Energiemais

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Mais (Zea mays)

Als Energiemais wird Mais bezeichnet, der zur Energiegewinnung in Biogasanlagen genutzt wird. Da Mais als C4-Pflanze einen geringen Wasserbedarf hat und nur mäßige Ansprüche an den Boden stellt, ist er in Deutschland eine verbreitete Kulturpflanze mit hohen Erträgen an Trockenmasse pro Flächeneinheit. Durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) wird die Biogaserzeugung gefördert. Insbesondere nach Einführung des Nawaro-Bonus mit der EEG-Novelle 2004 wurde der Energiemaisanbau ausgeweitet.

Energiemais unterscheidet sich in Anbau und Sorte zunächst nicht von anderem Silomais, der vor allem als Viehfutter dient. Der Begriff wurde geprägt, um zwischen der Verwendung zur Futter- oder Nahrungsmittelproduktion einerseits und zur Energiegewinnung andererseits zu differenzieren. Zunehmend unterscheiden sich aber auch der Anbau und die verwendeten Sorten vom konventionellen Futtermais.

In Deutschland lag in den Jahren 2012 und 2013 der Anteil des Energiemaises am gesamten Maisanbau bei jeweils 33 %.

Unterscheidung zwischen Energie- und Futtermais[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Vergleich von Biogasrohstoffen
Material Biogasertrag[1]
in m3 pro Tonne
Frischmasse
Methangehalt
Maissilage 202 52 %
Grassilage 172 54 %
Roggen-GPS 163 52 %
Futterrübe 111 51 %
Bioabfall 100 61 %
Hühnermist 80 60 %
Zuckerrübenschnitzel 67 72 %
Schweinemist 60 60 %
Rindermist 45 60 %
Getreideschlempe 40 61 %
Schweinegülle 28 65 %
Rindergülle 25 60 %

In Deutschland wurde 2012 auf rund 2,7 Mio. ha Mais angebaut. Vorwiegend war dieses Silomais mit rund 2,15 Mio. ha. Die oberirdischen Pflanzenteile werden gehäckselt, siliert und als Futtermittel (Maissilage) in der Rinderhaltung oder als Biogassubstrat verwendet. Die Unterscheidung erfolgt vor allem anhand der Verwendung selbst. Jedoch können auch Unterschiede in Anbau und Sortenwahl vorliegen. Daneben macht Körnermais etwa ein Fünftel der deutschen Maisanbaufläche (2012: 0,529 Mio ha) aus. In Form von Corn-Cob-Mix (CCM) oder als Korn wird er nur in geringem Maße in Biogasanlagen eingesetzt.[2]

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Herkömmlicher Silomais ist für die Verwendung als Futtermittel züchterisch optimiert und erfüllt Ansprüche wie hohe Erträge an Trockenmasse pro Flächeneinheit, gut im Rinderpansen zugängliche Nährstoffe sowie gute Silierbarkeit, um eine längerfristige Lagerung und somit eine ganzjährige Verfügbarkeit zu gewährleisten. Die hohen Hektarerträge und die vorhandene und erprobte Erntetechnik, sowie die gute Konservierbarkeit (Silierung) machen Mais zum Hauptsubstrat in Biogasanlagen. Grundsätzlich ist Silomais immer auch zur Verwendung in Biogasanlagen geeignet. Wird die Entscheidung über die Verwendung des Ernteguts bereits beim Anbau getroffen, so kann potentiell über Sortenwahl die Energiemaiserzeugung optimiert werden.

Anbau und Ernte[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Junge Maispflanzen

Die Ansprüche an Silomais zur Rinderhaltung und zur Biogaserzeugung unterscheiden sich im geringen Maße. Die aus dem Futtermaisanbau übernommen Parameter werden bei Energiemaisanbau in einigen Punkten modifiziert, um den Methanertrag pro Flächeneinheit zu erhöhen. Der Effekt dieser Maßnahmen ist teilweise umstritten:

  • Eine geringfügig höhere Saatstärke verringert die Erosion, soll aber auch den Hektarertrag erhöhen können. Der erhöhte Nährstoffentzug sollte durch eine erhöhte Düngung kompensiert werden.[3]
  • Eine frühere Ernte bei einem geringeren Verholzungsgrad (geringerer Rohfasergehalt) kann die Verdaulichkeit der Maissilage erhöhen.[3][4] Silomais wird möglichst bei einem Trockensubstanzgehalt (TS-Gehalt) von etwa 32 bis 33 % geerntet, um eine gute Silierbarkeit zu gewährleisten und um Substanzverluste zu verhindern. Ist ein wesentlich höherer TS-Gehalt mit einem stärkeren Verholzen der Pflanze verbunden, verringert dies die Abbaubarkeit in der Biogasanlage. Saatgutproduzenten geben daher teilweise die Empfehlung, bei einem um 2 bis 3 % geringeren TS-Gehalt zu ernten.[3] Andere Stellen halten dies dagegen nicht für notwendig.[5] Bei der Silierung durch den höheren Wassergehalt im Erntegut möglicherweise auftretende, organisch belastete Sickersäfte sind ökologisch problematisch, können aber z. B. in der Biogasanlage vergoren werden.[5]
  • Maissorten mit höheren Reifezahlen eignen sich unter den in Deutschland vorherrschenden Klimabedingungen wegen ihrer späten Abreifung nicht für den Anbau zur Futtersilageherstellung. Wegen der vermutlich geringeren Ansprüche an die Abreifung bei der Verwertung in Biogasanlagen wird die Eignung von Sorten mit etwas höherer Reifezahl untersucht.[6][7] Durch ihre längere Vegetationsperiode können sie höhere Biomasseerträge liefern.[6]
  • Bei der Ernte, insbesondere von trockenerem, reiferem Material, wird die Häcksellänge verringert, um die Angriffsfläche für den enzymatischen Abbau im Fermenter der Biogasanlage zu erhöhen und damit zu beschleunigen und zu verbessern.[3][5]

Sorten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bisher werden in der Regel die im Silomaisanbau bewährten Sorten angebaut. Vorteile herkömmlicher Sorten gegenüber Energiemaissorten liegen in der früheren Ernte, z. B. vor der Aussaat von Wintergetreide, sowie in der flexibleren Verwendbarkeit. Durch die weniger hohen Ansprüche an Energiemais eröffnen sich allerdings auch neue züchterische Möglichkeiten. So konnten in einem Verbundprojekt der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR), der KWS SAAT AG, der Universität Hohenheim und der bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft innerhalb von fünf Jahren Steigerungen des Ertragspotenzials von rund 20 bis 25 % (um 40 bis 50 dt Trockensubstanz/ha) erreicht werden[7]. Ziel des Projektes ist es, die Erträge in 10 Jahren nahezu zu verdoppeln.[7][8] Die große genetische Variabilität des Mais wurde bzw. wird genutzt, um kurzfristig diese ertragreichen, hybriden Maissorten zu züchten. Wichtige Eigenschaften, die in den Energiemaissorten vereint wurden und werden sollen sind hoher Trockenmasseertrag, Kurztagadaption, Kühletoleranz, Trockenresistenz etc.[7]

Wirtschaftlichkeit[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Maissilage gilt, gemessen am Vergleich der Erzeugungskosten mit dem Energieertrag aus dem Gas, in der Regel als das wirtschaftlichste Biogassubstrat. Abhängig vom Verhältnis der Marktpreise möglicher Einsatzstoffe und von betrieblichen Bedingungen wie Klima- und Bodenverhältnissen, Fruchtfolge, Anlagentechnik und Verfügbarkeit kostenloser Substrate können jedoch auch mit der Nutzung anderer Substrate (z. B. Grassilage, Hirsearten, Gülle, Geflügelmist, Getreide) ähnliche oder höhere Gewinne erzielt werden.[9]

Die Energieeffizienz bezogen auf das eingestrahlte Sonnenlicht ist wesentlich kleiner als von handelsüblichen Photovoltaik-Zellen.

Kritik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Zwecks Maiseinsatz in Biogasanlagen wurde der Maisanbau in den letzten Jahren stark ausgeweitet. Im Jahr 2007 machte der Energiemais 12,8 % der Maisanbaufläche und 2,0 % der Ackerfläche in der Bundesrepublik aus.[10] Die Förderung der Biogaserzeugung durch das EEG lässt weitere deutliche Steigerungen dieser Anteile erwarten. Der Naturschutzbund Deutschland (NABU) und der Deutsche Verband für Landschaftspflege (DVL) kritisieren die Veränderung des Landschaftsbildes durch mehr Maisanbau und landschaftliche sowie ökologische Folgen von Grünlandumbruch als Vermaisung. 2013 wurden in Deutschland rund 2,49 Mio. Hektar Mais angebaut. 47 % war Silomais für die Fütterung von Tieren, 33 % Energiemais und 20 % Körnermais, womit die Verteilung gegenüber dem Vorjahr exakt gleich blieb. In den einzelnen Bundesländern unterscheidet sich die Verteilung aber stark vom Bundesschnitt. Während beispielsweise in Mecklenburg-Vorpommern 49 % des Maises als Energiemais genutzt werden, sind es in Rheinland-Pfalz nur 13 %.[11]

Daneben gibt es generelle Kritik am Anbau von Energiepflanzen, da eine zunehmende Flächenkonkurrenz beispielsweise zur Nahrungs- und Futtermittelerzeugung besteht.[12] Das Deutsche Maiskomitee weist Warnungen vor einer Vermaisung zurück.[13]

