auf funktionelle Lebensmittelzutaten spezialisierte Unternehmen sein Portfolio an pflanzlichen Proteinen erweitern, das bisher auf Weizen und Reis basiert. Mittelfristig ist dafür sogar der Bau einer eigenen Anlage zur Gewinnung der Proteine aus der Ackerbohne am Standort in Offstein geplant. Die Kosten sollen rund 50 Mio. Euro betragen.

Neue Anlage am Standort Offstein geplant

Damit Kunden bereits kurzfristig von den Proteinen der Hülsenfrucht profitieren, werde diese bis zur Fertigstellung der neuen Proteinfabrik in Offstein auf bereits bestehenden Anlagen verarbeitet. Neue Anbauflächen für Ackerbohnen sollen bereits im kommenden Jahr dazukommen und so auf mehrere Tausend Hektar gesteigert werden. Auf der Suche nach geeigneten Anbauflächen will Südzucker in den kommenden Monaten in den Regionen Wetterau und Kassel mit Landwirten und Landwirtinnen Gespräche führen.

Beitrag zum Klimaschutz

Mit dem Proteinkonzentrat aus der Ackerbohne bedient Beneo eigenen Angaben zufolge „nicht nur den Trend zu einer pflanzenbasierten Ernährung, sondern leistet auch einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz“. Mit einem Proteinanteil von 30% ist die Ackerbohne nicht nur ein begehrter Rohstoff für die Herstellung von Fleisch- und Milchersatzprodukten. Auch der Stärkeanteil ist für die Lebensmittel- und Futtermittelbranche gleichermaßen interessant. Da Leguminosen von Natur aus in der Luft vorhandenen Stickstoff zur natürlichen Nährstoffversorgung nutzen, kann die Landwirtschaft damit auch Düngemittel einsparen und so Böden nachhaltiger bewirtschaften.

With the trend toward plant-based nutrition, a food crop that seemed forgotten for decades is gaining in importance: the field bean. Nationwide, the area under cultivation has increased almost tenfold since 2010 and reached a new record level of around 56,500 hectares in 2020, according to the Federal Statistical Office. As part of the group's 2026 PLUS strategy, Südzucker subsidiary Beneo now wants to significantly expand its acreage under field beans.

Protein portfolio expanded to include field bean

In the future, regionally grown field beans will be used to produce proteins for the food and animal feed industries, Beneo announced in a press release. In this way, the company, which specializes in functional food ingredients, intends to expand its portfolio of vegetable proteins, which has so far been based on wheat and rice. In the medium term, the company even plans to build its own plant for extracting the proteins from the field bean at its Offstein site. The costs are expected to amount to around 50 million euros.

New plant planned in Offstein

To enable customers to benefit from the legume's protein in the short term, it will be processed at existing facilities until the new protein factory in Offstein is completed. New areas for growing field beans are to be added as early as next year, bringing the total to several thousand hectares. Südzucker plans to hold talks with farmers in the Wetterau and Kassel regions in the coming months in search of suitable cultivation areas.

Contribution to climate protection

With the protein concentrate from the field bean, Beneo says it is "not only serving the trend towards a plant-based diet, but also making an important contribution to climate protection". With a protein content of 30%, the field bean is not only a sought-after raw material for the production of meat and milk substitute products. The starch content is also of equal interest to the food and animal feed industries. Since legumes naturally use nitrogen present in the air to supply nutrients naturally, agriculture can also use them to save on fertilizers and thus manage soils more sustainably.

Noch bis vor kurzem hat sich kaum jemand für Wasserlinsen interessiert. Doch die grünen Schwimmpflanzen, im Volksmund auch Entengrütze genannt, haben erstaunliche Eigenschaften: Sie sind nicht nur reich an Nährstoffen wie Proteinen und damit für die Lebensmittel- und Futtermittelindustrie interessant. Sie vermehren sich zudem sehr schnell und können auch auf Schmutz- und Abwässern hervorragend gedeihen. Damit sind Wasserlinsen – ähnlich wie Algen – zu einem interessanten Kandidaten für die Bioökonomie und für Forschende geworden. Das Potenzial der lang unterschätzten Teichpflanze will nun ein Konsortium im Forschungsprojekt ReWali untersuchen.

