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Bio-Economy at a Crossroads. Way Forward to Sustainable Production and Consumption or Industrialization of Biomass?
Abstract
Seit die Preise für Erdöl und Erdgas steigen, gilt Biomasse als Hoffnungsträger für die Energieversorgung.
Die Politik fördert den Ausbau der Bioökonomie, denn pflanzliche Rohstoffe können energetisch und stofflich genutzt werden.Doch Wissenschaft und Zivilgesellschaft sehen den massiven Anbau von Mais, Raps und Co. zunehmend kritisch, da Nachhaltigkeitskriterien und die Beteiligung von Bürger(inne)n missachtet werden. Transdisziplinäre Nachhaltigkeitsforschung kann Wege aufzeigen, wie die Bioökonomiepläne transparen ter und gerechter gestaltet werden können.
... Das Konzept der Bioökonomie wird zunehmend als Strategie gesehen, der Begrenztheit fossiler Rohstoffe und dem Klimawandel zu begegnen, und hat sowohl in Deutschland als auch auf internationaler und europäischer Ebene in den letzten Jahren zunehmend an politischer Bedeutung gewonnen (z.B. Albrecht et al. 2012;McCormick und Kautto 2013;Staffas et al. 2013;Pfau et al. 2014;De Besi und McCormick 2015;O'Brien et al. 2015). Die Europäische Kommission versteht die Bioökonomie als einen Ansatz, der die gesamte Produktions-und Verwertungskette nachwachsender Rohstoffe im Kontext einer Green Economy einschließt (European Commission 2012). ...
... Die Europäische Kommission versteht die Bioökonomie als einen Ansatz, der die gesamte Produktions-und Verwertungskette nachwachsender Rohstoffe im Kontext einer Green Economy einschließt (European Commission 2012). In den letzten Jahren sind etliche politische Prozesse und Forschungsprogramme initiiert worden, welche die Transformation von einem auf fossilen Rohstoffen in ein auf nachwachsenden Rohstoffen basierendes Wirtschaftssystem fördern sollen (Albrecht et al. 2012;Scarlat et al. 2015). ...
... Die zentrale Bedeutung gesellschaftlicher (nicht-wissenschaftlicher) Wahrnehmungen für Entscheidungsprozesse im Kontext der Bioökonomie hat innerhalb der Umwelt-und Agrarökonomie an Aufmerksamkeit gewonnen (Puttkammer und Grethe 2015). Innerhalb der sozialwissenschaftlichen Forschung wird kritisiert, dass gesellschaftliche Wahrnehmungen und die Rolle von Akteuren bislang nicht ausreichend bei der Entwicklung von Transformationskonzepten berücksichtigt wurden (Albrecht et al. 2012;Fuenfschilling und Truffer 2016). Das vorliegende Diskussionspapier soll einen Beitrag zur Analyse dieses Aspekts des Transformationsprozesses leisten, indem untersucht wird, wie das Konzept der Bioökonomie von Akteuren im Politikfeld Boden wahrgenommen und aufgegriffen wird und welche Implikationen für die Transformation zur Bioökonomie sich aus diesen Wahrnehmungen ergeben. ...
... This is the case even though citizens show a growing concern about these challenges and are able to recall specific mitigation measures (e.g., a reduction of air travel or recycling activities). It is essential to involve society in the innovation process in order to ensure the success of a transition to a bioeconomy and to increase its acceptance (Albrecht et al. 2012; Barry/Proops 1999;Sleenhoff/Osseweijer 2015). Most studies have focused on society's acceptance of the bioeconomy's different individual aspects, due to the fact that the public knows about single measures by and large, instead of one holistic bioeconomy concept. ...
Mit den politischen Konzepten der nachhaltigen Bioökonomie ist die Hoffnung auf Wirtschaftsformen verbunden, die zirkulär produzieren, erneuerbare Ressourcen nutzen sowie sozial gerechtere Zugänge zu Ressourcen ermöglichen. Die Diskurse zu solchen Konzepten zeigen vorhandene und neu entstehende Konflikte für mögliche Transformationen auf. Die Beiträger*innen des Bandes beschäftigen sich mit der Kommunikation und Wissensvermittlung sowie innovativen Beteiligungsverfahren in Deutschland und Europa. Dabei stellen sie eine frühzeitige Kommunikation und Partizipation verschiedener gesellschaftlicher Gruppen als entscheidend für die Gestaltung einer nachhaltigen Bioökonomie heraus.
... This is the case even though citizens show a growing concern about these challenges and are able to recall specific mitigation measures (e.g., a reduction of air travel or recycling activities). It is essential to involve society in the innovation process in order to ensure the success of a transition to a bioeconomy and to increase its acceptance (Albrecht et al. 2012; Barry/Proops 1999;Sleenhoff/Osseweijer 2015). Most studies have focused on society's acceptance of the bioeconomy's different individual aspects, due to the fact that the public knows about single measures by and large, instead of one holistic bioeconomy concept. ...
