Die deutsche Industrie steht weiterhin vor einer zentralen Herausforderung: einer langfristig bezahlbaren, sicheren und nachhaltigen Energieversorgung. Geopolitische Krisen, insbesondere der russische Angriffskrieg gegen die Ukraine und die Konflikte im Nahen Osten, haben die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern und die damit verbundenen Preisrisiken deutlich vor Augen geführt. Gleichzeitig stellt der Umbau des Energiesystems Wirtschaft und Politik vor neue Herausforderungen. Während Wind- und Solarenergie zunehmend zur Stromversorgung beitragen, erfordert ihre wetterabhängige Erzeugung den Ausbau von Speichern, Netzen und flexiblen Erzeugungskapazitäten.
Doch neben Wind- und Solarenergie gibt es weitere Potenziale, die stärker in den Blick genommen werden sollten: regionale Biomasse und insbesondere biogene Reststoffe. Sie fallen beispielsweise in der Land- und Forstwirtschaft, der Landschaftspflege oder bei der Verarbeitung organischer Abfälle an. Durch eine gezielte Erfassung, Aufbereitung und Verwertung können geeignete Stoffströme sowohl zur Energieversorgung als auch zur Bereitstellung wertvoller Rohstoffe beitragen. Entscheidend ist dabei nicht allein, wie viel Biomasse verfügbar ist, sondern wie effizient und nachhaltig sie genutzt wird.
Welche Rolle kann regionales Stoffstrommanagement dabei spielen? Und wie lassen sich aus vermeintlichen Abfällen nutzbare Ressourcen gewinnen? Diesen Fragen widmet sich der folgende Artikel.
Was ist Biomasse und wie wird sie in Deutschland genutzt?
Biomasse umfasst organische Materialien biologischen Ursprungs. Dazu zählen neben gezielt erzeugten Rohstoffen auch zahlreiche Rest- und Nebenprodukte, die beispielsweise in der Land- und Forstwirtschaft, der Industrie oder bei der Abfallwirtschaft anfallen. Wie vielfältig diese Stoffströme sind, zeigt die Ressourcendatenbank des Deutschen Biomasseforschungszentrums (DBFZ). Sie erfasst 77 biogene Reststoffe, Nebenprodukte und Abfälle, die fünf übergeordneten Bereichen zugeordnet werden (Abbildung 1).
Doch welche Mengen stehen tatsächlich zur Verfügung und wie werden sie genutzt? Hierzu liefert der DE-Biomassemonitor des DBFZ wichtige Erkenntnisse. Die zugrunde liegenden Daten umfassen die Jahre 2010 bis 2020. Auch wenn sie damit keine aktuelle Bestandsaufnahme für 2026 darstellen, ermöglichen sie eine Einordnung der Größenordnungen, Nutzungswege und bislang unerschlossenen Potenziale.
Für das Jahr 2020 weist das DBFZ ein theoretisches Biomassepotenzial von rund 208,7 Millionen Tonnen Trockenmasse aus. Gemeint ist damit die gesamte rechnerisch anfallende Menge der untersuchten biogenen Reststoffe. Allerdings kann nicht jede dieser Ressourcen tatsächlich genutzt werden. Technische und ökologische Einschränkungen, beispielsweise bei der Bergung von Waldrestholz oder dem notwendigen Verbleib von Ernterückständen auf landwirtschaftlichen Flächen, begrenzen die verfügbare Menge. Das daraus resultierende technische Biomassepotenzial lag 2020 bei rund 110,3 Millionen Tonnen Trockenmasse (Abbildung 2).
Doch auch das technische Potenzial ist nicht mit der tatsächlich genutzten Menge gleichzusetzen. Ein erheblicher Anteil wird bereits stofflich, energetisch oder in einer Kombination beider Nutzungsformen verwertet. Der bislang ungenutzte Anteil wird als mobilisierbares technisches Potenzial bezeichnet. Für 2020 beziffert das DBFZ dieses auf rund 28,8 Millionen Tonnen Trockenmasse. Ob und wie diese Mengen zusätzlich erschlossen werden können, hängt unter anderem von ihrer Beschaffenheit, regionalen Verfügbarkeit, wirtschaftlichen Rahmenbedingungen und ökologischen Anforderungen ab.
Wie sich die unterschiedlichen Nutzungswege verteilen, zeigt beispielhaft der Bereich Siedlungsabfall und Klärschlamm (Abbildung 3). Von dessen technischem Potenzial wurden 2020 rund 52 % stofflich, 20 % energetisch und weitere 5 % kombiniert stofflich und energetisch genutzt. Hinzu kamen kleinere, nicht eindeutig zuordenbare Nutzungsanteile. Rund 21 % galten als zusätzlich mobilisierbar.