Nährstoffe aus Schlabberwasser recyceln

Die Kreislaufwirtschaft in der Landwirtschaft durch den Einsatz der Wasserlinse neu zu denken, ist erklärtes Ziel des Projektes, an dem Partner aus Forschung und Wirtschaft beteiligt sind. Der Vorteil: Wasserlinsen können innerhalb kurzer Zeit dem Wasser Nährstoffe wie Nitrat und Phosphor entziehen und binden. Die Biomasse soll im Projekt als proteinreiches Futtermittel eingesetzt werden. So kann die Linse direkt vor Ort wieder genutzt und die Nährstoffe können somit „recycelt“ werden.

Entengrütze als Futtermittel nutzen

Das Projekt soll nun klären, ob durch den Anbau von Wasserlinsen der Nährstoffeintrag in Gewässern tatsächlich reduziert werden kann und die Pflanze zur Produktion von Futtermitteln geeignet ist. Dafür soll die Pflanze auf „Schlabberwasser“ aus der Gänsehaltung angebaut und dann direkt als Gänsefutter wiedergenutzt werden.

Einfluss auf Fleischqualität wird geprüft

Das technische Know-how für den Anbau der Wasserlinsen liefert die Firma NOVAgreen Projektmanagement GmbH aus Vechta-Langförden. Auf einem Gänsehof in Bakum soll die Wasserlinse schließlich angebaut und direkt an die Tiere verfüttert werden. Forschende der Universität Göttingen werden untersuchen, welchen Einfluss die Fütterung der Gänse mit Wasserlinsen auf die Fleischqualität hat und ob Entengrütze auch als Fischfutter für Forellen geeignet ist. Außerdem wird erprobt, wie das neuartige Tierfutter aus Wasserlinsen gelagert und in Mischrationen eingesetzt werden kann.

Das Vorhaben wird vom Verbund Transformationsforschung agrar Niedersachsen (trafo:agrar) bei der Universität Vechta koordiniert und über drei Jahre mit rund 500.000 € von den Europäischen Innovationspartnerschaften für Landwirtschaftliche Produktivität und Nachhaltigkeit gefördert.

Der Markt für Fleischersatzprodukte ist klein, wächst jedoch rasant. Mikrobiellem Protein als Alternative zu Rindfleisch könnte dabei eine besondere Bedeutung zukommen, berichten nun Forschende des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung im Wissenschaftsjournal „Nature“. Würde bis 2050 ein Fünftel des Rindfleischkonsums auf diese Weise ersetzt, würde das die Entwaldung gegenüber einem Weiter-so-Szenario halbieren, hat das Forschungsteam errechnet. Mikrobielles Protein ist bereits marktreif und beispielsweise in der Schweiz und Großbritannien im Supermarkt erhältlich.

Mikrobielles Protein benötigt weniger landwirtschaftliche Fläche

„Die Produktion und der Konsum von Nahrungsmitteln machen ein Drittel der weltweiten Treibhausgasemissionen aus, wobei die Produktion von Rindfleisch die größte Einzelquelle ist“, erläutert Florian Humpenöder, Forscher am PIK und Hauptautor der Studie. Zum einen werden für die Viehhaltung und deren Futtermittelanbau Kohlenstoff speichernde Wälder gerodet, zum anderen entstehen Treibhausgasemissionen durch die Wiederkäuer und durch Düngemittel. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Herstellung von mikrobiellem Protein viel weniger landwirtschaftliche Fläche erfordert als die gleiche Menge Protein aus Fleisch – sogar, wenn man den Anbau des Zuckers einrechnet, den die Mikroben benötigen“, ergänzt PIK-Forscherin Isabelle Weindl.

Steigende Lust auf Fleischprodukte bedienen

Die Zukunftsszenarien, die das Forschungsteam in seiner Analyse untersucht hat, reichen bis zum Jahr 2050. Parameter der Simulation sind das künftige Bevölkerungswachstum, die Nahrungsmittelnachfrage, die Ernährungsgewohnheiten und die Dynamiken der Landnutzung und der Landwirtschaft. Dabei gehen die Fachleute davon aus, dass eine wachsende Weltbevölkerung einen wachsenden Appetit auf Fleischprodukte haben wird.

