Zuckerrüben für die Biogaserzeugung Biomassesorten im Vergleich

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1 Zuckerrüben für die Biogaserzeugung Biomassesorten im Vergleich Autoren: Cord Buhre und Erwin Ladewig Institut für Zuckerrübenforschung, Göttingen Einleitung Für die Erzeugung von Biogas wird als Gärsubstrat vor allem Mais eingesetzt. In den letzten Jahren gewinnt aber auch die Zuckerrübe erheblich an Bedeutung. Grund dafür ist die hohe Vorzüglichkeit der stofflichen Zusammensetzung für eine schnelle Vergärung. Dagegen sind Zuckerrüben nicht ganzjährig verfügbar, die anhaftende Resterde und Steine können ein Problem darstellen und die Lagerung/Silierung ist im Vergleich zu Mais schwieriger. Allerdings erfolgt der Anbau umweltschonend und der Trockenmasseertrag von Zuckerrüben ist sehr hoch. Dabei stellt sich die Frage, welche Zuckerrübensorten für die Biogaserzeugung besonders geeignet sind. Dazu wurde von 008 bis 00 in allen Anbaugebieten Deutschlands eine Versuchsserie mit Zucker- und Futterrüben angelegt. Im folgenden Beitrag wird daraus über den Methanertrag und grundsätzliche physiologische Zusammenhänge berichtet und darauf basierend werden sortenspezifische Empfehlungen für den Anbau von Biomassesorten gegeben. Biogasnutzung und Ertrag Im Vergleich zu anderen Substraten zeichnen sich Zuckerrüben dadurch aus, dass sich die Trockensubstanz zu 90 % aus leicht umsetzbaren N-freien Extraktstoffen (NfE), hauptsächlich Zucker, geringem Gehalt an N-haltigen Stoffen (Rohprotein) und sehr geringem Gehalt an Rohasche zusammensetzt. Dies macht Zuckerrüben zu einem wertvollen, weil schnell abbaubaren, Substrat. Auch das Rübenblatt ist gut umsetzbar, hat allerdings einen relativ geringen Trockensubstanzgehalt. Zusätzlich sind die Kosten für Ernte, Bergung, Transport und Lagerung/Silierung zu beachten, so dass die Nutzung des Rübenblattes zumeist nicht wirtschaftlich sein wird. Für die Biogasausbeute von Rüben ist hauptsächlich der Gehalt an organischer Trockensubstanz ausschlaggebend, der sehr hoch mit dem Zuckergehalt korreliert ist (Abb. ). Dabei haben Futterrüben immer einen niedrigeren Trockensubstanzgehalt als Zuckerrüben. Für die

2 Vergärung unbedeutend ist bei Zuckerrüben die technologische Qualität, d. h. der Standardmelasseverlust (Kalium, Natrium, Amino-N), der für die Sortenwahl nicht berücksichtigt werden muss. Es kann deshalb bei Biomasserüben der Rübenkopf (hoher Standardmelasseverlust) mit geerntet werden, um den gewachsenen Ertrag vollständig zu nutzten. Die Größe des Rübenkopfes variiert zwischen Sorten nur geringfügig und hat keine Bedeutung für die Sortenwahl. Zuckerrüben bildeten in den Versuchen einschließlich Rübenkopf ca. 90 t je ha Rübenfrischmasse, Futterrüben bis über 00 t je ha. Da der Trockensubstanzgehalt bei Futterrüben immer niedriger ist als bei Zuckerrüben, ist der Rübentrockenmasseertrag von Zuckerrüben mit über 0 t (Abb. ) um etwa 0 bis 0 % höher als bei Futterrüben. Der Trockenmasseertrag des Blattes variierte erheblich zwischen etwa 4 und 7 t je ha (Abb. ). Eine spezifische Beziehung zu Sorten oder Sortentypen existiert nicht, so dass das Blatt für die Sortenwahl nicht berücksichtigt werden muss. Sorten Zuckerrübensorten werden in ertragreiche (E) und zuckergehaltsreiche (Z) Typen eingeteilt. Es existiert eine enge negative Korrelation zwischen Rübenertrag und Zuckergehalt, wobei ertragsbetonte Typen zumeist über einen etwas höheren Zuckerertrag verfügen. Bei allen Rübentypen (auch von Futterrüben) ist nicht nur der Zuckergehalt und Trockensubstanzgehalt eng positiv korreliert, sondern auch der Zuckerertrag mit dem Trockenmasseertrag (Abb. 3). Da die Gärausbeute von Zuckerrübensorten mit unterschiedlichem Zuckergehalt vergleichbar ist, ist der Trockenmasseertrag als Produktionsziel für den Rohstoff entscheidend. Für die Biogaserzeugung eignen sich deshalb in besonderer Weise E-Typen mit dem höchsten Zuckerertrag, aber etwas geringerem Zuckergehalt. Werden jedoch in einem Betrieb Zuckerrüben parallel für die Zucker- und Biogaserzeugung angebaut, müssen die beiden Rohstofflinien entweder strikt getrennt werden oder bei der Sortenwahl und Anbaugestaltung für Biomassesorten auch die für die Zuckererzeugung wichtigen Sortenkriterien Zuckergehalt und Standardmelasseverlust beachtet werden.