Im Zuge stark gehäufter Regen-Unwetter 2016 in Deutschland wurden Stimmen von Fachleuten laut, die dem verstärkten Maisanbau eine Schuld zuwiesen, da hier die Aufnahmefähigkeit für Wasser reduziert ist.[14] Andere Fachleute halten diesen Zusammenhang für überzogen.[15]

Alternativen und Ergänzungen zum Maisanbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Um Maismonokulturen zu vermeiden, gibt es vielfältige Bemühungen, auch andere Feldfrüchte wie Sonnenblumen und Zuckerrüben für die Biogaserzeugung nutzbar zu machen. Da Mais als wärmebedürftige Pflanze erst spät gesät werden kann, wird versucht, die Vegetationsperiode, beispielsweise mit Grünroggen als Zwischenfrucht zur Erzeugung von Ganzpflanzensilage (GPS), besser auszunutzen und so höhere Erträge pro Fläche und Jahr zu erzielen.[16] Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die winterliche Bodenbedeckung Nährstoffverluste und Erosion verringert werden. Auch Untersaaten, z. B. um Erosion zu vermeiden, und höhere Bestandsdichten sind möglich.[17]

Seit 2005 werden ökologische und ökonomische Aspekte des Energiepflanzenanbaus in einem umfangreichen Verbundprojekt untersucht. In sechs typischen Anbauregionen Deutschlands werden verschiedene Energiepflanzen-Fruchtfolgen getestet, darunter sowohl die heute gängigen Kulturen als auch mögliche Alternativen.[18] Von der FNR werden zahlreiche weitere Projekte im Bereich alternativer und nachhaltiger Anbauverfahren für Energiepflanzen koordiniert.[19]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR): Biogas Basisdaten Deutschland Stand: Januar 2008.
  2. Aktuelle Zahlen zur Anbaufläche und allgemeines zum Thema Mais - DBV, abgerufen August 2012
  3. a b c d Produktionstechnik Energiemais: Informationen der Saaten-Union zum Energiemaisanbau vom 9. Januar 2007
  4. KWS Saat AG: Anbauratgeber für die Biogasproduktion 2009, als pdf verfügbar, abgerufen am 6. März 2010
  5. a b c Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein: Wenn das Silo „zu laufen“ beginnt... - Verlustquelle Sickersäfte sicherer vermeiden, Bericht in Landpost, vom 2. Januar 2010, abgerufen am 6. März 2010
  6. a b Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen: Landessortenversuche mittelspäte Maissorten / Biogasmais 2008 (Memento vom 22. Mai 2009 im Internet Archive), vom 5. Januar 2009, abgerufen am 5. Oktober 2015.
  7. a b c d Stand der Energiemaiszüchtung bei der KWS SAAT AG, Vortrag im Rahmen des 2. Einbecker Energiepflanzen Kolloquiums am 5./6. November 2007
  8. http://www.innovations-report.de: Energiemais: umweltgerechter Anbau mit hohen Erträgen, Bericht vom 6. Juli 2004, abgerufen am 5. März 2010
  9. Landwirtschaftskammer Niedersachsen, 2009: Was Alternativen zum Mais kosten dürfen. Abgerufen am 14. April 2009
  10. www.maiskomitee.de (Memento vom 20. April 2009 im Internet Archive)
  11. Ein Drittel der Maisanbaufläche für Biogas. Deutsches Maiskomitee. Abgerufen am 2. November 2013.
  12. NABU, 2006: Energie-Mais nur mit Umweltauflagen. Abgerufen am 14. April 2009
  13. www.topagrar.com
  14. https://www.br.de/nachrichten/dokthema-toedliches-wasser-hochwasser-gruende-100.html
  15. http://www.mdr.de/fakt/fakt-hochwasser-simbach-maisanbau-100.html
  16. Information der Saaten-Union zum Anbau von Grünroggen zur Biogaserzeugung vom 13. Juli 2007
  17. Saaten-Union GmbH: Untersaaten, kostengünstig und effektiv, vom 5. Februar 2007, abgerufen am 5. März 2010
  18. Informationen zum Projekt "Entwicklung und Vergleich von optimierten Anbausystemen für die landwirtschaftliche Produktion von Energiepflanzen unter den verschiedenen Standortbedingungen Deutschlands" (EVA) der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) (Memento vom 15. Dezember 2009 im Internet Archive)
  19. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR): Aktuelle Projekte des Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz im Bereich "Nachwachsende Rohstoffe" (Memento vom 1. April 2009 im Internet Archive), Projektdatenbank der FNR

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR): Handreichung Biogasgewinnung und -nutzung, 3. Auflage (2006), 232 S. ISBN 3-00-014333-5 (pdf-Dokument)
  • KTBL: Energiepflanzen - Daten für die Planung des Energiepflanzenanbaus, Darmstadt (2006), ISBN 978-3939371212
  • Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR): Standortangepasste Anbausysteme für Energiepflanzen, 3. veränderte und erweiterte Auflage (2010), 119-seitig, also pdf erhältlich

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]