Etablierte und sichere Technologie

Gegenüber pflanzlichen Fleischersatzprodukten und In-vitro-Fleisch halten die Forschenden mikrobielles Protein für die bessere Option: Es kommt dem Geschmack und dem Mundgefühl von Fleisch näher als die meisten heutigen pflanzlichen Proteinprodukte, und es ist deutlich günstiger herzustellen als In-vitro-Fleisch. Außerdem ist die Technologie seit den 1980er-Jahren etabliert und die erste mikrobielle Fleischalternative in den USA sogar seit 2002 als sicheres Lebensmittel zugelassen. Die Herstellung des Proteins erfolgt durch Pilzkulturen, die sich von Zucker ernähren, und ähnelt dabei den Verfahren zur Produktion von Bier oder Brot.

The market for meat substitutes may still be small, but it is growing rapidly. Microbial protein could play a particularly important role as an alternative to beef, researchers from the Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK) report in the scientific journal Nature. If one-fifth of beef consumption were replaced in this way by 2050, this would halve deforestation compared to a business-as-usual scenario, the research team estimates. Microbial protein is ready for the market and is available in supermarkets in Switzerland and Great Britain, for example.

Microbial protein requires less agricultural land

"Food production and consumption account for one third of global greenhouse gas emissions, with beef production being the single largest source," explains Florian Humpenöder, a researcher at PIK and lead author of the study. This is because, on the one hand, carbon-storing forests are cleared for cattle farming and their feed crops, and on the other hand, greenhouse gas emissions are generated by ruminants and fertilizers. "Our results show that the production of microbial protein requires much less agricultural land than the same amount of protein from meat - even when you include the cultivation of the sugar that the microbes need," adds PIK researcher Isabelle Weindl.

Serve increasing desire for meat products

The future scenarios examined by the research team in its analysis extend to the year 2050. The parameters of the simulation are future population growth, food demand, dietary habits and the dynamics of land use and agriculture. Here, the experts assume that a growing world population will have a growing appetite for meat products.

Established and safe technology

Compared to plant-based meat substitutes and in vitro meat, the researchers believe microbial protein is a better option: It comes closer to the taste and mouthfeel of meat than most of today's plant-based protein products, and it is significantly cheaper to produce than in vitro meat. Moreover, the technology has been established since the 1980s, and the first microbial meat alternative has even been approved as a safe food in the U.S. since 2002. The protein is produced by fungal cultures that feed on sugar, and is similar to the processes used to produce beer or bread.

Modernes Recycling beginnt auf dem Friedhof. Das jedenfalls könnte das Forschungsteam der Universität Leipzig behaupten, das nun eine neue Methode vorgestellt hat, um den Kunststoff PET wiederzuverwerten. PET ist ein wichtiges Verpackungsmaterial, unter anderem für Obst und Getränke, das bislang vor allem thermisch recycelt wird – ein Prozess, der viel Energie kostet und die Qualität des Materials mit jeder Wiederverwertung verschlechtert. Im Fachjournal „ChemSusChem“ stellen die Forschenden nun eine biologische Alternative vor.

Enzym in Laubkompost entdeckt

Schon länger ist bekannt, dass es Bakterien gibt, die bestimmte Kunststoffe als Nahrung verwenden können und diese so in deren Bestandteile zerlegen. Im Laubkompost des Leipziger Südfriedhofs hat das Forschungsteam dazu Proben genommen und die Mikroorganismen darin analysiert. Siebenmal wurden die Fachleute fündig und trafen Mikroorganismen mit Enzymen, die den Kunststoff PET zersetzen können.

Doppelt so schnell wie bestes Alternativenzym

Am beeindruckendsten zeigte sich ein Enzym, das das Forschungsteam auf den Namen PHL7 taufte. Innerhalb von 16 Stunden zersetzt es PET zu 90 %. Eine Kunststoffschale, wie der Handel sie beim Verkauf von Weintrauben nutzt, war nach weniger als 24 Stunden vollständig abgebaut. Damit arbeitet das Enzym doppelt so schnell, wie das beste zuvor bekannte Enzym, das PET verdauen kann. Diese Fähigkeit verdankt es einer einzigen Aminosäure, die anders ist als bei den übrigen Enzymen, von denen die Forschenden wissen, dass diese PET zersetzen können.