Die Zahlen verdeutlichen: Deutschland verfügt über vielfältige biogene Reststoffströme, deren Nutzung bereits weit entwickelt ist, die jedoch zugleich weitere Potenziale bieten. Entscheidend ist daher nicht allein die verfügbare Menge, sondern vor allem die Frage, welche Reststoffe sich unter welchen Bedingungen sinnvoll aufbereiten und verwerten lassen. Genau hier setzt ein gezieltes regionales Stoffstrommanagement an.
Welche Potenziale lassen sich aus den Biomassedaten ableiten?
Die Daten des DBFZ eröffnen unterschiedliche Perspektiven auf die zukünftige Nutzung biogener Reststoffe. Dabei ist zwischen statistisch erfassten Potenzialen und den daraus abgeleiteten Nutzungsmöglichkeiten zu unterscheiden. Die folgenden Betrachtungen stellen deshalb keine unmittelbaren Prognosen dar, sondern zeigen mögliche Ansatzpunkte für eine effizientere und wirtschaftlichere Biomassenutzung. Als Bezugsgröße dient das theoretische Biomassepotenzial von rund 208,7 Millionen Tonnen Trockenmasse (t TM) im Jahr 2020 (Abbildung 4).
Ein erster Ansatz liegt in der Erschließung bislang ungenutzter Ressourcen. Für 2020 weist das DBFZ ein mobilisierbares technisches Potenzial von rund 28,8 Millionen Tonnen Trockenmasse aus. Das entspricht etwa 14 % des theoretischen Gesamtpotenzials. Besonders landwirtschaftliche sowie holz- und forstwirtschaftliche Nebenprodukte bieten hier relevante Mengen. Allerdings sind diese Potenziale nicht mit unmittelbar verfügbaren Rohstoffen gleichzusetzen. Ob sie tatsächlich genutzt werden können, hängt unter anderem von Transportentfernungen, Aufbereitungskosten, Materialqualität und bestehenden Nutzungskonkurrenzen ab. Ein wesentlicher Hebel liegt daher darin, geeignete Reststoffe wirtschaftlich erschließbar zu machen.
Ein zweiter Ansatz ergibt sich aus der Optimierung bereits bestehender Verwertungswege. Rund 32,8 Millionen Tonnen Trockenmasse und damit etwa 16 % des theoretischen Potenzials wurden 2020 energetisch genutzt. Darunter fallen auch biogene Abfallfraktionen, die beispielsweise in Müllverbrennungsanlagen verwertet werden. Die energetische Nutzung ist dabei nicht grundsätzlich ineffizient oder ökologisch nachteilig. Dennoch stellt sich die Frage, ob sich einzelne dieser Stoffströme durch gezielte Trennung und Aufbereitung einer zusätzlichen oder höherwertigen stofflichen Nutzung zuführen lassen. Im Sinne einer Kreislaufwirtschaft könnten dadurch Ressourcen länger genutzt, Rohstoffe zurückgewonnen und bestehende Verwertungswege sinnvoll ergänzt werden.
Beide Ansätze verdeutlichen, dass zusätzliche Wertschöpfung nicht zwangsläufig eine größere Menge an Biomasse voraussetzt. Entscheidend ist vielmehr, vorhandene Stoffströme gezielter zu erschließen und ihre Nutzung unter wirtschaftlichen, technischen und ökologischen Gesichtspunkten zu optimieren.
Pyrolyse: Energie gewinnen und Ressourcen im Kreislauf halten
Beide Potziale können über die Pyrolyse bearbeitet werden. Eine Pyrolyseanlage kann Ein möglicher Lösungsansatz für beide Potenziale ist die Pyrolyse. Bei diesem thermochemischen Verfahren wird geeignete Biomasse unter Sauerstoffausschluss beziehungsweise sauerstoffarmen Bedingungen bei hohen Temperaturen umgewandelt. Dabei entstehen gasförmige und, je nach Verfahren, flüssige Produkte sowie ein fester, kohlenstoffreicher Rückstand: Pflanzenkohle. Die gasförmigen Produkte können energetisch genutzt werden, während die Pflanzenkohle bei geeigneter Qualität weitere stoffliche Anwendungen ermöglicht (Abbildung 5).
Besonders interessant ist die Technologie für eine dezentrale Energieversorgung. Anders als Wind- und Solarenergie ist die Energieerzeugung aus lagerfähiger Biomasse nicht unmittelbar von den aktuellen Wetterbedingungen abhängig. Pyrolyseanlagen können daher bei kontinuierlicher Versorgung mit geeignetem Ausgangsmaterial planbar Wärme bereitstellen. Je nach Anlagentechnik lässt sich außerdem ein Brenngas erzeugen, das beispielsweise in einem Blockheizkraftwerk zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden kann.
