Wie umweltfreundlich sind Biotreibstoffe? Rainer Zah Life Cycle Assessment & Modelling EMPA - Swiss Federal Institute for Materials Science Mobilitätsfr tsfrühstück Liestal, 18. Januar 2008 Zuckerrohrfeld auf Hawaii Fragestellung Ökobilanz-Studie im Auftrag der Schweizer Bundesämter für Energie, Umwelt und Landwirtschaft Breite Abstützung durch Begleitung durch Interessensverbände (WWF, Erdölverband, Gasindustrie, Bioenergie-Lobbyorganisationen, etc.) Handlungsorientierte Detail-Analyse der Umweltauswirkungen von in der Schweiz genutzten Biotreibstoffen entlang der Wertschöpfungskette Ökologische Gesamtbilanz der verschiedenen Biotreibstoffe Kriterium für die geplante Mineralöl-Steuerbefreiung von Biotreibstoffen (ca. 50 cent / Liter) 2 1
Umweltauswirkungen in der Treibstoff-Kette? Bei fossilen Treibstoffen und bei Biotreibstoffen Ökotoxizität Bodenauswaschung Luftverschmutzung verbrauch Klimawandel Wasserverschmutzung Arten-Verlust 3 Ökobilanzierung: Verwendete Indikatoren Handlungsorientierte Analyse der Umweltauswirkungen ökologische Gesamtbilanz 4 2
Grenzen der Studie Umweltstudie keine Aussagen zu ökonomischen (z.b. Kosten) oder sozialen Faktoren (z.b. Kinderarbeit) CH-Durchschnitt wird betrachtet beschränkte Aussagekraft für Teilregionen oder Einzelbetriebe Statische Analyse des Ist-Zustands (Jahr 2004) keine Antworten auf die Frage nach den zukünftigen Folgen einer möglichen Umstellung auf Biotreibstoffe 5 Bioenergie als Treibstoff: bereitstellung Wald Abfall/ Reststoffe Landwirtschaft Biomass-toliquid Methanisierung Öl pressen Fermentierung Vergärung Destillierung, Veresterung, CO2 Abtrennung Öl Biodiesel Bioethanol Methan Methanol 6 3
Fossil Methan Alkohol Biodiesel 100%Raps M E CH 100%P almöl XM E M Y 100%Sojaöl XM E US 100%Sojaöl XM E BR 100%Altspeiseöl XM E FR Ethanol Biomasse CH Ethanol Zuckerhirse CN EthanolRoggen RER Ethanol M ais US Ethanol Zuckerrohr BR M ethan Gras Bioraffinerie M ethan Gülle M ethan Gülle, optimiert M ethan Bioabfall M ethan Klärschlamm M ethan Holz Diesel, schwefelarm EURO3 Benzin, schwefelarm EURO3 Erdgas, EURO3 Abfallstoffe weisen keinen ökologischen Rucksack auf Grosse Unterschiede innerhalb der einzelnen Treibstoffe Faktor 8 zwischen verschiedenen Landwirtschafts-Produkten: Flächenertrag Düngemitteleinsatz und Bodenbearbeitung Lachgas-Emissionen Brandrodung 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 CO2-eq. [kg/pkm] 7 Bioenergie als Treibstoff: Verarbeitung/Aufbereitung Wald Abfall/ Reststoffe Landwirtschaft Biomass-toliquid Methanisierung Öl pressen Fermentierung Vergärung Destillierung, Veresterung, CO2 Abtrennung Öl Biodiesel Bioethanol Methan Methanol 8 4
100%Raps M E CH Fossil Methan Alkohol Biodiesel 100% Palmöl XM E M Y 100%Sojaöl XM E US 100%Sojaöl XM E BR 100%Altspeiseöl XM E FR Ethanol Biomasse CH Ethanol Zuckerhirse CN Ethanol Roggen RER Ethanol M ais US Ethanol Zuckerrohr BR M ethan Gras Bioraffinerie M ethan Gülle M ethan Gülle, optimiert M ethan Bioabfall M ethan Klärschlamm M ethan Holz Diesel, schwefelarm EURO3 Benzin, schwefelarm EURO3 Erdgas, EURO3 Anbau Produktion Biodiesel: Beitrag der Verarbeitung ist klein Ethanol: unterschiedliche fossile Intensitäten Methan: Nachgärung und Gasschlupf ist relevant Generell: Verarbeitung < Landwirtschaft -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 CO2-eq. [kg/pkm] 9 Bioenergie als Treibstoff: Transport zur Tankstelle Wald Abfall/ Reststoffe Landwirtschaft Biomass-toliquid Methanisierung Öl pressen Fermentierung Vergärung Destillierung, Veresterung, CO2 Abtrennung Öl Biodiesel Bioethanol Methan Methanol 10 5
