Prof. Dr. Matthias Zscheile Hochschule Rosenheim Vorstandvorsitzender BioEconomy e.v. Aufbruch: Der Stellenwert von Holz in der Bioökonomie

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1 Prof. Dr. Matthias Zscheile Hochschule Rosenheim Vorstandvorsitzender BioEconomy e.v. Aufbruch: Der Stellenwert von Holz in der Bioökonomie

2 Dialogforum Holz Folie 2 Agenda 1. Holz vielfältige Erscheinungsformen 2. Holz Aufbau und Struktur 3. Holz chemische Hauptbestandteile 4. Rohstoff Holz und BioÖkonomie 5. Spitzencluster BioÖkonomie

3 Dialogforum Holz Folie 3 Rohstoff Holz Erscheinungsformen

4 Dialogforum Holz Folie 4 Rohstoff Holz Aufbau und Struktur Zellaufbau des Laubholzes, als Beispiel eine Eiche Zellaufbau des Nadelholzes, als Beispiel eine Kiefer

5 Dialogforum Holz Folie 5 Rohstoff Holz Aufbau und Struktur Traubeneiche (Quercus petraea) Querschnitt Originalquelle: Schoch, W.; Heller, I.; Schweingruber, F.H.; Kienast, F. (2004): Wood anatomy of central European Species. Online version: Fichte (Picea abies) Harzkanal im Querschnitt

6 Dialogforum Holz Folie 6 Rohstoff Holz Chemische Bestandteile Cellobiose-Einheit HO HO OH O CH 2 OH O HO 4 CH 2 OH O 1 2 OH HO O 4 OH 2 1 O O CH 2 OH n HO CH 2 OH O OH OH Zellulose Lignin

7 Dialogforum Holz Folie 7 Bioökonomie Definition Der Wirtschaftszweig der Bioökonomie befasst sich mit einer nachhaltigen Nutzung biologischer Ressourcen. Der Bioökonomie gehören diverse Branchen an, z. B. Land- und Forstwirtschaft, Fischerei, Nahrungsmittelindustrie sowie Holz-, Papier- und Chemieindustrie (vgl. BMBF 2014). Die Landwirtschaft ist der wichtigste Rohstoffproduzent für die Chemieindustrie und steht somit traditionell im Kern der Bioökonomie. Die chemische Industrie ist einer der prädestinierten Verwender der nachwachsenden Rohstoffe für die stoffliche Nutzung und auch Innovationsgeber für die nachgelagerten Industrien (vgl. Birner et al. 2014). Nachwachsende Rohstoffe Schaffung durchgängiger Wertschöpfungsketten Bioökonomie

8 Dialogforum Holz Folie 8 Rohstoff Holz und Bioökonomie Nachwachsende Rohstoffe Quelle: FNR (2014): Basisdaten Biobasierte Produkte. Anbau Rohstoffe Produkte.

9 Dialogforum Holz Folie 9 Rohstoff Holz und Bioökonomie Nachwachsende Rohstoffe in Mio. ha Quelle: FNR (2014): Basisdaten Biobasierte Produkte. Anbau Rohstoffe Produkte.

10 Dialogforum Holz Folie 10 Rohstoff Holz Wald in Deutschland Die Waldverteilung in Deutschland BMEL (2014): Der Wald in Deutschland. Ausgewählte Ergebnisse der dritten Bundeswaldinventur. Hg. v. Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Berlin..

11 Dialogforum Holz Folie 11 Rohstoff Holz Wald in Deutschland Ergebnis der Bundeswaldinventur 2012: Rund 11,4 Mio. ha Wald Das entspricht ca. 1/3 der Fläche der Bundesrepublik Deutschland ist mit Wald bedeckt Das erscheint unermesslich Tatsächlich: Wald ist ein knappes Gut Alle 80 Mio. Bürger auf 11,4 Mio. ha Wald verteilt ergibt 7,2 Bürger je ha Alle 37 m wäre eine Person zu sehen!

12 Dialogforum Holz Folie 12 Rohstoff Holz Flächenverteilung der Baumartengruppen in Deutschland BMEL (2014): Der Wald in Deutschland. Ausgewählte Ergebnisse der dritten Bundeswaldinventur. Hg. v. Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Berlin..