Hochwertiges, schnelles und nachhaltiges Recycling

Ein weiterer Vorteil von PHL7 besteht darin, dass es PET in Terephthalsäure und Ethylenglycol abbaut. Beide Stoffe dienen als Ausgangsmaterial für die PET-Herstellung. PHL7 sollte somit ein hochwertiges und schnelles Recycling des wichtigen Kunststoffes ermöglichen. „Das in Leipzig entdeckte Enzym kann einen wichtigen Beitrag bei der Etablierung von alternativen energiesparenden Plastikrecyclingverfahren leisten“, resümiert Wolfgang Zimmermann von der Universität Leipzig. Bislang ist dieses Verfahren jedoch nur im Labor erprobt. Das internationale Forschungsteam sucht deshalb jetzt nach Industriepartnern für die weitere Prozessentwicklung. In den kommenden drei Jahren soll ein Prototyp entstehen. In dieser Zeit will das Team das Verfahren außerdem weiterentwickeln, damit es nicht nur auf amorphes PET wie in Obstverpackungen, sondern auch auf gestrecktes PET wie in Getränkeflaschen anwendbar ist.

Auf über einem Fünftel der Ackerflächen in Deutschland werden Energiepflanzen wie Raps und Mais angebaut. Damit konkurrieren diese mit der Lebensmittelproduktion um kostbare landwirtschaftliche Flächen. Eine ressourceneffiziente Doppelnutzung von Ackerböden verspricht die Agri-Photovoltaik (Agri-PV). Mit der gleichzeitigen Nutzung von Feldern zum Anbau von Nahrungspflanzen sowie zur Stromerzeugung ergeben sich zudem neue Einkommensquellen für Landwirtinnen und Landwirte. Das Konzept der Agri-Photovoltaik mit einem Schwerpunkt auf Kern- und Beerenobst wird nun im Forschungsprojekt „Modellregion Agri-Photovoltaik für Baden-Württemberg“ erprobt.

Obst und Strom gleichzeitig ernten

An insgesamt fünf Standorten in Bavendorf, Heuchlingen, Karlsruhe, Kressbronn und Oberkirch-Nußbach sollen Forschungs- und Demonstrationsanlagen mit einer Gesamt-Nennleistung von bis zu 1.700 Kilowatt erbaut und der gleichzeitige Anbau von Äpfeln und Beeren getestet werden. Das Vorhaben wird bis 2024 mit rund 2,5 Mio. Euro von den Landesministerien für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft sowie für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz gefördert. Daran beteiligt sind das Kompetenzzentrum Obstbau Bodensee (KOB), das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE sowie weitere elf Projektpartner.

Modellregion für Agri-Photovoltaik

„In der Agri-Photovoltaik liegt eine Riesenchance für die Landwirtschaft, für die Nachhaltigkeit und für die Energieversorgung. Mit der Modellregion Agri-Photovoltaik Baden-Württemberg wollen wir zeigen, wie doppelt ernten geht – hier zum Beispiel Sonnenenergie und Äpfel“, sagte Ministerpräsident Kretschmann bei der Eröffnung der Agri-PV-Anlage auf dem Obsthof Bernhard in Kressbronn.

Auf der Kressbronner Obstanlage von Landwirt Hubert Bernhard wurde eine Fläche von etwa 0,4 Hektar mit Solarmodulen mit einer Nennleistung von rund 250 Kilowatt überdacht. „Wir erzeugen schon seit 2010 auf den Dächern unserer Wirtschaftsgebäude Sonnenstrom und fragten uns: Könnten wir auch mit den Hagelnetzen über unseren Obstanlagen Strom produzieren? Das Resultat ist die erste Agri-PV-Anlage über einer bestehenden Obstanlage“, erklärt Bernhard.

Pflanzenwachstum unter Solarpanelen beobachten

Auf der Anlage in Kressbronn wollen Forschende vom Fraunhofer ISE und dem Kompetenzzentrum Obstbau Bodensee das Pflanzenwachstum unter den Solarpanelen im Detail untersuchen. „Dazu zählen neben der Untersuchung der Effekte variierender Beschattung auf Wachstum und Ökophysiologie der Äpfel auch Forschungsaktivitäten zu den Auswirkungen des Pflanzenschutzmitteleinsatzes auf die PV-Module“, erklärt Oliver Hörnle, Projektleiter am Fraunhofer ISE.

