Holzkaskadennutzung vs. Holzenergie: Was nützt der Umwelt mehr?

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1 ifeu Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg Holzkaskadennutzung vs. Holzenergie: Was nützt der Umwelt mehr? S. Gärtner IFEU Institut Heidelberg 12. Internationaler BBE-Fachkongress für Holzenergie, 28. September 2012, Augsburg

2 Wer wir sind Was wir machen IFEU - Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg, seit 1978 Unabhängiges ökologisches Forschungsinstitut Gemeinnützige GmbH mit gegenwärtig Mitarbeitern Forschung / Beratung zu Umweltaspekten von - Energie (incl. Erneuerbare Energien) - Verkehr - Abfallwirtschaft - Ökobilanzen - Umweltverträglichkeitsprüfung - Nachwachsende Rohstoffe - Umweltbildung

3 Wer wir sind Was wir machen Biomassebezogene Schwerpunkte des IFEU Forschung / Beratung zu Umweltaspekten von - Biokraftstoffe für den Verkehr - Biomasse-basierter Strom und Wärme - Bioraffinerie-Systeme - Biobasierte Materialien - Landwirtschaftliche Produkte - Anbausysteme (konventionelle Landwirtschaft, ökologische Landwirtschaft, etc.) Potenziale und zukünftige Szenarien Technologien / Vergleiche versch. Technologien CO 2 -Vermeidungskosten Nachhaltigkeitsaspekte / Bewertungsansätze

4 Gliederung Einleitung Ökobilanz 1. Einfache Nutzungspfade 2. Kaskadennutzung von Holz 3. Zeitliche Aspekte Nachhaltige Steigerung der Holznutzung? Schlussfolgerungen Ausblick

5 Einleitung: Ökobilanz angelehnt an Ökobilanz-Normen DIN EN ISO 14040/14044 Untersuchung ganzer Lebenswege Vergleich ganzer Lebenswege HVI Produktion HKW Wärmemix Stahlblech Entsorgung* Strom Wärme Industrieholz Spanplatte Strommix * incl. Recycling Produkt Prozess Referenzsystem

6 Einleitung: Ökobilanz

7 Einleitung: Sachbilanz z.b.: Erdgas Rohöl Inputs Braunkohle Steinkohle Uran Wasser HVI HKW Strom Wärme Industrieholz Spanplatte Strommix Wärmemix Produktion Stahlblech Entsorgung z.b.: CO 2 SO 2 CH 4 NO x NH 3 N 2 O HCl CO C 6 H 6 Outputs VOC

8 Einleitung: Wirkungsabschätzung Wirkungskategorie Parameter Substanzen (Sachbilanz) Energieaufwand Summe erschöpflicher Primärenergieträger Summe biogener Primärenergieträger Rohöl, Erdgas, Kohle, Uranerz, Nutzholz Treibhauseffekt CO 2 -Äquivalente Kohlendioxid, Distickstoffoxid, Methan, vollund teilhalogenierte Fluor-Chlor- Kohlenwasserstoffe, Methylbromid, Versauerung SO 2 -Äquivalente Schwefeldioxid, Salzsäure, Stickstoffoxid, Ammoniak, Flusssäure, Nährstoffeintrag PO 4 -Äquivalente Stickoxide, Ammoniak, Phosphat, Nitrat Humantoxizität PM 10 -Äquivalente (für Feinstaub) Schwefeldioxid, Stickoxide, Staub, Diesel- Partikel, Kohlenwasserstoffe, Fotosmog Ethen-Äquivalente Kohlenwasserstoffe, Stickoxide, Kohlenstoffmonoxid, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Ozonabbau R-11-Äquivalente CFCs, Halone, Methylbromid,

9 Gliederung Einleitung Ökobilanz 1. Einfache Nutzungspfade 2. Kaskadennutzung von Holz 3. Zeitliche Aspekte Nachhaltige Steigerung der Holznutzung? Schlussfolgerungen Ausblick