Mit den politischen Konzepten der nachhaltigen Bioökonomie ist die Hoffnung auf Wirtschaftsformen verbunden, die zirkulär produzieren, erneuerbare Ressourcen nutzen sowie sozial gerechtere Zugänge zu Ressourcen ermöglichen. Die Diskurse zu solchen Konzepten zeigen vorhandene und neu entstehende Konflikte für mögliche Transformationen auf. Die Beiträger*innen des Bandes beschäftigen sich mit der Kommunikation und Wissensvermittlung sowie innovativen Beteiligungsverfahren in Deutschland und Europa. Dabei stellen sie eine frühzeitige Kommunikation und Partizipation verschiedener gesellschaftlicher Gruppen als entscheidend für die Gestaltung einer nachhaltigen Bioökonomie heraus.
... Biodiversity conservation and the need for renewable raw materials are stimulating interest in the use of non-wood forest resources (Prokofieva et al. 2017). Sustainable farming and forestry are part of the bioeconomy and ensuring healthy and safe food is central to some contemporary visions of the bioeconomy (Albrecht et al. 2012, Levidow et al. 2013). Pathways to a bioeconomy touch all levels of society and link to the UN 2030 Agenda and the Sustainable Development Goals. ...
Non-wood forest products (NWFP) are essential to the health and livelihoods of billions of people and are increasingly preferred by consumers worldwide. The plants, fungi, lichens, and animals that provide these products are essential for global biological diversity and are the raw materials for multi-billion-dollar global industries. While overexploitation of these resources often was linked to poverty and food scarcity in lower-income countries, today, unsustainable resource use is also linked to global market demand and even pressure from recreational harvesting in high-income countries. To ensure present and future production, without compromising forest health and resiliency or the people who rely on and benefit from NWFP, these resources should be included at all levels of forest management. The concept of a bioeconomy, which involves using science-based knowledge for sustainable production of food, energy, and other renewable bio-products, provides a framework for 'green' growth. NWFP are produced in myriad of systems and realigning these to a bioeconomy framework offers opportunities to refocus and strengthen efforts to achieve a sustainable future with forests that work locally and can be scaled up to achieve global Sustainable Development Goals. We provide contemporary examples of NWFP and the conditions that support their integration into the bioeconomy. From these cases, we identify factors that may stimulate the transition to a bioeconomy with NWFP.
... The motivation driving this was originally oriented on biotechnology to replace fossil fuels with biofuels, particularly wood fuels, and other alternative energy. Ensuring and producing healthy and safe food are viewed by some as central objectives of a bioeconomy [123,124]. The path to a bioeconomy will touch all levels of society, from consumers to producers. ...
The importance of forests to safeguard agricultural production through regulating ecosystem services such as clean water, soil protection, and climate regulation is well documented, yet the contributions of forests and trees to provide food for the nutritional needs of the increasing human population has not been fully realized. Plants, fungi, and animals harvested from forests have long provided multiple benefits—for nutrition, health, income, and cultural purposes. Across the globe, the main element of “forest management” has been industrial wood production. Sourcing food from forests has been not even an afterthought but a subordinate activity that just happens and is largely invisible in official statistics. For many people, forests ensure a secure supply of essential foods and vital nutrients. For others, foraging forests for food offers cultural, recreational, and diversified culinary benefits. Increasingly, these products are perceived by consumers as being more “natural” and healthier than food from agricultural production. Forest-and wild-sourced products increasingly are being used as key ingredients in multiple billion dollar industries due to rising demand for “natural” food production. Consumer trends demonstrate growing interests in forest food gathering that involves biological processes and new forms of culturally embedded interactions with the natural world. Further, intensifying calls to “re-orient” agricultural production provides opportunities to expand the roles of forests in food production; to reset food systems by integrating forests and trees. We use examples of various plants, such as baobab, to explore ways forests and trees provide for food security and nutrition and illustrate elements of a framework to encourage integration of forests and trees. Forests and trees provide innovative opportunities and technological and logistical challenges to expand food systems and transition to a bioeconomy. This shift is essential to meet the expanding demand for secure and nutritious food, while conserving forest biodiversity.
... Stakeholders', citizens' and politicians' understanding of the bio-economy determines substantially how specific bio-economy areas will develop. Basic policy strategies cannot be implemented in a sustainable way, if they are not socially accepted (Albrecht et al. 2012, Barry andProops 1999, Sleenhoff andOsseweijer 2015). Studies about public perceptions of the bio-economy as a basis for societal acceptance are rare. ...
Bio-economy describes an economy based on renewable instead of fossil resources. To ensure the success of this transformation it is necessary to involve society into the process. Q methodology was used to empirically assess people's perspectives on bio-economy in Germany. Using a Q-type factor analysis three perspectives were identified. "Sufficiency and close affinity to nature" focuses on natural/ecological relations, while "Technological Progress" favours technologies to become less dependent on fossil resources. The third perspective "Not at any price" is rather concerned about economic trade-offs. People's viewpoints could be useful for politicians and stakeholders to improve communication and knowledge building on bio-economy in Germany.
