Chancen für den Energiepflanzenanbau zur Biogasproduktion durch Züchtung und Forschung
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- Kristina Waldfogel
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1 Chancen für den Energiepflanzenanbau zur Biogasproduktion durch Züchtung und Forschung Biogaspartner Podium Auftaktveranstaltung 2009 am 18. Juni 2009 in Berlin Dr. Andreas von Felde, KWS SAAT AG
2 Zukünftige Herausforderungen für Landwirtschaft und Pflanzenzüchtung Weltbevölkerung steigt jährlich um 80 Mio Menschen Ackerfläche in ha pro Kopf e 0,5 Natürliche Ressourcen werden 0,4 0,3 knapper Klimawandel verändert die Anbaubedingungen 0, e Quellen: e FAO, Weltbank Effizientere Nutzung landwirtschaftlicher Flächen erforderlich Züchtung ertragreicher und resistenter Sorten spielt eine wesentliche Rolle Die Herausforderungen für die Pflanzenzüchtung nehmen zu 2 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
3 Standorte deutscher Biogasanlagen, 2008 KWS Räumliche Ballungen Noch geringere Ausprägung in Ostdeutschland Standorte auf allen Bodentypen, dennoch Vornehmlich Maisanbau für die Biogasanlagen (ca. 300 tha in 2009) 3 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
4 Anbau nachwachsender Rohstoffe in Deutschland Anbaufläche in Tsd.ha Biogas (e) Die deutsche Ackerfläche beträgt insgesamt rund 12 Mio ha. Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.v. (FNR) 4 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
5 Energiepflanzenaktivitäten Sorghum Zuckerrübe Energiemai s KWS Energiepflanzen Roggen- GPS Sonnenblum e 5 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
6 Ziele der Pflanzenzüchtung Ertrag Zuckerertrag, Energieertrag, Kornertrag Nährstoffeffizienz Stickstoff Phosphat Widerstandskraft Krankheiten Schädlinge Trockenheit Anbaueigenschaften Standfestigkeit Einkeimigkeit Schossfestigkeit Qualität Ernährung Verarbeitung Fütterung Energie Biomasse-/ Biogasertrag g Öl-/Stärke-/ Zuckerertrag Ziel: Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit in der Landwirtschaft 6 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
7 Methoden und Technologien in der Pflanzenzüchtung Genomanalyse Gentechnik DNA-DiagnostikDiagnostik Zell- und Gewebekultur Hybridzüchtung Kreuzung und Auslese Heute Entwicklung einer neuen Sorte dauert durchschnittlich Jahre und kostet etwa 5-6 Mio I. d. R. Einsatz mehrerer Methoden, je nach Problemstellung 7 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
8 Züchtungsfortschritt Entwicklung von Zucker- und Getreideerträgen in der Praxis ( ) dt/ha Betriebe des AK 1 (Rheinland) Zucker (BZE) (y = 2,5x + 95) Winterweizen (y = 0,3x + 89) 80 Wintergerste (y = 0,1x + 86) Jahre 8 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde Quelle: Landwirtschaftskammer NRW, 2009.