10 Beispiel: Spanplatte Gutschriften Aufwendungen Treibhauseffekt Nährstoffeintrag Vorteil für Holzprodukt Nachteil Treibhauseffekt Nährstoffeintrag ETW pro t Holz (atro) Bereitstellung Vorbehandlung Herstellung Hilfsstoffe Herstellung Energie Transport Produkt Referenzprodukt Aufwendungen Entsorgung Gutschrift Strom Gutschrift Wärme Saldo IFEU 2012

11 Bauholz (gehobelt) im Leichtbau Leimholz Glas Brettschichtholz Stahlträger Spanplatte im Möbelbereich Spanplatte Bau Gipsfaserplatte MDF-Platte lackiert Duroplast Softboard als Gebäudedämmung Laminat-Boden PVC Europool-Palette PE-Palette Harnstoff-Formaldehyd-Harz aus Holz Biomasseverbrennung Mix Bauholz (gehobelt) im Leichtbau Leimholz Glas Brettschichtholz Stahlträger Spanplatte im Möbelbereich Spanplatte Bau Gipsfaserplatte MDF-Platte lackiert Duroplast Softboard als Gebäudedämmung Laminat-Boden PVC Europool-Palette PE-Palette Harnstoff-Formaldehyd-Harz aus Holz Biomasseverbrennung Mix Bauholz (gehobelt) im Leichtbau Leimholz Glas Brettschichtholz Stahlträger Spanplatte im Möbelbereich Spanplatte Bau Gipsfaserplatte MDF-Platte lackiert Duroplast Softboard als Gebäudedämmung Laminat-Boden PVC Europool-Palette PE-Palette Harnstoff-Formaldehyd-Harz aus Holz Biomasseverbrennung Mix Vorteile Energieaufwand Treibhauseffekt Feinstaub Nachteile Stoffliche Nutzung Ergebnis: Bandbreiten groß Stoffliche Nutzung meist vorteilhaft gegenüber energetischer Nutzung Nachteile, wenn Technologien nicht ausgereift sind oder nicht aufwendige Nicht-Holz-Produkte substituiert werden stoffliche Nutzung Referenz ETW pro t Holz (atro) IFEU 2012

12 Energetische Nutzung Biomasse-HKW klein Biomasse-HKW groß Biomasse-Kraftwerk Mitverbr. Kohle-KW Biomasse-Heizwerk Pelletheizung Scheitholzofen Biomasseverbr. Mix Vorteile für Holzenergie Nachteile Energieaufwand Ergebnis: Bandbreite der energetischen Nutzungen geringer als die der stofflichen Nutzung Biomasse-HKW klein Biomasse-HKW groß Biomasse-Kraftwerk Mitverbr. Kohle-KW Biomasse-Heizwerk Pelletheizung Scheitholzofen Biomasseverbr. Mix Biomasse-HKW klein Biomasse-HKW groß Biomasse-Kraftwerk Mitverbr. Kohle-KW Biomasse-Heizwerk Pelletheizung Scheitholzofen Biomasseverbr. Mix Feinstaub Treibhauseffekt Größte Vorteile für Heizkraftwerke Vorteile auch für Mitverbrennung in Steinkohle-Kraftwerken, aber Problem der Nachhaltigkeit Schlechteste Daten für Scheitholzöfen ETW pro t Holz (atro) IFEU 2012

13 Gliederung Einleitung Ökobilanz 1. Einfache Nutzungspfade 2. Kaskadennutzung von Holz 3. Zeitliche Aspekte Nachhaltige Steigerung der Holznutzung? Schlussfolgerungen Ausblick

14 Kaskadennutzung - Szenario 1 Erweiterte Nutzung von Spanplatten aufgrund von erweiterter Verwendung von Altholz in Spanplatten Altholz HKW Strom Wärme Spanplatte Strommix Wärmemix Produktion Altholz Stahlblech Entsorgung* HKW Strom Wärme Strommix Wärmemix Produktion Duroplast Entsorgung Energiemix Altholz HKW Strom Wärme Strommix Wärmemix