13 Dialogforum Holz Folie 13 Rohstoff Holz Altersverteilung nach Baumartengruppen in Deutschland BMEL (2014): Der Wald in Deutschland. Ausgewählte Ergebnisse der dritten Bundeswaldinventur. Hg. v. Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Berlin..

14 Dialogforum Holz Folie 14 Rohstoff Holz Holzvorrat nach Baumartengruppen in Deutschland BMEL (2014): Der Wald in Deutschland. Ausgewählte Ergebnisse der dritten Bundeswaldinventur. Hg. v. Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Berlin..

15 Dialogforum Holz Folie 15 Rohstoff Holz und BioÖkonomie Veränderung des Holzvorrats nach Baumartengruppen in Deutschland BMEL (2014): Der Wald in Deutschland. Ausgewählte Ergebnisse der dritten Bundeswaldinventur. Hg. v. Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Berlin..

16 Dialogforum Holz Folie 16 Rohstoff Holz und BioÖkonomie Zuwachs des Holzvorrats nach Baumartengruppen in Deutschland Baumartengruppe Zuwachs (m³/hektar*a) Basis: Holzboden, nur Hauptbestandteil incl. Plenterwald, rechnerischer Reinbestand ALH = andere Laubbäume mit hoher Lebensdauer, ALN = andere Laubbäume mit niedriger Lebensdauer BMEL (2014): Der Wald in Deutschland. Ausgewählte Ergebnisse der dritten Bundeswaldinventur. Hg. v. Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Berlin..

17 Dialogforum Holz Folie 17 Rohstoff Holz und Bioökonomie Holzvorrat in Deutschland, Jahr Vorrat [1000 m³] nach Land und Baumartengruppe Filter: Jahr=2012 ; Basis: Deutschland, Holzboden, begehbarer Wald, einschließlich Lücken in der Bestockung bzw. im Bestand, Bäume ab 7 cm Bhd aller Bestandesschichten, bestandesintern, Baumvolumen: BDat3.0 (Spline-Funktion, 2013), Raster: 16km²: NI, NW, HE, SL, BY, BE, BB / 8km²: NI, BY, SN, TH / 4km²: SH, RP, BW, ST, MV (Inventurnetz für BWI 2012 (Zustandsrechnungen)); reeller Flächenbezug (gemäß Trakteckenanteil)) (77Z1JI_L250of_2012_bi / :49:6.510)

18 Dialogforum Holz Folie 18 Rohstoff Holz und Bioökonomie Waldfläche und Vorratsbilanz Quelle: FNR (2014): Basisdaten Biobasierte Produkte. Anbau Rohstoffe Produkte. Eine nachhaltige Forstwirtschaft ist nur möglich, wenn in den jüngeren Altersklassen Vorräte durch einen Zuwachs aufgebaut und gleichzeitig in den älteren Beständen durch Abgang Generationenwechsel eingeleitet werden. Dadurch können altersbedingte Qualitätsminderungen, wie z.b. Rot- oder Spritzkern der Buche, vermieden werden.

19 Dialogforum Holz Folie 19 Rohstoff Holz Nutzung Materialausbeuten Fichte Buche Ernte (ohne Wurzel) Rohholz, sägefähig Industrieholz Waldhackschnitzel Rohholz Schnittholz Hackschnitzel Sägespäne Rinde Schnittholz Fertigware Trockenverluste Sägen & Formatieren ,6 Ca. 90 der gewachsenen Holzsubstanz wird verarbeitungsbedingt makroskopisch bereits zerkleinert Total 9,0 Rohstoffe für die Holzwerkstoff-, Papier- und Zellstoffindustrie sowie energ. Verwendung!

20 Dialogforum Holz Folie 20 Rohstoff Holz : Verwendung von Holz

21 Dialogforum Holz Folie 21 Rohstoff Holz In deutschen Wäldern sind derzeit 1,2 Milliarden Tonnen Kohlenstoff gespeichert. Das entspricht in etwa 4,4 Milliarden Tonnen CO2. Foto: Michael Deutsch Genauer: Ein Hektar Wald speichert pro Jahr über alle Altersklassen hinweg ca. 130 Tonnen CO2. Quelle: Stiftung Unternehmen Wald,

22 Dialogforum Holz Folie 22 Rohstoff Holz Holzbau Größtes Potential für den Einsatz sägefähiger Schnittholzsortimente Hochanspruchsvolle Einzelobjekte einerseits...