... Indeed some hybrid techniques like genetically modified corps is not considered in this vision. It doesn't show that innovation and research technologies are not important for this vision but rather theses techniques have other focus (Albrecht et al. 2012). For example, some researchers focused on trans-disciplinary sustainability issues, which are related to the ethical global trade, sustainable biomass cultivation potentials, dialogues and resolutions on different transition procedures. ...
As the world's economy is transforming from conventional to sustainable mode, bio-economy will play an important role in this transition. The development of sustainable bio-economy is the great challenge in different parts of the world. For this purpose, adequate visions, strategies, and policies are required. Therefore, this chapter deals with the adequate visions, key strategies, and important policies for the development of sustainable bio-economy. Some case studies also presented where these visions, policies, and strategies are already implemented.
... This does not imply that research and innovation activities are deemed unimportant, but rather that they have different foci. For instance, Albrecht et al. [78] call for greater emphasis in research on transdisciplinary sustainability topics related to e.g., cultivation potentials of sustainable biomass, global fair trade, and wider participation in discussions and decisions on transition processes. Finally, calls are made for research that takes the global scale as the point of departure and accounts for the negative consequences of the competing bioeconomy visions [31]. ...
The notion of the bioeconomy has gained importance in both research and policy debates over the last decade, and is frequently argued to be a key part of the solution to multiple grand challenges. Despite this, there seems to be little consensus concerning what bioeconomy actually implies. Consequently, this paper seeks to enhance our understanding of what the notion of bioeconomy means by exploring the origins, uptake, and contents of the term “bioeconomy” in the academic literature. Firstly, we perform a bibliometric analysis that highlights that the bioeconomy research community is still rather fragmented and distributed across many different fields of science, even if natural and engineering sciences take up the most central role. Secondly, we carry out a literature review that identifies three visions of the bioeconomy. The bio-technology vision emphasises the importance of bio-technology research and application and commercialisation of bio-technology in different sectors of the economy. The bio-resource vision focuses on processing and upgrading of biological raw materials, as well as on the establishment of new value chains. Finally, the bio-ecology vision highlights sustainability and ecological processes that optimise the use of energy and nutrients, promote biodiversity, and avoid monocultures and soil degradation.
The world is dependent on oil, as economy relies on a constant oil supply. Therefore, other markets seem to be influenced by the oil market. Recent developments in timber prices – for example, rising fuelwood prices – as well as shifts in supply and demand on the timber markets are an indication of this influence on that particular market. This paper uses oil price scenarios to investigate the effects of this influence on timber supply. Oil price scenarios were developed and connected to timber price scenarios. These scenarios then acted as input variables to felling plans for forest enterprises. The link between timber price and planning decisionwas established by calculating financially optimizedmanagement scenarios using the risk-sensitive planning support tool, YAFO. To analyze these effects at a general level, 54 hypothetical forest enterprises were built from forest inventory data of Bavaria, Germany. Every enterprise's management plan was optimized separately under both a base scenario with constant timber prices, and a scenario based on predicted moderate oil price increases. Comparing the results of the scenario analysis showed significant changes in timber supply and grading ratios, tending towards an increase in wood graded for energy use with rising oil and timber prices.
Hintergrund und Ziele des F+E-Vorhabens
Angesichts der weltweiten Klimaveränderung durch den Treibhauseffekt verpflichteten sich die Industriestaaten im Kyoto-Protokoll von 1997, ihre Emission von Treibhausgasen bis zum Jahr 2012 gegenüber 1990 um durchschnittlich 5,2 % zu senken. Eine Strategie des Klimaschutzes ist die Umstellung der Energieproduktion von fossilen auf erneuerbare Energieträger. In der EU wurde dazu im Jahr 2001 die Richtlinie zur „Förderung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen im Elektrizitätsbinnenmarkt“ erlassen. Diese sieht für Deutschland eine Steigerung der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien auf mindestens 12,5 % im Jahr 2010 vor. Dieses Ziel wurde in Deutschland bereits mit der Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) vom 29. März 2000 gesetzlich verankert und ist Teil des Klimaschutzprogrammes der Bundesregierung.
Bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen wird der Nutzung von Biomasse ein entschei-dender Anteil zugemessen. Für den Anwendungsbereich des EEG definiert die Biomasseverordnung (BiomasseV) vom 21.6.2001, welche Stoffe als nutzbare Biomasse gelten. Die Vergütungsregelungen des EEG für Strom aus Biomasse haben die Planungssicherheit der Anlagenhersteller und -betreiber verbessert, so dass zusätzliche Investitionsanreize geschaffen werden konnten. In dem vorliegenden Gesetzentwurf zur geplanten Novellierung des EEG in 2004 ist eine Fortführung der Förderung erneuerbarer Energieträger vorgesehen.