Pilotanlagen wurden maßgescheidert

Die Pilotanlagen wurden für alle Standorte und unter Berücksichtigung der verschiedenen Obst- und Beeren-Kulturen maßgeschneidert, um die Machbarkeit verschiedener Anwendungen und Technologien zu untersuchen und Auslegungsvarianten zu erforschen. Beim Bau der Agri-PV- Anlagen konnte das Team bereits auf Erfahrungen beim Bau einer vergleichbaren Anlage für den Obstanbau in Rheinland-Pfalz zurückgreifen. „Für uns ist die Agri-PV ein weiterer wichtiger Baustein zur nachhaltigen Obstproduktion am Bodensee: eine geschützte und dadurch sichere und qualitativ hochwertige Apfelproduktion mit zusätzlicher Solarstromproduktion“, so Ulrich Mayr, stellvertretender Geschäftsführer des KOB.

Energy crops such as rapeseed and corn are grown on more than one-fifth of the arable land in Germany. This means that they compete with food production for valuable agricultural land. Agri-photovoltaics (Agri-PV) promises a resource-efficient dual use of arable land. The simultaneous use of fields for the cultivation of food crops and for the generation of electricity also opens up new sources of income for farmers. The concept of agri-photovoltaics with a focus on pome and soft fruit is now being tested in the research project „Modellregion Agri-Photovoltaik für Baden-Württemberg“.

Harvest fruit and power at once

Research and demonstration facilities with a total rated output of up to 1,700 kilowatts are to be built at a total of five sites in Bavendorf, Heuchlingen, Karlsruhe, Kressbronn and Oberkirch-Nußbach, and the simultaneous cultivation of apples and berries is to be tested. The project is being funded until 2024 with around 2.5 million euros from the state ministries for the environment, climate and energy and for food, rural areas and consumer protection. The project involves the Kompetenzzentrum Obstbau Bodensee (KOB), the Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE and eleven other project partners.

Model region for agri-photovoltaics

"In agri-photovoltaics lies a huge opportunity for agriculture, for sustainability and for energy supply. With the Agri-Photovoltaic Model Region Baden-Wuerttemberg, we want to show how double harvesting works - here, for example, solar energy and apples," said Minister President Kretschmann at the opening of the Agri-PV system on the Bernhard fruit farm in Kressbronn.

On the Kressbronn orchard of farmer Hubert Bernhard, an area of about 0.4 hectares was covered with solar modules with a nominal output of about 250 kilowatts. "We have already been generating solar power on the roofs of our farm buildings since 2010, so we wondered if we could also use the hail nets above our orchards to produce electricity. The result is the first agri-PV system over an existing orchard," Bernhard explains.

Observe plant growth under solar panels

At the plant in Kressbronn, researchers from Fraunhofer ISE and the Kompetenzzentrum Obstbau Bodensee want to study plant growth under the solar panels in detail. "In addition to investigating the effects of varying shading on the growth and ecophysiology of the apples, this also includes research activities on the effects of pesticide use on the PV modules," explains Oliver Hörnle, project manager at Fraunhofer ISE.

Pilot plants have been customized

The pilot plants were customized for all locations and taking into account the different fruit and berry crops in order to investigate the feasibility of different applications and technologies and to explore design variants. In building the Agri-PV plants, the team was already able to draw on experience gained in building a comparable plant for fruit cultivation in Rhineland-Palatinate. "For us, the Agri-PV is another important building block for sustainable fruit production at Lake Constance: protected and thus safe, high-quality apple production with additional solar power production," says Ulrich Mayr, deputy managing director of KOB.

Die Förderung des wissenschaftlichen sowie unternehmerischen Nachwuchses steht im Zentrum des BMBF-Konzeptes „Nachwuchsförderung für eine nachhaltige Bioökonomie“, das mit der in der Bioökonomiestrategie verankerten Nachhaltigkeitsagenda verbunden ist. Das BMBF macht damit den Nachhaltigkeitsbezug zu einem zentralen Kriterium seiner Nachwuchsförderung in der Bioökonomie. Im vergangenen Jahr wurde daher die Förderinitiative „Kreativer Nachwuchs forscht für die Bioökonomie" aufgelegt. Die im Februar gestartete zweite Ausschreibungsrunde geht nun in die Endphase.

Bewerbungsfrist endet am 15. Juli

Noch bis zum 15. Juli können sich junge Forschende mit ihren kreativen Ideen zur Bioökonomie um eine Förderung bewerben. Projektskizzen für die zweite Auswahlrunde können bis zum 15. Juli 2022 eingereicht werden. Der Projektträger Jülich wurde mit der Abwicklung der Fördermaßnahme beauftragt. Ansprechpartnerin ist Eva Graf (ptj-biokreativ@fz-juelich.de).

