Techniklexikon

Biomasse

Gesamtheit aller lebenden und toten Organismen und die aus ihnen gebildete organische Substanz (Organische Stoffe). Im engeren Sinne wird der Begriff heute auf diejenigen pflanzlichen und anderen »Massen« angewandt, die sich in Form von Biogas oder Kraftstoffen (Äthanol) energetisch nutzen lassen. B. gehört in diesem Sinne zu den erneuerbaren Energien und den als Energieträger nutzbaren »nachwachsenden Rohstoffen«. Als sog. Energiepflanzen kann man sie gezielt anbauen, in der Land- und Forstwirtschaft fällt B. als Abfall an. Die älteste Methode zur Energiegewinnung aus B. ist das Verbrennen, z. B. von Holz, Biogas entsteht durch Gärprozesse in Faulbehältern oder sog. Biogasreaktoren. In einem geeigneten Dieselmotor, wie dem Elsbett-Motor, kann das Öl von Pflanzen, wie Raps, direkt verbrannt werden. 1) die Gesamtmasse der in einem Lebensraum vorkommenden Lebewesen in Kilogramm Frisch- bzw. Trockengewicht.

2) Die durch Photosynthese in grünen Pflanzen aus den Grundstoffen Wasser und Kohlendioxid bei Energiezufuhr durch das Sonnenlicht und unter Freisetzung von Sauerstoff gebildete Substanz, auf dem Festland etwa 1,7 × 10¹¹t/Jahr (dies entspricht einem Energiegehalt von 3 × 10²¹J). Der Wirkungsgrad der Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie bei der Photosynthese liegt bei etwa 5%, dies ist das Resultat einer Optimierung zwischen Speicherungseffizienz und Umwandlungsgeschwindigkeit.

3) Die gesamte Zellsubstanz von Pflanzen, Tieren oder Mikroorganismen, die in der Biotechnologie oder zur Energiegewinnung (regenerative Energien) eingesetzt wird. Der Unterschied zwischen den Definitionen 2) und 3) ergibt sich aus der Tatsache, dass Lebewesen ausser den photosynthetisch gebildeten Kohlenwasserstoffen auch, in geringen Mengen, eine Vielzahl von anorganischen Bestandteilen enthalten.

Die photosynthetische Biomasseproduktion und die mikrobielle Zersetzung abgestorbener Biomasse im Boden spielen eine wichtige Rolle beim Kohlenstoffkreislauf, insbesondere als Quellen und Senken für die Treibhausgase CO₂ und CH₄ (Treibhauseffekt).

Biomasse wird vom Menschen in vielfältiger Weise genutzt, vor allem in der Landwirtschaft. Von den 130 Mio. km² Landfläche der Erde sind zwischen 30 und 45 Mio. km² prinzipiell landwirtschaftlich nutzbar, hiervon werden derzeit etwa 15 Mio. km² genutzt. Der erzielte Ertrag ist hierbei dank der Verwendung von Düngemitteln (vor allem Mineraldünger) und der damit verbundenen Zufuhr zusätzlicher Energie erheblich grösser als der natürlich zu erwartende. Eine weitere wichtige Nutzung von Biomasse besteht im Holzeinschlag für Bau- und Heizzwecke, in letzter Zeit in stark steigendem Masse auch für die Papierproduktion. Es ist wichtig zu betonen, dass in zunehmendem Masse sowohl die Land- als auch die Forstwirtschaft in nicht nachhaltiger Weise betrieben werden. Im Falle der Landwirtschaft zeigt sich dies in der Übernutzung sowie Kontaminierung der Böden, was zu einer Verringerung der Bodenfruchtbarkeit bis hin zum völligen Abtrag der Humusschicht durch Erosion sowie zu chemischer und biologischer Degradation führt. In der nichtnachhaltigen Forstwirtschaft werden eingeschlagene Bereiche nicht oder unzureichend wiederaufgeforstet, was ebenfalls zum Verlust fruchtbaren Bodens und letztendlich zur Wüstenbildung führt. Neben den genannten klassischen Verwendungen von Biomasse ist die Nutzung als durch Energiepflanzen sowie die Verwertung biologischer Abfallmasse (Biogas, Deponiegas) zu nennen. Bei Energiepflanzen wird aus der erntbaren Sonnenenergie E_Sonne unter Einsatz der Hilfsenergien E₁ bis E₄ eine Nutzenergie E_Nutz gewonnen (Abb.). Klarerweise ist eine positive Energiebilanz anzustreben, d.h. . Jedoch kann auch eine negative Energiebilanz ökonomisch sein, wenn ein Grossteil der Hilfsenergien Quellen geringen Nutzwertes entnommen wird. So sind Abfallholz oder Biogas Quellen relativ geringen Nutzwertes, wohingegen jede Form von Elektrizität, Erdgas oder Ölderivate einen hohen Nutzwert besitzen. Schreiben wir , so kann ein Prozess auch dann noch ökonomisch sein, falls DE <  0 ist, sofern nur  ist. [OP]

Biomasse: Energiebilanz bei der Nutzung von Energiepflanzen