23 Dialogforum Holz Folie 23 Rohstoff Holz: Holzbau Mengenabsatz im mehrgeschossigem Wohnungsbau andererseits Holzbau in Wien 7 Geschosse Quelle:

24 Dialogforum Holz Folie 24 Rohstoff Holz: Holzbau

25 Dialogforum Holz Folie 25 Rohstoff Holz Zellstoff/Papier - seit Jahren rückläufig Produk on von Papierzellstoff in Deutschland (1000 t) Quelle: FAO Stat

26 Dialogforum Holz Folie 26 Rohstoff Holz Die Nutzungskonkurrenz

27 Dialogforum Holz Folie 27 Rohstoff Holz Der ungeliebte Fall Buche Zufall? Sonderfall? Glücksfall? Die Buche als leistungsfähiger Rohstoffproduzent mit neuen Potentialen!

28 Dialogforum Holz Folie 28 Rohstoff Holz Der ungeliebte Fall Buche Sehr starke Zuwächse zu verzeichnen. Klassische stoffliche Nutzungsarten sind generell rückläufig. Ein Großproduzent versucht mit enormen Aufwand durch neue Technologien/ neue Produkte weitere Potentiale zu erschließen. Aufgrund des Angebots an Buchenholz gehen große Mengen in die energetische Verwertung. Foto: Michael Deutsch... bislang gibt es daher keine zufriedenstellende alternativen Lösungen für die stoffliche Verwertung des Rohstoffs Buchenholz in Deutschland

29 Dialogforum Holz Folie 29 Rohstoff Holz Primärprodukte aus Erdöl max. mögliche Substitution Otto-Kraftstoff 1 Tonne Öl 420 l = 6 Tankfüllungen Mittelklasse-Pkw Diesel-Kraftstoff 350 l = 1 Tankfüllung Lkw Heizöl 190 l = Monatsverbrauch Einfamilienhaus Rohbenzin (Naphtha) 90 l = Chemierohstoff Methanol 65 kg Chemierohstoff Bitumen 40 kg = 10 m² Straßendecke Flüssiggas 30 kg = Warmwasser 300 Duschbäder

30 Dialogforum Holz Folie 30 Rohstoff Holz Primärprodukte aus Erdöl max. mögliche Substitution Nach Erhebungen des Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) betrug der Absatz von Mineralölprodukten in der Bundesrepublik Deutschland im Jahr ,5 Millionen Tonnen. Verbrauch von knapp 10 Mio. Tonnen Erdöl als Chemierohstoff Quelle: Bundesamtes für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA),

31 Dialogforum Holz Folie 31 Spitzencluster BioEconomy Region Mitteldeutschland, Projektlaufzeit: Charakteristika Bis zu 40 des deutschen Buchenbestands 100 Jahre alte Chemieregion Industrieparks Führende Forschungseinrichtungen Kernregion Erweiterte Clusterregion Relevante Industriezweige: Chemische Industrie Kunststoff- und kunststoffverarbeitende Industrie Energie Automobilzulieferer Transport und Logistik

32 Dialogforum Holz Folie 32 Die Region des BioEconomy Clusters Unternehmen Bitterfeld Holzcluster Rottleberode Forschung Halle/S. Stoffverbund Chemie/Kunststoffe UFZ Leipzig DBFZ BioEnergie Leipzig Schkopau Leuna CBP Leuna Böhlen TU Dresden Zeitz Ein stabiler Stoffverbund in Sachsen/Sachsen-Anhalt wird durch den Rohstoff Biomasse erweitert und bildet mit den relevanten Forschungseinrichtungen einen innovativen Bioökonomie-Cluster

33 Dialogforum Holz Folie 33 Mitteldeutschland Where Wood meets Chemistry Holz Rohstoffbereitstellung, Logistik, innovative Holzprodukte Chemie Basischemikalien aus biogenen Reststoffen, Bio-Feinchemikalien Werkstoffe Biopolymere, Verbundwerkstoffe, biobasierter Leichtbau Energie Prozessenergie, energetische Optimierung der Kaskadennutzung