Aus naturschutzfachlicher Sicht ist der Ausbau erneuerbaren Energien zur Vermeidung großräumiger Klimaveränderungen zu begrüßen, da sich die Ziele des Naturschutzes langfristig nicht ohne einen wirksamen Klimaschutz verwirklichen lassen. Jedoch dürfen die formulierten Klimaschutzziele nicht auf Kosten von Naturschutzzielen umgesetzt werden oder mit negativen Auswirkungen auf die Lebensraumverhältnisse verbunden sein, indem z.B. bestehende Konflikte zwischen Naturschutz und Land- bzw. Forstwirtschaft verstärkt werden.
Ziel des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens ist es, mögliche Konflikte und Synergien beim Anbau und der Nutzung von Biomasse zur Wärme- und Stromgewinnung herauszuarbeiten. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Stromproduktion in Verbindung mit dem Energiepflanzenanbau in der Landwirtschaft und der forstwirtschaftlichen Nutzung von Energieholz.
Konzept
Das Forschungsvorhaben basiert auf einer umfangreichen Auswertung der aktuellen Fachliteratur im Bereich Biomasse/Erneuerbare Energien insbesondere im Zusammenhang mit naturschutzrelevanten Aspekten. Des Weiteren wurde zu diesem Themenkomplex eine systematische Recherche zentraler Fachbegriffe und Institutionen im Internet vorgenommen. Die daraus gewonnenen Einschätzungen konnten im Verlauf des Vorhabens durch Expertengespräche und Fachworkshops diskutiert und ergänzt werden.
In einem ersten Abschnitt des Projektes erfolgte zunächst eine Zusammenstellung der zur Erzeugung von Wärme und Strom verwendbaren Biomassefraktionen sowie technisch ausgereifter, zur Zeit am Markt verfügbarer Anlagentechnik zur Stromerzeugung aus Biomasse. Dabei wurden einerseits Dampfkraftprozesse zur Verbrennung von holzartiger bzw. halmgutartiger Biomasse und andererseits die Möglichkeiten der Vergärung von feuchter bzw. trockener Biomasse in Biogasanlagen dargestellt. Des Weiteren wurden die wesentlichen Fördermaßnahmen und gesetzlichen Rahmensetzungen hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf den Anbau und die Nutzung von Biomasse aufgeführt. Der erste Abschnitt schließt mit der Zusammenstellung der wichtigsten Einschätzungen zu den aktuell in Deutschland zur Verfügung stehenden Potenzialen unterschiedlicher Biomassefraktionen.
Die Verwertung von Biomasse zur Fermentation in Biogasanlagen
Zur Vermittlung der technischen Voraussetzungen zur Erzeugung von Biogas sind zunächst die grundlegenden Informationen zur Verfahrenstechnik und zur Fermentertechnologie übersichtlich dargestellt. Wesentliche Fachbegriffe werden erläutert und der Abbauprozess der Biomasse zu Biogas kurz dargestellt. Von den dann aufgeführten Verfahren der Biogasproduktion (Nassvergärung, Trockenfermentation) bietet sich derzeit allein die Nassvergärung, als die am weitesten ausgereifte und als marktgängige Technik, als Basis für die energetische Biomassenutzung an.
Mit Bezug auf dieses Verfahren werden die unterschiedlichen Betriebsstoffe für Biogasanlagen diskutiert. Es folgen Ausführungen zur Vorbehandlung und zur Einbringung von organischen Stoffen in Fermentationsanlagen sowie zu den möglichen Gaserträgen einzelner Substrate. Dabei werden die Anforderungen an Pflanzen genannt, die für hohe Methanerträge wesentlich sind. Die derzeit am häufigsten verwendeten, bzw. im Bezug auf ihre Eigenschaften vornehmlich diskutierten nachwachsenden Rohstoffe, Silomais (Zea Mays), Grasschnitt und Futterrüben, werden hinsichtlich ihrer Vor- und Nachteile für die Biogasproduktion ausführlich betrachtet.
Abschließend werden die technischen Grundlagen durch Ausführungen zu der Energieverwertung aus Biogas abgerundet. Dabei wurde auf die folgenden Themen eingegangen: Gasaufbereitung, Nutzung des Biogases zur Wärmeerzeugung sowie Nutzung des Biogases für elektrische Energie.
Die Verwertung von Biomasse in Dampfkraftprozessen
Für die Verwertung von Biomasse in Dampfkraftprozessen sind die unterschiedlichen Verfahren, Ver-brennung, Vergasung und Pyrolyse kurz aufgeführt. Nachfolgend wird der Dampfkraftprozess (Nutzung der Rauchgaswärme aus der Verbrennung) als technisch ausgereiftes und am Markt verfügbares Verfah-ren in seinen einzelnen Prozessschritten erläutert. Dabei wird auf die folgenden Aspekte eingegangen: Brennstoffzuführung, Feuerungstechniken, Kessel und Wärmetauscher, Emissionsminderung, mög-liche Betriebsweisen, Arbeitsmaschinen (Motoren und Turbinen), Netzeinspeisung und die Ascheverwertung. Ergänzend werden im Anschluss daran verschiedene Beispielanlagen vorgestellt.