Welche Größenordnungen dabei möglich sind, zeigen die Anlagenkonzepte der Hersteller Carbo-FORCE force und autarkize (Abbildungen 6 und 7). Die Carbo-FORCE CF-250 erreicht laut Hersteller eine thermische Nennleistung von 600 kW bei einem maximalen Biomassedurchsatz von 280 kg pro Stunde. Die größere autarkize L ist für einen jährlichen Durchsatz von bis zu 4.500 Tonnen Biomasse ausgelegt und kann nach Herstellerangaben Brenngas mit einer Leistung von 960 bis 1.200 kW bereitstellen. Die tatsächlichen Leistungen hängen von der Zusammensetzung und Qualität der eingesetzten Biomasse sowie den jeweiligen Betriebsbedingungen ab. Solche Anlagen verdeutlichen, wie sich regionale Reststoffströme zur Bereitstellung nutzbarer Energie erschließen lassen.
Neben der Energiegewinnung bietet die entstehende Pflanzenkohle eine weitere Nutzungsperspektive. Bei entsprechender Qualität kann sie beispielsweise in der Landwirtschaft, in Erden und Substraten oder in Baustoffen eingesetzt werden. Da ein Teil des biogenen Kohlenstoffs bei der Pyrolyse in eine vergleichsweise stabile Form überführt wird, kann Pflanzenkohle zudem zur langfristigen Kohlenstoffbindung beitragen. Ob sich daraus eine nachweisbare CO?-Entnahme ergibt, hängt von der Herstellung, der Kohlenstoffstabilität und der späteren Anwendung ab.
Damit eröffnet die Pyrolyse die Möglichkeit, bislang ungenutzte Reststoffe wirtschaftlich zu erschließen und geeignete Biomasse aus bestehenden Verwertungswegen einer kombinierten stofflichen und energetischen Nutzung zuzuführen. Ein Beispiel sind holzige Bestandteile aus Kompostsiebüberläufen, die bislang teilweise gemeinsam mit Störstoffen kostenpflichtig entsorgt werden. Durch gezielte Trennung und Aufbereitung können geeignete Fraktionen für eine alternative Verwertung gewonnen werden. Gleichzeitig können vermiedene Entsorgungskosten, die Bereitstellung nutzbarer Energie und die Vermarktung der Pflanzenkohle zur Wirtschaftlichkeit beitragen.
Allerdings ist nicht jeder biogene Reststoff für die Pyrolyse geeignet. Unterschiedliche Feuchtigkeitsgehalte, Materialzusammensetzungen und mögliche Verunreinigungen stellen ebenso Anforderungen an die Aufbereitung wie das Abfall- und Genehmigungsrecht. Soll aus einem Abfall ein vermarktungsfähiges Produkt werden, müssen insbesondere die Voraussetzungen des § 5 Kreislaufwirtschaftsgesetz sowie die jeweiligen Produktanforderungen berücksichtigt werden. Die technische Machbarkeit allein garantiert deshalb noch keine wirtschaftliche oder ökologisch sinnvolle Verwertung.
Entscheidend ist somit nicht allein die Pyrolyseanlage, sondern der gesamte Weg des Materials: von seiner Entstehung über die Erfassung, Aufbereitung und Qualitätssicherung bis zur energetischen und stofflichen Nutzung.
Fazit: Biomasse als Ressource neu denken
Die Daten des DBFZ zeigen, dass in Deutschland erhebliche Mengen biogener Reststoffe anfallen, deren Potenziale noch nicht vollständig ausgeschöpft werden. Gleichzeitig verdeutlichen sie, dass eine nachhaltige Biomassenutzung nicht allein von den verfügbaren Mengen abhängt, sondern vor allem davon, wie bestehende Stoffströme erschlossen und verwertet werden.
Die Pyrolyse kann dabei einen wichtigen Beitrag leisten, indem sie die energetische Nutzung geeigneter Reststoffe mit der Herstellung von Pflanzenkohle verbindet. Damit eröffnen sich Möglichkeiten, regionale Wertschöpfung zu stärken, fossile Energieträger teilweise zu ersetzen und biogenen Kohlenstoff langfristig zu binden. Voraussetzung dafür sind geeignete Ausgangsstoffe sowie wirtschaftlich, technisch und ökologisch tragfähige Verwertungskonzepte.
Die entscheidende Frage lautet deshalb nicht nur, wie viel Biomasse zur Verfügung steht, sondern wie wir die vorhandenen Ressourcen möglichst sinnvoll nutzen. Ein ganzheitlicher Blick auf die Stoffströme ist dafür der erste Schritt.