3 Für die Sortenwahl sind neben dem Trockenmasseertrag sämtliche anbautechnischen Parameter wie Feldaufgang, Schossneigung sowie Toleranz/Resistenz gegen Schaderreger (z. B. Nematodentoleranz) zu beachten, die für Zuckerrüben in der Wertprüfung des Bundessortenamtes und den nach der Zulassung bundesweit durchgeführten Sortenversuchen des IfZ intensiv geprüft werden. EU-Sorten sind bei Zuckerrüben wie bei allen anderen Fruchtarten in Deutschland grundsätzlich vertriebsfähig. Allerdings ist zu beachten, dass für diese Sorten keine Leistungsdaten aus Sortenversuchen vorliegen, da sie in Deutschland nicht zur Wertprüfung angemeldet worden sind oder nach der Wertprüfung mangels Leistung keine Zulassung erhalten haben. EU-Sorten (zzt. >000 Sorten) unterliegen deshalb einer nicht einzuschätzenden Anbauunsicherheit, insbesondere hinsichtlich der Höhe des Zuckerertrags. Die richtige Sortenwahl ist aber unabdingbar für einen nachhaltigen Anbau mit höchster Produktivität. Dazu werden zukünftig gezielt entsprechende Sortenversuche angelegt. Sortenwahl In den dreijährigen Sortenversuchen wurden zugelassene Zuckerrüben- und Futterrübensorten sowie von den Züchtern bereitgestelltes Zuchtmaterial mit spezifischer Ausrichtung auf Biomasse geprüft. Anhand der dargestellten grundsätzlichen physiologischen Zusammenhänge und den sich daraus ergebenden Möglichkeiten für die Biogaserzeugung aus Rüben kann die sortenspezifische Vorzüglichkeit für den Anbau von Biomassesorten hinreichend genau geschätzt werden. Dazu wurden aus den dreijährigen Ergebnissen der Wert- und Sortenprüfungen auf der Basis 700 l Normgas pro kg Trockenmasse und einer Methanausbeute von 5 % für sämtliche getesteten Zuckerrübensorten Schätzwerte berechnet. Auf der Grundlage von Werten für Ertrag und Qualität (dreijähriger Durchschnitt) wurde dann ein niedriger, mittlerer und höherer Methanertrag kalkuliert, der je nach Ertragsniveau im landwirtschaftlichen Betrieb Berücksichtigung finden kann (Tab. ). Aus der Tabelle und dem nebenstehenden, regionsspezifischen Kommentar kann eine gezielte Sortenwahl vorgenommen werden. 3

4 0 Zuckerrüben 00 Zuckergehalt (rel.) Futterrüben r = 0, R übentrockensubstanzgehalt (rel.) Abb. : Zuckergehalt von Zucker- und Futterrübensorten in Abhängigkeit von der Rübentrockensubstanz (Mittelwert aus 8 Standorten), IfZ 008 und G esam ttrockenm asse (t/ha) B latt (grün) R üben 0 M odus M onza A labam a W illiam S orten Futterrübe Abb. : Rüben- und Blatttrockenmasse von Zucker- und Futterrübensorten (Mittelwert aus 4 Standorten), IfZ

5 5 Zuckerrüben 0 Zuckerertrag (rel.) Futterrüben r = 0, R übentrockenm asse (rel.) Abb. 3: Zuckerertrag von Zucker- und Futterrübensorten in Abhängigkeit von der Rübentrockenmasse (Mittelwert aus 8 Standorten), IfZ 008 und