Nachhaltigkeit mitdenken

Die Förderinitiative zielt darauf ab, mithilfe des wissenschaftlichen Nachwuchses neuartige Anwendungsfelder und innovative Anwendungen für die Bioökonomie aufzuzeigen, in denen der Nachhaltigkeitsgedanke von Beginn an stringent mitgedacht wird. Die von den Teams aufgezeigten Lösungsansätze zur Realisierung der Bioökonomie müssen sich dabei deutlich an den Zielen für nachhaltige Entwicklung (SDGs) orientieren und diese aufgreifen.

Natur-, IT- und Ingenieurwissenschaften im Fokus

Gefördert werden erneut neue und risikoreiche Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsvorhaben von Nachwuchsgruppen aus den Natur-, Informationstechnologie- und Ingenieurwissenschaften an Hochschulen, außerhochschulischen Forschungseinrichtungen sowie an Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft. Die Zusammensetzung der Nachwuchsgruppen ergibt sich aus der jeweiligen Themenstellung. Sozial-, Politik- und/oder Wirtschaftswissenschaftler/-innen können bei Bedarf in die Gruppe integriert werden.

Dabei sollen neue Synergien zwischen dem kreativen Nachwuchs und etablierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern erzeugt werden, um den Nachwuchsgruppen Unterstützung und Stärkung bei zu erwartenden organisatorischen und thematischen Herausforderungen zu bieten. Darüber hinaus wird die Ausbildung und Qualifizierung des forschenden Nachwuchses im Bereich der Bioökonomie angestrebt. Die Fördermaßnahme adressiert Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die promoviert sind, aber noch keine Professur oder eine sonstige leitende Funktion innehaben.

Drei Auswahlrunden geplant

Im Rahmen der Fördermaßnahme sind bis 2023 insgesamt drei Auswahlrunden vorgesehen. In der Regel werden Einzelprojekte oder im Ausnahmefall Verbundprojekte – auch mit internationalen Partnern – bis zu fünf Jahre gefördert. Pro Projekt kann die Förderung bis zu drei Millionen Euro betragen. Die Größe der Nachwuchsgruppe sollte mindestens vier und maximal sieben Personen umfassen.

Ob zur Strom- und Wärmeproduktion, zur Nutzung von gasbetriebenen Haushaltsgeräten oder als Kraftstoff: Biogas ist im Alltag fest etabliert. Bundesweit gibt es etwa 9.000 Biogasanlagen, die 94 Terawattstunde (TWH) Biogas erzeugen. Die Biogasproduktion macht gegenwärtig etwa 9 % des gesamten Erdgasverbrauchs in Deutschland aus. Etwa die Hälfte des Erdgases wurde 2021 aus Russland importiert. Mit dem Angriff auf die Ukraine und einem drohenden Gasembargo Russlands ist die Gasversorgung jedoch unsicherer geworden. Auf der Suche nach Alternativen geht der Blick auch Richtung Biogas und wirft die Frage auf, welche Rolle dieser Rohstoff bei der Sicherung der Energieversorgung spielen kann.

Teilweiser Ersatz durch Biomethan-Aufbereitung möglich

Antworten liefert das Deutsche Biomasseforschungszentrum (DBFZ) in seinem Positionspapier „Die Rolle von Biogas für eine sichere Gasversorgung in Deutschland“. Die Forschenden stellen darin fest: Sollte Russland tatsächlich den Gashahn zudrehen, kann die Lücke nur sehr begrenzt durch Biogas kompensiert werden. Ein Ersatz von Erdgas durch Biogas sei „erst nach Aufbereitung zu Biomethan möglich“, heißt es.

Mit einem täglichen Umfang von 11 TWh macht der Biomethan-Anteil aktuell 1 % des Gasmarktes aus. Deren Nutzung ist jedoch auf die flexible Strom- und Wärmeerzeugung begrenzt. Dieser Anteil lässt sich nach Ansicht der DBFZ-Forschenden bis 2030 auf 3 % steigern. Hinzukommt: Substrate zur Biogasherstellung, die überwiegend aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden, sind derzeit nur begrenzt verfügbar. Auf Grund der gestiegenen Agrarpreise sind Biogassubstrate wie aus Mais auch als Futtermittel stark gefragt.