15 Kaskadennutzung - Szenario 1 Erweiterte Nutzung von Spanplatten aufgrund von erweiterter Verwendung von Altholz in Spanplatten Energieaufwand Spanplatte-Kaskade Stahlblech Duroplast Treibhauseffekt Spanplatte-Kaskade Stahlblech Duroplast Vorteil Nachteil für Nachteil System Humantoxizität (Feinstaub) Spanplatte-Kaskade Stahlblech Duroplast Vorteile für Altholz in Spanplatten ETW pro t verglichen Rohholz (atro) mit untersuchten Alternativen

16 Kaskadennutzung - Szenario 2 Recycling von höherwertigem Altholz zu höherwertigem Nutzen Stammholz Bauholz HKW

17 Kaskadennutzung - Szenario 2 Recycling von höherwertigem Altholz zu höherwertigem Nutzen Recycling Spanplatte Stammholz Bauholz Leimholz HKW

18 Kaskadennutzung - Szenario 2 Recycling von höherwertigem Altholz zu höherwertigem Nutzen Bauholz HKW Produktion Glasplatte Produktion Entsorgung* Stahlblech Stammholz Entsorgung* * Bereitstellung und Entsorgung von Referenzprodukten beinhalten Recycling

19 Kaskadennutzung - Szenario 2 Recycling von höherwertigem Altholz zu höherwertigem Nutzen Spanplatte Stammholz Bauholz HKW Produktion Glasplatte Produktion Entsorgung* Stahlblech Entsorgung* * Bereitstellung und Entsorgung von Referenzprodukten beinhalten Recycling

20 Kaskadennutzung - Szenario 2 Recycling von höherwertigem Altholz zu höherwertigem Nutzen Spanplatte Stammholz Bauholz Leimholz HKW Produktion Entsorgung* Stahlblech * Bereitstellung und Entsorgung von Referenzprodukten beinhalten Recycling

21 Kaskadennutzung - Szenario 2 Recycling von höherwertigem Altholz zu höherwertigem Nutzen Leimholz Stammholz Bauholz Recycling Spanplatte HKW

22 Kaskadennutzung - Szenario 2 Recycling von höherwertigem Altholz zu höherwertigem Nutzen Energieaufwand Bauholz Bauholz - Spanplatte Bauholz - Leimholz - Spanplatte Bauholz - Leimholz - Spanplatte (Rec. max) Treibhauseffekt Bauholz Bauholz - Spanplatte Bauholz - Leimholz - Spanplatte Bauholz - Leimholz - Spanplatte (Rec. max) Humantoxizität (Feinstaub) Bauholz Bauholz - Spanplatte Bauholz - Leimholz - Spanplatte Bauholz - Leimholz - Spanplatte (Rec. max) Vorteil Nachteil für Nachteil System Einsparungen steigen typischerweise ETW pro mit t Rohholz steigender (atro) Anzahl an Downcycling-Schritten

23 Gliederung Einleitung Ökobilanz 1. Einfache Nutzungspfade 2. Kaskadennutzung von Holz 3. Zeitliche Aspekte Nachhaltige Steigerung der Holznutzung? Schlussfolgerungen Ausblick

24 Berücksichtigung zeitlicher Aspekte Variante A: Energetische Holznutzung heute Holz Energetische Nutzung Erdgas Energetische Nutzung Variante B: Energetische Holznutzung später Holz Stoffliche Nutzung Energetische Nutzung Öl, Kohle, Erdgas Energetische Nutzung Legende: Produkt Prozess IFEU 2012

25 Berücksichtigung zeitlicher Aspekte Verschiedene Nutzungen von Altholz gegenwärtig und zukünftig 2010 HKW Kraftwerk Heizwerk Vorteil 2050 HKW Kraftwerk Heizwerk Synfuel Diskontierung 3% -2-1,5-1 -0,5 0 keine Diskontierung t CO 2 -Äquiv. pro t Holz IFEU 2012 THG-Einsparungen zukünftig typischerweise niedriger; aber Vorteil der späteren Treibhausgas-Freisetzung Neue Optionen (Synfuels) ungünstiger als stationäre Nutzungsoptionen heute