6 Tab. : Ertrag, Qualität und Biogasparameter von Zuckerrübensorten. Daten aus dem Sortenleistungsvergleich mit Rizomaniabefall (SV-R) und Fungizideinsatz, IfZ Sorten Anzahl RE ZE BZE ZG TS TM Orte Methanerträge -0 % Ertrag Ø 07/08-09/0^ +0 % Ertrag Nm3/ha Alabama 38 00,6 98,0 97,7 97,3 97,7 98,3 497,7 550,3 6068,9 William 38 97,3 00,6 0,5 03,3 0,9 00, 5068,3 567,5 686,7 Beretta 38 03,0 0,3 00,7 98,3 98,6 0,5 533,3 5699,7 666, Rubens 38 99,0 00, 00, 0,0 00,9 00,0 5054,8 56,5 670,3 anfäll. Sorte 38 88, 8, 8,8 9, 93, 83,0 495,3 4658,3 5, Budera 8 96, 97,6 97,3 0,5 0,3 97,4 494,3 5467,7 60,0 Sabrina KWS 4 03,6 05, 05, 0,4 0, 04,9 5303,6 5888,8 6474,0 Felicita 38 94,6 97, 97,6 0,7 0,4 96,9 490,0 544,8 598,5 Lessing 38 0,0 00,4 00,3 99,3 99,4 00,5 5080,5 564, 60,7 Lucata 38 98,3 96,7 96, 98,4 98,6 96,9 490,3 5443, 5984, Benno 38 04,0 03,7 03,8 99,6 99,7 03,7 545,3 584, 640,8 Ruveta 38 94,3 96,3 95,8 0,0 0,8 96,0 4856,0 539,9 597,7 Sporta 38 97,9 98,4 97,5 00,5 00,4 98,3 497,6 550, 6068,7 Klarina 38 99,4 99,9 99,6 00,4 00,4 99,8 5048,0 5605,0 66,0 Sophia 38 99,9 99, 98,9 99,3 99,4 99, 507,3 5570,9 64,5 Robinson 8 0, 0, 0,6 0,0 00,9 0, 560,7 5730, 699,6 Theresa KWS 8 94,4 96, 96,4 0,9 0,7 96,0 4854,3 5389,9 595,6 Emilia KWS 8 98,4 00,4 00,7 0,0 0,7 00, 5063,9 56,7 68,5 Debora KWS 8 98,8 0,9 0,0 03,3 0,9 0,5 534,6 570, 667,7 Dante 8 97,7 97,7 97, 99,9 99,9 97,7 4940, 5485,3 6030,4 Lukas 8 98,7 03,6 04,5 04,9 04,3 03,0 507,3 578,9 6356,5 Schubert 4 99,4 0,5 0, 0,0 0,8 0,3 50,5 5685,5 650,5 Eleonora KWS 4 0,3 04,0 04,0 0,6 0, 03,6 54,4 589,7 6398, *00 = Verrechnungsmittel der Sorten Alabama, William, Beretta, Rubens ^ Daten nach WVZ Daten 008 aus dem LNS-R Daten 008 aus der WP RI, 009 aus dem LNS-R 6

7 Tab. : Ertrag, Qualität und Biogasparameter von Zuckerrübensorten. Daten aus dem Sortenleistungsvergleich ohne Rizomaniabefall (SV(-R)) und Fungizideinsatz, IfZ Sorten Anzahl RE ZE BZE ZG TS TM Orte Methanerträge -0 % Ertrag Ø 07/08-09/0^ +0 % Ertrag Nm3/ha Alabama 46 0,8 99,0 98,6 97, 97,6 99,3 503,3 5577,5 63,8 William 46 96,0 98,8 99,5 0,8 0,4 98,4 4977,9 557, 6076,5 Beretta 46 04, 03, 0,7 98,9 99,0 03, 50, 5796, 637, Rubens 46 98,0 99, 99, 0, 0,0 99,0 5006,7 5559, 6,6 anfäll. Sorte 46 99, 98,4 98,4 99, 99,3 98,5 4980,0 559,5 6079,0 Budera 44 96,8 97,9 97,7 0, 0,0 97,8 4945, 5490,8 6036,5 Sabrina KWS 4 03,4 03,9 04,0 00,5 00,4 03,9 55,7 583, 640,7 Felicita 46 93, 96, 96,5 03, 0,7 95,7 4839,6 5373,6 5907,6 Lessing 46 98,7 98,4 98,4 99,7 99,7 98,5 4979, 558,6 6078,0 Lucata 46 98,5 97,3 96,8 98,7 98,8 97,4 496,8 5470,4 604, Benno 46 0,7 0,5 0,5 99,8 99,8 0,6 535,9 570,6 669,3 Ruveta 46 94,0 96, 95,8 0, 0,9 95,8 4845,9 5380,6 595,3 Sporta 46 97,6 98,0 97,4 00,4 00,3 98,0 4954,0 5500,6 6047, Klarina 46 0,8 0,0 0,7 00, 00, 0,9 555,4 574,3 693, Sophia 46 00,6 99,7 99,5 99,0 99, 99,8 5046,4 5603,3 660, Robinson 44 99,9 00,6 00,9 00,7 00,6 00,5 5083,8 5644,7 605,7 Theresa KWS 44 95, 96,3 96, 0, 0,0 96, 4864,3 540,0 5937,8 Emilia KWS 44 00,0 0,7 03, 0,7 0,4 0,4 578,3 5749,6 63,0 Debora KWS 44 98,5 0,3 0,4 0,8 0,5 00,9 504, 5667,4 630,6 Dante 44 98,5 98,0 97,4 99,4 99,5 98,0 4957,3 5504,3 605,3 Lukas 44 97,8 0,9 0,6 04, 03,6 0,4 55,4 5690,9 656,5 Schubert 4 99,3 00,9 0,4 0,6 0,4 00,7 509,0 565,8 64,5 Eleonora KWS 4 0,4 03, 03,3 0,8 0,6 03,0 507,9 578,6 6357, *00 = Verrechnungsmittel der Sorten Alabama, William, Beretta, Rubens ^ Daten nach WVZ Daten 008 aus dem LNS-R Daten 008 aus der WP RI, 009 aus dem LNS-R 7