9 KWS-Energiemais Produktentwicklung seit 2002 Trock kenmass seertrag Vergleich der Ertragsentwicklung - Energiemais vs. Silomais dt + 1,7 dt Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
10 Energiepflanzen: Potenziale durch Pflanzenzüchtung Energieertrag, heute Energieertrag, zukünftig Energiemais/Sorghum, 90 to Praxis Zuckerrübe mit Blatt, to Praxis Energiemais, 50 to Biogas Sorghum, 40 to Zuckerrübe, 65 to Körnermais Bioethanol Getreide Raps/Sonnenblume Biodiesel Energieertrag kwh pro ha Energiemais erzeugt auf der Fläche eines Fußballfeldes soviel Energie, dass damit ein Mittelklassewagen über km fahren kann. 10 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde Quelle: KWS, 2008
11 Energiepflanze Zuckerrübe 11 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
12 Zuckerrübenanbau in Deutschland, 2008 Der Rübenanbau könnte in einigen ertragsstarken Regionen erhalten bleiben, wenn die Biogasnutzung sich weiter fortsetzt (besonders SH, MVP und Hessen etc.) Die positive Fruchtfolgewirkung stärkt die Ertragssicherheit u.a. im Getreide Die Abhängigkeit gegenüber dem Maisanbau sinkt deutlich (Ertragsabsicherung) Die Transportwürdigkeit der Rübe ist der anderer NaWaRo s deutlich überlegen (15 km Maistransport = 50 km Rübentransport) 12 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
13 Photosynthese der erste Schritt zu Bioenergie Glukose ist das erste Produkt aus der Photosynthese 13 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
14 Verweilzeit von organischer Materie im Fermenter Zucker (Mono-, Disaccharide) Stärke (Polysaccharide) Proteine Pektine (Polysaccharide) Hemicellulose (Polysaccharide) Zellulose (Polysaccharide) Zucker: der schnellste Biogas- Rohstoff Lignin Wachs Gärmaterial Verweilzeit (HRT) Bereich der technisch ökonomischen Grenzen Der Verweilzeit Verweilzeit der Stoffgruppen (Vollmer 1982) 14 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde Quelle: Eder/Schulz 2006 Biogas Praxis
15 Bedeutung hoher Raumbelastungen im Biogas Tage Verweilzeit im Biogasprozess VWZ, d Mais ZR unsiliert ZR siliert, Mix VWZ, d ZR siliert, Mono Energierübe siliert, Mono organische Raumbeladung, kg/m³ Fermenter und d 15 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
16 Abhängigkeit des Reaktorzustandes von der Bakterienbonitur, Scherer 2009 Sinkt die Zahl der Methanbildner unter 5% der bakteriellen Gesamtpopulation, so zeigt der Reaktor ernsthafte Leistungsprobleme auf 16 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
17 Verschiebung der Reaktorkulturen durch Veränderung des Substratmixes (Scherer 2009) Futterrübe versus Zuckerrübe 17 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
18 Rodung April Rheinland ca. 75t/ha gute Rüben geerntet 18 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
19 Rübenverladung während der Rapsblüte 19 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde Photo: Nordzucker
20 Energiepflanze Sorghum 20 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
21 Hybridsorghum Eigenschaften: sehr wenig Wasser Wärme liebende Kulturpflanze sehr gutes Nährstoffaneignungsvermögen hohes Biomasse-Potenzial Sorghum Transpirationskoeffizient l Wasser/kg TM ANBAUEMPFEHLUNG FÜR 2009: trockene Böden, auf denen der Maisanbau an seine Grenzen stößt Hauptfruchtanbau Zweitfruchtanbau nach GPS-Getreide 21 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
22 Jugendentwicklung bei Sorghum, 2008 Rendsburg im August 22 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
23 Vergleich der Pflanzenentwicklung Aussaat Males : 5.11.;14.11.; Female : % Blühte der Females am 9. Februar, Tage nach Aussaat. Durchschnitt in Europa ist 70 Tage. Chile 23 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
24 Fazit Chancen für Energiepflanzen Wichtig ist eine breite Aufstellung der Substratversorgung innerhalb von Fruchtfolgen mit entsprechend erweiterter Bakterienkultur im Fermenter Kombination der Vorteile der jeweiligen Kulturen, die im Fermentationsprozess additive Wirkungen erzielen können (Ergänzung verschiedener Methanbildner) Mit Mais und Zuckerrüben bieten sich die ertragsstärksten landw. Kulturarten in unseren Breitengraden an. GMO derzeit/mittelfristig nicht als Voraussetzung für Biogas-Energiepflanzen von Bedeutung. Sorghum als Kultur mit Perspektive bereits am Start Energiepflanzen werden voraussichtlich einen Leistungsanstieg g bis 2020 (je nach Kulturart) von etwa 25 % und mehr erzielen sowie einen qualitativen Vorsprung generieren. Zwischenfruchtsysteme werden etablierbar sein (Sorghum). Umfassende Forschung und Entwicklung (inkl. Züchtung) im gesamten Arbeitsfeld der nachwachsenden Rohstoffe weiterhin notwendig 24 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
25 Seeding the future 25 Juni 12, 2009 KWS A. von Felde
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