100%Raps MECH Fossil Methan Alkohol Biodiesel 100%Palmöl XM E M Y 100%Sojaöl XM E US 100%Sojaöl XM E BR 100%Altspeiseöl XM E FR Ethanol Biomasse CH Ethanol Zuckerhirse CN Ethanol Roggen RER EthanolMais US EthanolZuckerrohr BR M ethan Gras Bioraffinerie M ethan Gülle M ethan Gülle, optimiert Methan Bioabfall M ethan Klärschlamm M ethan Holz Diesel, schwefelarm EURO3 Benzin, schwefelarm EURO3 Erdgas, EURO3 Anbau Produktion Transport Treibstoff-Transport: < 10% Anteil an THG Treibstoff-Transport mit Überseetankern ist sehr energieeffizient Transport < Verarbeitung < Landwirtschaft -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 CO2-eq. [kg/pkm] 11 Bioenergie als Treibstoff: ganze Kette Wald Abfall/ Reststoffe Landwirtschaft Biomass-toliquid Methanisierung Öl pressen Fermentierung Vergärung Destillierung, Veresterung, CO2 Abtrennung Öl Biodiesel Bioethanol Methan Methanol 12 6
Fossil Methan Alkohol Biodiesel Totale Treibhausgasbilanz 100%Raps M E CH 100%Palmöl XM E M Y 100%Sojaöl XM E US 100%Sojaöl XM E BR 100%Altspeiseöl XM E FR Ethanol Biomasse CH Ethanol Zuckerhirse CN Ethanol Roggen RER Ethanol M ais US Ethanol Zuckerrohr BR M ethan Gras Bioraffinerie M ethan Gülle M ethan Gülle, optimiert M ethan Bioabfall M ethan Klärschlamm M ethan Holz Diesel, schwefelarm EURO3 Benzin, schwefelarm EURO3 Erdgas, EURO3 Anbau Produktion Transport Betrieb Infrastruktur THG-Einsparung variiert von 0% bis 90% Für jeden Biotreibstoff sind THG-Einsparungen > 50% möglich die Kette macht den Unterschied! -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 CO2-eq. [kg/pkm] 13 Aggregierte Umweltauswirkungen 100%Rape M E CH 100%Rape M E RER Fossil Methane Alcohol Biodiesel 100%Palmoil M E M Y 100%Soy M E US 100%Soy M E BR 100%Recycled plant oil M E CH 100%Recycledplant oilmefr M ethanol fixed bed CH M ethanol fluidized bed CH Ethanol grass CH Ethanol potatoes CH Ethanol sugar beets CH Ethanol whey CH Ethanol wood CH Ethanol sweet sorghum CN Ethanol rye RER Ethanol corn US Ethanol sugar cane BR M ethane grass biorefinery M ethane manure M ethane manure+cosubstrate M ethane manure, optimized M ethane manure+cosubstrate, optimized M ethane biowaste M ethane sewage sludge M ethane wood Diesel, low sulphur EURO3 Petrol, low sulphur EURO3 Natural gas, EURO3 Infrastructure Cultivation Production Transport Operation Infrastructure Cultivation Production Transport Operation 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 UBP UBP [Pt/km] [Pt/pkm].00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 EcoIndicator99 [Pt/pkm] Ecoindicator99 [Pt/km] 14 7
Treibhausgasemissionen vs. Umweltauswirkungen Biologischer Soja-Anbau in Brasilien Soja, BR (gebana) Richtlinien für Steuerbefreiung: < 60% THG-Emissionen < 120% Umweltbelastung 15 Verbesserungspotential für Biotreibstoffe aus der Lebenszyklus-Perspektive? Regenwald-Abholzung bedeutender Beitrag zu THG- Emissionen und Biodiversitätsverlust Zertifizierung von nachhaltigen Biofuels ( Roundtable on Sustainable Biofuels analog FSC-Label) Produktion von Bioenergie basiert auf Nahrungspflanzen geringe Energieeffizienz hohe Umweltbelastung Züchtung von spezifischen Energiepflanzen: Hohe Energieausbeute bei geringem Einsatz von Düngemitteln und Pestiziden Ineffiziente Nutzung der Nebenprodukte (Futter, Dünger, Fasern, Wärme, etc.) Umweltauswirkungen werden primär auf den Biotreibstoff alloziiert Biotreibstoff als Koprodukt / Bioraffinerien 16 8
Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Photo: DEZA rainer.zah@empa.ch 17 9