26 Gliederung Einleitung Ökobilanz 1. Einfache Nutzungspfade 2. Kaskadennutzung von Holz 3. Zeitliche Aspekte Nachhaltige Steigerung der Holznutzung? Schlussfolgerungen Ausblick

27 Möglichkeiten einer verstärkten Holznutzung Wallhecken, Agroforst-Systeme, Landschaftspflegegut Kurzumtriebsflächen

28 Möglichkeiten einer verstärkten Holznutzung Hochspannungstrassen Renaturierungsflächen Rückegassen

29 Möglichkeiten einer verstärkten Holznutzung Bei KUF auf landwirtschaftlich genutztem Land Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion beachten! Weitere Maßnahmen sind möglich je nach Standortbedingungen: Verringerung der Aufarbeitungsgrenze (10 cm 7 cm) Nutzung von Holz aus der Erstdurchforstung Qualifizierte Standorterhebung erforderlich (z. B. über Waldbiotopkartierung)

30 Gliederung Einleitung Ökobilanz 1. Einfache Nutzungspfade 2. Kaskadennutzung von Holz 3. Zeitliche Aspekte Nachhaltige Steigerung der Holznutzung? Schlussfolgerungen Ausblick

31 Schlussfolgerungen 1 Auf welche Art kann das vorhandene Holz aus Umweltschutzsicht möglichst optimal eingesetzt werden? Nutzung so hochwertig wie möglich Stoffliche Nutzung wo möglich Beispiel: Stammholz im tragenden Bereich im Bausektor Kaskadennutzung in den meisten Fällen vorteilhaft Aber auch Wiederbenutzung, Altholztischlerei Umdenken! Nachhaltig denken, zeitlos denken, Ideen entwickeln Wo nur energetische Nutzung möglich ist: KWK mit Komplettnutzung der Wärme am besten Langfristig wird die stoffliche immer größere Vorteile gegenüber der energetischen Nutzung haben

32 Schlussfolgerungen 2 Kann in Deutschland und speziell im Saarland mehr Holz nachhaltig genutzt werden? Vorteile der Etablierung von Hecken und Agroforst- Systemen Vorteile der Nutzung von Landschaftspflegematerial Vorteile von Kurzumtriebshölzern auf Brachflächen z. B. Renaturierungsflächen, Hochspannungstrassen Mengen allerdings begrenzt

33 Schlussfolgerungen 3 Aber wichtig: Nutzung von erneuerbaren kohlenstofffreien Energieträgern sollte Vorrang haben deren ungenutztes Potenzial ist größer. Wir brauchen langfristig Holz als einen umweltfreundlichen Werkstoff und als Kohlenstoffquelle für die Chemie.

34 Gliederung Einleitung Ökobilanz 1. Einfache Nutzungspfade 2. Kaskadennutzung von Holz 3. Zeitliche Aspekte Nachhaltige Steigerung der Holznutzung? Schlussfolgerungen Ausblick

35 Best practice Quelle: stores.ebay.de/weinthaler

36 Best practice Quelle:

37 Quelle: Best practice

38 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Sven Gärtner Kontakt: / -64 Nähere Infos: ifeu Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg Wilckensstr Heidelberg Danksagung Die vorgestellte Arbeit wurde gefördert vom Bundesumweltministerium im Rahmen des Projektes Regionale Konzepte zum Ausbau der Bioenergieerzeugung aus Holz nachhaltige und energieeffiziente Strategieentwicklung unter besonderer Berücksichtigung der Holzkaskadennutzung ( Holzkaskade, FKZ no. 03KB016C) Dank gilt auch den Partnern IZES und IIWH für die gute Zusammenarbeit!

39 Weitere Bildquellen: NABU, best-forschung.uni-goettingen.de, EK II 86 auf saegenblogger auf hapes-fotoblog2.blogspot.de