Biomasse

Biomasse bezeichnet die Gesamtheit der Masse an organischem Material in einem definierten Ökosystem, das biochemisch synthetisiert wurde. Sie enthält also die Masse aller Lebewesen, der abgestorbenen Organismen (Detritus) und die organischen Stoffwechselprodukte. Etwa 60 Prozent der Biomasse der Erde wird durch Mikroorganismen dargestellt.

Die Gesamtmasse des Kohlenstoffs in lebenden Organismen wird mit 280·10⁹ Tonnen angegeben. Nach neueren Schätzungen wird die jährliche Gesamtproduktion der Biomasse auf der Erde an organischem Kohlenstoff auf 173·10⁹ Tonnen geschätzt. Dabei entfallen auf den Festlandbereich 118·10⁹, auf den marinen Bereich 55·10⁹ Tonnen.

Biomasse wird als Frischgewicht oder Trockengewicht pro Kubikmeter Volumen oder Quadratmeter Oberfläche ermittelt.  

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Herkunft

Primärproduzenten (Pflanzen) sind durch die Photosynthese in der Lage, aus für die Energiegewinnung nicht nutzbaren Stoffen (CO₂, H₂O, Mineralstoffe) unter Energiezufuhr Biomasse (vor allem in Form von Kohlenhydraten) aufzubauen. Die Primärproduzenten werden als Nahrung von Konsumenten genutzt zur Produktion von tierischer Biomasse. Dies bedeutet, dass ausschließlich Pflanzen in der Lage sind Biomasse aufzubauen. Tiere können ihre Biomasse nur aus anderer Biomasse aufbauen. Deshalb würden ohne Pflanzen alle Tiere verhungern.

Eine Ausnahme bildet die sogenannte Chemosynthese. Hier wird im Gegensatz zur Photosynthese die notwendige Energie nicht aus Licht, sondern aus anorganischen Stoffen wie Schwefelwasserstoff gewonnen, die aus dem Erdinnern austreten. Ihr Anteil an der Gesamtproduktion an Biomasse ist allerdings verschwindend gering.

Bedeutung für den Menschen

Die in der Biomasse biochemisch gespeicherte Sonnenenergie kann auch als sich selbst erneuernder Energielieferant (nachwachsender Energieträger) für die Gewinnung von Wasserstoff, elektrischer Energie oder als Kraftstoff genutzt werden (Erneuerbare Energie). Die Verwendung von Biomasse zur Erzeugung von Wärme, elektrischer Energie oder als Kraftstoff in Form von Ethanol-Kraftstoff und Zellulose-Ethanol ermöglicht eine ausgeglichene CO₂-Bilanz, da nur die Menge CO₂ ausgestoßen wird, die zuvor biochemisch gebunden wurde. Nicht nur Klima-neutral sondern sogar Klima-nützlich ist die Gewinnung von Wasserstoff als sekundären Energie-Träger durch Dampf-Reformierung unter Abscheidung und Endlagerung von CO₂. Bei diesem Verfahren wird das von den Bio-Masse-Pflanzen der Atmosphäre entzogene Kohlendioxid der Atmosphäre nicht wieder zugeführt. Das entzogene Kohlendioxid bleibt also durch Endlagerung (etwa in vormaligen Erdgas-Lagerstätten) der Atmosphäre dauerhaft entzogen. Bei Verbrennung von Bio-Masse jedoch entstehen Schadstoffe, die denen ähnlich sind, die bei fossilen Energieträgern anfallen. (z. B. Stickoxide, Schwefelverbindungen, Aromate, Rußpartikel). Insbesondere bei der Verbrennung von Holz entsteht noch mehr Ruß und Feinstaub als bei der Verbrennung von Braunkohle.

In Entwicklungsländern ist Biomasse in Form von Holz, Pflanzenabfällen und Dung der wichtigste Energieträger. Biomasse kann auch als Flüssigbrennstoff genutzt werden, so in Brasilien, wo man aus Zuckerrohr Alkohol herstellt, der als Treibstoff eingesetzt wird. Besonders aussichtsreich wird die Umwandlung von Biomasse in Zellulose-Ethanol als regenerativem Autokraftstoff gesehen. In der chinesischen Provinz Sichuan dient Tierdung zur Gewinnung von Biogas. Verschiedene Forschungsprojekte haben das Ziel, die Energiegewinnung aus Biomasse weiter voranzutreiben (siehe Zellulose-Ethanol). Die wirtschaftliche Konkurrenz zum verhältnismäßig billigen Erdöl hat jedoch bisher dazu geführt, dass solche Vorhaben noch nicht über ein frühes Entwicklungsstadium hinausgelangt sind.

Ein großes Problem der bisherigen Nutzungsmöglichkeiten der Biomasse als Kraftstoff ist, dass immer nur ein relativ geringer Teil der chemisch gebundenen Energie nutzbar gemacht wird. Im Labor ist es inzwischen jedoch gelungen, den natürlich ablaufenden exothermen Inkohlungsprozess nachzuempfinden (hydrothermale Karbonisierung) und so praktisch ohne Zufuhr von Energie den gesamten Kohlenstoff in Form von Kohle bereitzustellen. In Zukunft soll es auch möglich sein, Erdöl künstlich herzustellen. Kurz vor dem Durchbruch zur großtechnischen Anwendung steht dieses Verfahren jedoch 2006 noch nicht. Eine Alternative zur chemischen Umsetzung bildet die biologische Umsetzung zu Zellulose-Ethanol.

Biomassenmanagement

Biomassemanagement ist ein Teilbereich des Wirtschaftsmanagements. Man versteht darunter die Anwendung technischer Konzepte zur Erzeugung eines industriellen Kohlenstoffkreislaufs. Dabei wird durch technische und biotechnische Verfahren Biomasse zu industriell nutzbaren Energieträgern und Rohstoffen umgewandelt (vgl. Bioenergie). Da Biomasse durch Photosynthese entsteht, die der Atmosphäre Kohlenstoffdioxid (CO₂) entzieht und bei der Nutzung der Energie- und Rohstoffe diese letztlich wieder in CO₂ umgewandelt werden, entsteht ein geschlossener Kohlenstoffkreislauf, der in der Bilanz den CO₂-Gehalt der Atmosphäre nicht erhöhen sollte. Um allerdings eine ausgeglichene CO₂-Bilanz zu erreichen, ist es notwendig, dass die für alle Umwandlungs- und Veredelungsprozessen notwendige Energie (Prozessenergie, Transportenergie) nicht aus fossilen Energieträgern (Kohle, Erdöl, Erdgas) gewonnen wird.

Kraftstoffe auf Biomasse-Basis

• Biodiesel - Dieselherstellung aus Pflanzenölen oder tierischen Fetten
• BtL-Kraftstoff - Dieselherstellung aus fester Biomasse
• Bio-Ethanol
• Zellulose-Ethanol
• Biowasserstoff
• Biogas (Kompogas)
• Pöl Pflanzenöl als Kraftstoff

Siehe auch: Gestufte Reformierung

Siehe auch

Quellen

1. ↑ : nach: Brigitte Röthlein, Zauberkohle aus dem Kochtopf, in MaxPlanckForschung, 2/2006, S. 20 ff.