34 Dialogforum Holz Folie 34 Strategische Ziele im Spitzencluster Kaskadennutzung 1. Innovative Holzprodukte Koppelproduktion Maximale Wertschöpfung Werkstoffkette Biobasierte Endprodukte Olefin-Chemie Aufschluss Biomasse Bereitstellung mit verschiedenen alternativen Technologien Zwischenprodukte Spezialchemie Biopolymere Biocompounds NFC/WPC Drop-in fuels Aromaten-Chemie Integration in den vorhandenen Raffinerie- und Chemieverbund Bio-Energie 2. F&E Labormaßstab Beschleunigung der Innovation g F&E Pilotmaßstab kg Entwicklung Demonstration t Industrielle Produktion kt - Mt Markt

35 Dialogforum Holz Folie 35 Themengebiete im Clusterverbund TG 1 Holz: Erzeugung u. werkstoffliche Nutzung von Non-Food-Biomasse (Holzerzeugung, -logistik und -verarbeitung; innovativer Holzbau) TG 5: Management der Bioökonomie Holz, Reststoffe TG 2 Chemie: Erzeugung von Chemiegrundstoffen aus Biomasse Energetische Prozessoptimierung Reststoffe Ethylen, Wasserstoff, Aromaten etc. z.b. Biophenolschäume TG 3 Werkstoffe: Polymere, Materialien und Bauteile aus Biomasse Energie Reststoffe Energie TG 4 Energie: Energetische Nutzung und Optimierung im Gesamtzusammenhang der Kaskadennutzung Parameter, Methodik, Optimierung Holzfasern TG 6: Ausbildung für die Bioökonomie

36 Dialogforum Holz Folie 36 Meilensteine in der Entwicklung Logistik für t/a Buchenholz Organosolv Prozess im Demo- Maßstab in der Planung (Engin.) Sortimentsspezif. Rohstoffbereitstellung Olefine Entwicklung eines buchebasierten Holzbausystems Phytosterole Beechpole im Pilotmaßstab Demo-Anlage für Milch- und Bernsteinsäure Isobuten Fermentation im PilotMaßstab im Bau Pilotanlagenzntrum für Polymersynthese und -verarbeitung

37 Dialogforum Holz Folie 37 Rohstoff Holz und BioÖkonomie Fazit Holz ist einer der ertragsreichsten und nachhaltig verfügbaren Rohstoffe mit enormen Potential für die BioÖkonomie; kein Teller-Tank -Problem In Zukunft liegen die größten Nutzungsreserven in der Ernte und Verarbeitung von Laubhölzern, besonders der Buche Vollständiger Ersatz fossiler Rohstoffe mit Holz ist jedoch nicht möglich Die Verfügbarkeit des Holzes ist durch die Nutzungskonkurrenz verschiedener Industriezweige charakterisiert (Sägeindustrie-Holzwerkstoffe-Zellstoff/Papier-Chemie-Energie) Technologie zur chemischen Verarbeitung des Holzes ist vorhanden, muss jedoch weiterentwickelt werden, um sie industriell nutzen zu können (Upscaling erforderlich)

38 Dialogforum Holz Folie 38 Rohstoff Holz und Bioökonomie Fazit Forestry is at the heart of Europe s Bioeconomy said Commisioner Phil Hogan when we met this month in Brussels to discuss the role in realizing the forest-based bioeconomy. that it is a very good way to express the fact that forests, being the most important green infrastructure of our continent (covering 40 of our land), provide crucial ecosystem services to society. This includes protecting key resources like water, soil and biodiversity, and providing renewable resources (wood and non-wood products) that are transformed into biobased products and bioenergy. This dual role makes our forests the most important natural capital for building a sustainable bioeconomy where economic, social and environmental aspects are properly balanced. Marc Palahí, Director of EFI, the European Forest Institute, Nov., 23rd (Picture: EFI)

39 BioEconomy e.v Folie 39 Vorstellung Spitzencluster BioEconomy Stand 08/2015 BioEconomy e.v. Blücherstraße Halle/Saale Germany Tel.: / office@bioeconomy.de Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Prof. Dr. Matthias Zscheile Hochschule Rosenheim, Holzimpulszentrum Rottleberode, BioEconomy e. V. matthias.zscheile@fh-rosenheim.de