Im Bezug auf ihre energetische Nutzung wurden die Aufbereitung der Brennstoffe, die Heiz- und Brennwerte sowie weitere relevante Eigenschaften holzartiger und halmgutartiger Biomasse untersucht und Kriterien für die Verwendung dieser Brennstoffe ausgearbeitet.
Fördermaßnahmen und politische Rahmenbedingungen für Anbau und Nutzung von Biomasse
Als politischer Rahmen werden zunächst internationale Vereinbarungen erläutert, die sind das Kyoto-Protokoll, das Weißbuch der Europäischen Kommission zu erneuerbaren Energien und die EU-Richtlinie zur Förderung erneuerbarer Energien. Danach folgt die Beschreibung von Programmen und Gesetzen auf Bundesebene: Nationales Klimaschutzprogramm, Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) und Biomasse-Verordnung. Zusätzlich werden neben weiteren Förderprogrammen insbesondere das Marktanreizprogramm des Bundeswirtschaftsministeriums und die agrarpolitischen Reglungen der EU beschrieben.
Einschätzungen zum Biomassepotenzial
Die wichtigste Einschätzungen des in Deutschland zur Verfügung stehenden Biomassepotenzials wurden getrennt nach Biomassefraktionen übersichtlich dargestellt. Für den Bereich holzartiger Biomasse wurden Daten zu den Fraktionen Waldenergieholz, Industrierestholz, Altholz und Landschaftspflegeholz zusammengestellt. Unter landwirtschaftlichen Biomassepotenzialen sind entsprechende Daten zu den Fraktionen Stroh, Energiepflanzen sowie Gülle und Mist aufgeführt.
Am Beispiel der Region Hannover konnten zudem durch eine Befragung der wesentlichen Institutionen und Akteure regional konkretisierte und belastbare Daten des zur Verfügung stehenden Biomasse-potenzials aus Land- und Forstwirtschaft sowie gewerblich-industriellen Holzreststoffen ermittelt werden.
Energieholznutzung und Naturschutz in der Forstwirtschaft
Ausgehend von der aktuellen Fachdiskussion zu den Kriterien für eine Gute fachliche Praxis in der Forstwirtschaft wurden für die folgenden Themenkomplexe Einschätzungen zu potenziellen Auswirkungen der energetischen Nutzung von Waldenergieholz vorgenommen: Nährstoffkreisläufe und Holzentnahme, integrativer Naturschutz im Wirtschaftswald (mit Schwerpunkt auf Altholzbeständen, Totholzanteilen, Nist- und Höhlenbäumen sowie dem Mindestalter von Endnutzungsbeständen), Pflege von Waldrändern sowie Bodenschutz und Walderschließung. Es wurde jeweils herausgestellt, inwieweit eine energetische Nutzung Einfluss auf naturschutzfachlich relevante Aspekte haben könnte, welcher Handlungsbedarf sich daraus für den Naturschutz ergibt und ob die Vorschläge der Kriterien zur Guten fachlichen Praxis nach WINKEL & VOLZ (2003) ggf. zu verändern bzw. zu erweitern sind. Ergänzend konnten Hinweise zu den Themenkomplexen Erstaufforstungen, Bestandsbegründung und Waldumbau sowie zum segregativen Naturschutz gegeben werden.
Energetische Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen aus der Landwirtschaft
Die Nutzung nachwachsender Rohstoffe aus der landwirtschaftlichen Produktion wurde getrennt nach halmgutartiger Biomasse und dem Anbau von Energiepflanzen zur Fermentation in Biogasanlagen untersucht. Bei den halmgutartigen Energieträgern wurden die derzeitigen Hemmnisse für eine energetische Nutzung vorangestellt, aber auch mögliche Perspektiven für eine zukünftige Nutzung aufgezeigt. Neben der energetischen Verwertung von Stroh als landwirtschaftlichem Nebenprodukt wurde auch der Anbau von Energiegetreide betrachtet. Für beide Energieträger ist eine Einschätzung zu den voraussichtlichen Auswirkungen auf den Naturschutz vorgenommen worden.
Für den Energiepflanzenanbau zur Fermentation wurden zunächst die wichtigsten Einflussfaktoren benannt. Danach sind die für einen Anbau in erster Linie relevanten Biomassefraktionen und die zur Zeit in der Diskussion sowie teilweise bereits in der praktischen Anwendung befindlichen Anbauvarianten aufgeführt. Dies betrifft: (1.) Energiepflanzen im konventionellen Anbau am Beispiel von Silomais, (2.) Energiemaisanbau auf produktiven Standorten, (3.) Mehrkulturnutzung auf produktiven Standorten und (4.) Energiepflanzenanbau auf ertragsarmen Standorten.