Empfehlungen für die Sicherung der Gasversorgung

Im Positionspapier werden drei Optionen beschrieben, die zur Sicherung der Gasversorgung beitragen können: Dazu gehörten die Umstellung der Substratbasis in der Biogaserzeugung, die beschleunigte Flexibilisierung der Stromerzeugung aus Biogas und verbesserte Wärmeauskopplung sowie die mittelfristige Ausweitung der Biomethanproduktion.

Im Ergebnis präsentiert das DBFZ-Team ein Maßnahmepaket für die künftige Biogaspolitik. Empfohlen wird „ein Sofortprogramm zur Mobilisierung von biogenen Nebenprodukten, Abfällen und Anbaubiomasse ohne zusätzlichen Flächenbedarf im Umfang von 30 TWh“. Auf diese Weise könne die Reduktion des Einsatzes von nachwachsenden Rohstoffen beschleunigt und die Bereitstellung von Biogas und Biomethan gleichzeitig zu großen Teilen gesichert werden“, heißt es.

Umsetzung durch Anreize über EEG möglich

Darüber hinaus werden Maßnahmen empfohlen, welche die Mobilisierung des Flexibilitätspotenzials im Biogas-Anlagenbestand beschleunigen, Forschung und Entwicklung von Biogas-Alternativen wie die Vergasung von Lignocellulose-haltigen Biomassen verstärken sowie Anreize zur Minimierung von Treibhausgasemissionen für die Produktion von Biogas- und Biomethan schaffen. Die Umsetzung dieser Maßnahmen könne beispielsweise zeitnah durch geeignete Anreize im Erneuerbare-Energien-Gesetz erfolgen, so Harry Schindler, einer der Mitverfasser des Positionspapiers. Eine höhere Biogaserzeugung ist den Autoren zufolge kurzfristig „nur durch starke Einschränkungen von Nachhaltigkeitsanforderungen in Kombination mit noch höheren staatlichen Anreizen möglich“.

Whether for electricity and heat production, for use in gas-powered household appliances or as a fuel, biogas is firmly established in everyday life. There are around 9,000 biogas plants nationwide, producing 94 terawatt hours (TWh) of biogas. Biogas production currently accounts for about 9% of total natural gas consumption in Germany. About half of the natural gas was imported from Russia in 2021. However, with the attack on Ukraine and a looming gas embargo by Russia, gas supply has become more uncertain. In the search for alternatives, attention is also turning to biogas, raising the question of what role this raw material can play in securing the energy supply.

Partial replacement by biomethane upgrading possible

The German Biomass Research Center (DBFZ) provides answers in its position paper "The role of biogas for a secure gas supply in Germany" („Die Rolle von Biogas für eine sichere Gasversorgung in Deutschland“). In the paper, the researchers state that if Russia does indeed turn off the gas tap, the gap can only be compensated for by biogas to a very limited extent. Replacing natural gas with biogas would "only be possible after upgrading to biomethane," they say.

With a daily volume of 11 TWh, biomethane currently accounts for 1% of the gas market. However, its use is limited to flexible electricity and heat generation. According to the DBFZ researchers, this share can be increased to 3 % by 2030. In addition: substrates for biogas production, which are mainly made from renewable raw materials, are currently only available in limited quantities. Due to the rise in agricultural prices, biogas substrates such as those made from corn are also in high demand as animal feed.

Recommendations for securing the gas supply

The position paper described three options that could help secure gas supply: These included converting the substrate base in biogas production, accelerating the flexibilization of power generation from biogas and improved heat extraction, and expanding biomethane production in the medium term.

As a result, the DBFZ team presents a package of measures for future biogas policy. It recommends "an immediate program for the mobilization of biogenic by-products, waste and cultivated biomass without additional land requirements to the tune of 30 TWh". This way, the reduction of the use of renewable raw materials could be accelerated and the provision of biogas and biomethane could be secured to a large extent at the same time," it says.

Implementation possible through incentives via Renewable Energy Sources Act

In addition, measures are recommended that accelerate the mobilization of the flexibility potential in the biogas plant stock, increase research and development of biogas alternatives such as the gasification of lignocellulosic biomasses, and create incentives to minimize greenhouse gas emissions for the production of biogas and biomethane. These measures could be implemented promptly, for example, through appropriate incentives in the Renewable Energy Sources Act, according to Harry Schindler, one of the co-authors of the position paper. According to the authors, higher biogas production in the short term "is only possible through severe restrictions on sustainability requirements in combination with even higher government incentives."