Die genannten Anbauvarianten wurden hinsichtlich ihres Einflusses auf Natur und Umwelt überprüft. Als Anhaltspunkte konnten die wichtigsten, bereits aus der allgemeinen Fachdiskussion bekannten, negativen Auswirkungen einer intensiven landwirtschaftlichen Nutzung herangezogen werden. Es wurde für jede Anbauvariante versucht, die potenziellen Auswirkungen durch Bodenverdichtung/Bodenerosion, den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln, die Eutrophierung von Böden und Gewässern bzw. die Veränderung des Nährstoffhaushaltes sowie die Auswirkungen auf die Artenvielfalt von Flora und Fauna einzuschätzen.
Unabhängig von den Anbauverfahren wurde der Frage nachgegangen, ob die Nachfrage nach Energie-pflanzen zu einer verstärkten Entwicklung gentechnisch veränderter Organismen bzw. deren Einsatz in der Land- und Forstwirtschaft führen könnte. Zur Beurteilung dieser Frage wurden die derzeitigen Ziele der Energiepflanzenzüchtung herausgearbeitet und mit dem aktuellen Stand der technischen Möglichkeiten der Grünen Gentechnik verglichen. Ergänzend wurden die wesentlichen rechtlichen Rahmenbedingungen aufgeführt.
Veränderung des Landschaftsbildes durch die Biomasseproduktion
Ausgehend von einer engen Verbindung zwischen der land- und forstwirtschaftlichen Nutzung und der Eigenart, Vielfalt und Schönheit der Kulturlandschaft, werden zwei Aspekte der Erzeugung und Nutzung von Biomasse beispielhaft betrachtet, die zu einer nachhaltigen Veränderung des Landschaftsbildes führen könnten. Zum einen wird die Beeinflussung des Landschaftsbildes durch hochwüchsige Kulturen und Aufforstungen und damit in Zusammenhang stehende positive und negative Entwicklungen diskutiert. Zum anderen wurde die Frage aufgegriffen, welchen Einfluss der Energiepflanzenanbau auf die Kulturpflanzenvielfalt haben könnte. Abschließend wird der Einfluss von baulichen Anlagen zur Lagerung und Verarbeitung von Biomasse auf das Landschaftsbild betrachtet.
Synergieansätze zwischen Naturschutz und Biomassenutzung
Stellvertretend für zahlreiche potenzielle Synergieansätze konnten vier für den Naturschutz bedeutsame und von einer angepassten Bewirtschaftung bzw. Pflege abhängige Lebensräume als Beispiele aufgegrif-fen werden. Für Niedermoore, Wallhecken und Knicks, Nieder- und Mittelwälder sowie Naturschutz-grünland wird nach Wegen gesucht, das anfallende Schnittgut energetisch zu verwerten und dadurch einen Kostenbeitrag zur Deckung der Bewirtschaftung zu erzielen. Nach einer kurzen Beschreibung der naturschutzfachlichen Bedeutung der Lebensräume wird jeweils die Option einer energetischen Nut-zung dargestellt und soweit möglich mit wirtschaftlichen Daten ergänzt.
Gesamteinschätzung und Handlungsbedarf
Der Bericht schließt mit einer Gesamteinschätzung zu den technischen Verfahren zur energetischen Nutzung von Biomasse und deren Grenzen hinsichtlich der Anwendbarkeit. Der weitere Handlungsbedarf aus Sicht des Naturschutzes wird aufgezeigt.
Over the past few decades, there has been a growing concern about the social and environmental risks which have come along with the progress achieved through a variety of mutually intertwined modernization processes. In recent years these concerns are transformed into a widely-shared sense of urgency, partly due to events such as the various pandemics threatening livestock, and increasing awareness of the risks and realities of climate change, and the energy and food crises. This sense of urgency includes an awareness that our entire social system is in need of fundamental transformation. But like the earlier transition between the 1750's and 1890's from a pre-modern to a modern industrial society, this second transition is also a contested one. Sustainable development is only one of many options. This book addresses the issue on how to understand the dynamics and governance of the second transition dynamics in order to ensure sustainable development. It will be necessary reading for students and scholars with an interest in sustainable development and long-term transformative change.
The global land area required to meet the German consumption of agricultural products for food and non-food use was quantified, and the related greenhouse gas (GHG) emissions, particularly those induced by land-use changes in tropical countries, were estimated. Two comprehensive business-as-usual scenarios describe the development corridor of biomass for non-food use in terms of energetic and non-energetic purposes. In terms of land use, Germany was already a net importer of agricultural land in 2004, and the net additional land required by 2030 is estimated to comprise 2.5–3.4 Mha. This is mainly due to biofuel demand driven by current policy targets. Meeting the required biodiesel import demand would result in an additional GWP of 23–37 Tg of CO2 equivalents through direct and indirect land-use changes. Alternative scenario elements outline the potential options for reducing Germany's land requirement, which reflect future global per capita availability.
Modern agriculture and conventional breeding and the liberal use of high inputs has resulted in the loss of genetic diversity and the stagnation of yields in cereals in less favourable areas. Increasingly landraces are being replaced by modern cultivars which are less resilient to pests, diseases and abiotic stresses and thereby losing a valuable source of germplasm for meeting the future needs of sustainable agriculture in the context of climate change. Where landraces persist there is concern that their potential is not fully realised. Much effort has gone into collecting, organising, studying and analysing landraces recently and we review the current status and potential for their improved deployment and exploitation, and incorporation of their positive qualities into new cultivars or populations for more sustainable agricultural production. In particular their potential as sources of novel disease and abiotic stress resistance genes or combination of genes if deployed appropriately, of phytonutrients accompanied with optimal micronutrient concentrations which can help alleviate aging-related and chronic diseases, and of nutrient use efficiency traits. We discuss the place of landraces in the origin of modern cereal crops and breeding of elite cereal cultivars, the importance of on-farm and ex situ diversity conservation; how modern genotyping approaches can help both conservation and exploitation; the importance of different phenotyping approaches; and whether legal issues associated with landrace marketing and utilisation need addressing. In this review of the current status and prospects for landraces of cereals in the context of sustainable agriculture, the major points are the following: (1) Landraces have very rich and complex ancestry representing variation in response to many diverse stresses and are vast resources for the development of future crops deriving many sustainable traits from their heritage. (2) There are many germplasm collections of landraces of the major cereals worldwide exhibiting much variation in valuable morphological, agronomic and biochemical traits. The germplasm has been characterised to variable degrees and in many different ways including molecular markers which can assist selection. (3) Much of this germplasm is being maintained both in long-term storage and on farm where it continues to evolve, both of which have their merits and problems. There is much concern about loss of variation, identification, description and accessibility of accessions despite international strategies for addressing these issues. (4) Developments in genotyping technologies are making the variation available in landraces ever more accessible. However, high quality, extensive and detailed, relevant and appropriate phenotyping needs to be associated with the genotyping to enable it to be exploited successfully. We also need to understand the complexity of the genetics of these desirable traits in order to develop new germplasm. (5) Nutrient use efficiency is a very important criterion for sustainability. Landrace material offers a potential source for crop improvement although these traits are highly interactive with their environment, particularly developmental stage, soil conditions and other organisms affecting roots and their environment. (6) Landraces are also a potential source of traits for improved nutrition of cereal crops, particularly antioxidants, phenolics in general, carotenoids and tocol in particular. They also have the potential to improve mineral content, particularly iron and zinc, if these traits can be successfully transferred to improved varieties. (7) Landraces have been shown to be valuable sources of resistance to pathogens and there is more to be gained from such sources. There is also potential, largely unrealised, for disease tolerance and resistance or tolerance of pest and various abiotic stresses too including to toxic environments. (8) Single gene traits are generally easily transferred from landrace germplasm to modern cultivars, but most of the desirable traits characteristic of landraces are complex and difficult to express in different genetic backgrounds.Maintaining these characteristics in heterogeneous landraces is also problematic. Breeding, selection and deployment methods appropriate to these objectives should be used rather than those used for high input intensive agriculture plant breeding. (9) Participatory plant breeding and variety selection has proven more successful than the approach used in high input breeding programmes for landrace improvement in stress-prone environments where sustainable approaches are a high priority. Despite being more complex to carry out, it not only delivers improved germplasm, but also aids uptake and communication between farmers, researchers and advisors for the benefit of all. (10) Previous seed trade legislation was designed primarily to protect trade and return royalty income to modern plant breeders with expensive programmes to fund. As the desirability of using landraces becomes more apparent to achieve greater sustainability, legislation changes are being made to facilitate this trade too. However, more changes are needed to promote the exploitation of diversity in landraces and encourage their use.
Continuing population and consumption growth will mean that the global demand for food will increase for at least another 40 years. Growing competition for land, water, and energy, in addition to the overexploitation of fisheries, will affect our ability to produce food, as will the urgent requirement to reduce the impact of the food system on the environment. The effects of climate change are a further threat. But the world can produce more food and can ensure that it is used more efficiently and equitably. A multifaceted and linked global strategy is needed to ensure sustainable and equitable food security, different components of which are explored here.
The relationship, on a global basis, between the amount of N fixed by chemical, biological or atmospheric processes entering the terrestrial biosphere, and the total emission of nitrous oxide (N2O), has been re-examined, using known global atmospheric removal rates and concentration growth of N2O as a proxy for overall emissions. The relationship, in both the pre-industrial period and in recent times, after taking into account the large-scale changes in synthetic N fertiliser production and deforestation, is consistent, showing an overall conversion factor of 3–5%. This factor is covered only in part by the ~1% of "direct" emissions from agricultural crop lands estimated by IPCC (2006), or the "indirect" emissions cited therein. This means that the extra N2O entering the atmosphere as a result of using N to produce crops for biofuels will also be correspondingly greater than that estimated just on the basis of IPCC (2006). When the extra N2O emission from biofuel production is calculated in "CO2-equivalent" global warming terms, and compared with the quasi-cooling effect of "saving" emissions of fossil fuel derived CO2, the outcome is that the production of commonly used biofuels, such as biodiesel from rapeseed and bioethanol from corn (maize), can contribute as much or more to global warming by N2O emissions than cooling by fossil fuel savings. Crops with less N demand, such as grasses and woody coppice species have more favourable climate impacts. This analysis only considers the conversion of biomass to biofuel. It does not take into account the use of fossil fuel on the farms and for fertilizer and pesticide production, but it also neglects the production of useful co-products. Both factors partially compensate each other. This needs to be analyzed in a full life cycle assessment.
Despite great recent progress, hunger and poverty remain widespread and agriculturally driven environmental damage is widely prevalent. The idea of agricultural sustainability centers on the need to develop technologies and practices that do not have adverse effects on environmental goods and services, and that lead to improvements in food productivity. Here we show the extent to which 286 recent interventions in 57 poor countries covering 37 M ha (3% of the cultivated area in developing countries) have increased productivity on 12.6 M farms while improving the supply of critical environmental services. The average crop yield increase was 79% (geometric mean 64%). All crops showed water use efficiency gains, with the highest improvement in rainfed crops. Potential carbon sequestered amounted to an average of 0.35 t C ha(-1) y(-1). If a quarter of the total area under these farming systems adopted sustainability enhancing practices, we estimate global sequestration could be 0.1 Gt C y(-1). Of projects with pesticide data, 77% resulted in a decline in pesticide use by 71% while yields grew by 42%. Although it is uncertain whether these approaches can meet future food needs, there are grounds for cautious optimism, particularly as poor farm households benefit more from their adoption.
Consumption of natural resources should not exceed sustainable levels. The increasing use of biofuels and to some extent biomaterials, on top of rising food and feed demands, is causing countries to use a growing amount of global land, which may lead to land use conflicts and the expansion of cropland and intensive cultivation at the expense of natural ecosystems. Selective product certification cannot control the land use change triggered by growing overall biomass consumption. We propose a comprehensive approach to account for the global land use of countries for their domestic consumption, and assess this level with regard to globally acceptable levels of resource use, based on the concept of safe operating space. It is shown that the European Union currently uses one-third more cropland than globally available on a per capita basis and that with constant consumption levels it would exceed its fair share of acceptable resource use in 2030. As the use of global forests to meet renewable energy targets is becoming a concern, an approach to account for sustainable levels of timber flows is also proposed, based on the use of net annual increment, exemplified with preliminary data for Switzerland. Altogether, our approach would integrate the concept of sustainable consumption into national resource management plans; offering a conceptual basis and concrete reference values for informed policy making and urging countries to monitor and adjust their levels of resource consumption in a comprehensive way, respectful of the limits of sustainable supply.
Edited by three well-known analysts of risk and its communication, this volume brings together contributions from a group of international experts in risk perception and risk communication. Key conceptual issues are discussed as well as a range of recent case studies that span BSE and food safety, AIDS/HIV, nuclear power, child protection, Y2K, electromagnetic fields, and waste incineration. The volume also draws attention to issues in public policy, risk management and risk communication practice.
Energy outputs from ethanol produced using corn, switchgrass, and wood biomass were each less than the respective fossil energy inputs. The same was true for producing biodiesel using soybeans and sunflower, however, the energy cost for producing soybean biodiesel was only slightly negative compared with ethanol production. Findings in terms of energy outputs compared with the energy inputs were: • Ethanol production using corn grain required 29% more fossil energy than the ethanol fuel produced. • Ethanol production using switchgrass required 50% more fossil energy than the ethanol fuel produced. • Ethanol production using wood biomass required 57% more fossil energy than the ethanol fuel produced. • Biodiesel production using soybean required 27% more fossil energy than the biodiesel fuel produced (Note, the energy yield from soy oil per hectare is far lower than the ethanol yield from corn). • Biodiesel production using sunflower required 118% more fossil energy than the biodiesel fuel produced.
Arbiträre Politik und Technology Governance. Das Problem der Pflanzentreibstoffe
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Bioenergie und Naturschutz -Synergien fördern, Risiken vermeiden
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The future of food security. Vortrag auf dem 28. Forum Globale Fragen: (Kein) Brot für die Welt? Ernährung in der Krise
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- Markus Schorling Geboren
Markus Schorling
Geboren 1975 in Uelzen. Studium der Biologie. 2006
- Susanne Stirn Geboren
Susanne Stirn
Geboren 1960 in Bonn. Studium der Biologie. 1990
Mitgesellschafter des Büros sumbi Ingenieure für Energie effi zienz. Promotion in Technikbewertung und partizipati ver Modellierung
- Manuel Gottschick Geboren
Manuel Gottschick
Geboren 1969 in Wolfsburg. Studium der Umwelttechnik.
Mitgesellschafter des Büros sumbi Ingenieure für
Energie effi zienz. Promotion in Technikbewertung und
partizipati ver Modellierung. Seit 1998 wissenschaftlicher
Mitarbeiter der Universität Hamburg. Arbeitsschwerpunkte: Nachhaltigkeitsforschung, Partizipationsverfahren, gesellschaftliche Transformation.