„Mutter Erde, Bruder Baum“ – da war etwas – schon vergessen?“ Über Sinn und Unsinn von Holzpellets

 

Vorbemerkung der Redaktion
Die Stadt als Natur. Auch die Stadt soll sich einfügen in das natürliche Kreislaufsystem. Weg von fossilen Energiequellen hin zu Alternativen: Sonnenergie, Wind, Wasserkraft - und nachwachsende Energiequellen. Wir bemühen uns, alles richtig zu machen. Dabei ist vieles zu bedenken: nicht nur die Energiequelle selbst, sondern auch die Emissionsfolgen ihrer Nutzung. Wie sollen wir zukünftig auf umwelt-verantworliche Weise unsere Häuser im Winter warm kriegen? Holzpellets werden als eine der Alternativen angeboten. Gute Lösung, dachten manche und schafften sich eine Brennanlage für Holzpellets an. Doch so einfach ist die Sache mit Energie-Bilanz und CO2-Emissionen nicht. Wir veröffentlichen den Beitrag eines östereichischen Experten, der die problematische Seite der Verbrennung von Holzpellets diskutiert. Seine Bedenken werden untermauert durch einen offenen Brief vom 13.8.2013 unterzeichnet von einer großen Zahl von kanadischen und US-amerikanischen Wissenschaftlern an den zuständigen Kommissar für Energie der Europäischen Kommission Günther Öttinger, den wir hier im Anschluss an den Beitrag von Wojciech Rodalski im englischen Original abdrucken.

 

Dass die Ära der fossilen Energieträger nun langsam vorüber geht, ist uns allen klar. Umso wichtiger ist daher die Suche nach alternativen Brennstoffen. Klimaneutral sollen sie sein, nachhaltig, lokal verfügbar und eine positive Ökobilanz sollen sie natürlich auch aufweisen.

Das dürfte doch nicht so schwierig sein. Die heimische Biomasse bietet sich als „saubere“ Energiequelle geradezu an, der jährliche forstliche Biomassenzuwachs ist höher als der Verbrauch, das Holz ist doch eindeutig klimaneutral, weil natürlich bei der Verbrennung nur so viel Kohlendioxid entsteht, wie viel die Pflanze während des Wachstums aus der Luft entnimmt und im Zuge der Photosynthese in Holz umwandelt.
Hier aber liegt ein großer Irrtum vor. Der Prozess der Verbrennung eines ganzen (nun „Waldhackgut“ genannten) Baumes dauert in einem modernen Biomassekraftwerk nur einige Minuten, es brauchte aber mind. 50 Jahre, um die jetzt zum Kohlendioxid aufoxidierte Biomasse gebildet zu haben.
Nennt man eine solche Vorgangsweise nachhaltig?

Viele ExpertInnen warnen mittlerweile vor Schäden, die sich aus der intensiven und nicht nachhaltigen Holzentnahme zu Heizzwecken ergeben können. Die Gefährdung der Integrität von Wäldern gefährdet auch andere Lebensgrundlagen wie zum Beispiel die Trinkwasservorräte. Wo kein Wald, dort auch kein Grundwasser, somit auch kein Trinkwasser. Die Stadt Wien z.B. besitzt in NÖ und in der Steiermark über 26.000 Hektar Wald (richtigerweise als „Quellenschutzwald“ bezeichnet). Die Verwaltung dieser Wälder obliegt sowohl dem Wiener Forstamt als auch dem Wiener Wasserwerk – Zufall? – bestimmt nicht, denn die österreichische Bundeshauptstadt, aber auch etliche niederösterreichische Gemeinden, darunter Gablitz beziehen aus diesen Gebieten über die so genannten Hochquellwasserleitungen täglich mehr als 400.000 m³ Trinkwasser.

Auch die Verwendung von Stroh als Energiequelle liegt nah an dieser Problematik. Die (wirtschaftlich noch nicht ganz ausgereifte) Umwandlung von Stroh in Biosprit gilt sogar als Verheißung, den Konflikt zwischen Nahrungsmittelproduktion und Energiepflanzenanbau wirksam zu entschärfen.
Vorerst wird jedoch Stroh einfach als „Biomasse“ - ähnlich wie Holz, oft bereits in Form von hochmodernen „Pellets“ - verbrannt, anstatt als Humusquelle auf den Feldern zu verbleiben. Die Ackerböden der Europäischen Union verlieren seit geraumer Zeit durch Erosion und einseitige, intensive Bewirtschaftung jährlich etwa 3 Prozent ihres Kohlenstoffs, eigentlich müsste noch mehr Stroh für die Humusproduktion verwendet werden, am besten als Kompost, weil der darin enthaltene Kohlenstoff als besonders wertvoller „Dauerhumus“ vorliegt.
In welche Richtung entwickelt sich allerdings die Landwirtschaft in den hoch technisierten Ländern, wie zum Beispiel in den Niederlanden, oder in Österreich? Wozu wird überhaupt der „Boden“ benötigt? Um Lebensmittel zu produzieren? Unsinn! - Aus einem humusreichen Boden ausgenommene Kartoffeln sind nur „schmutzig“, „mit Erde verunreinigt“. Sie müssen erst gründlich gewaschen werden, bevor sie in den Verkauf gelangen.
Also eine neue Lösung muss her – z.B. Landwirtschaft in mehrstöckigen Gebäuden, ohne Humus, nur auf Substraten aus Steinwolle mit elektronischer Zudosierung von Nährstoffen. Derartiges gibt es ohnehin schon in Österreich, so und nicht anders werden beispielsweise die Rispentomaten, aber auch Paprika, Gurken und Melanzani „erzeugt“.

Aber zurück zum Holz und zur Photosynthese. Eine interessante Wortmeldung zu diesem Thema kommt vom deutschen Experten für Photosynthese, Chemie-Nobelpreisträger Professor Hartmut Michel. Laut seinen Ausführungen (Quelle: Fachblatt „Angewandte Chemie“) stellt die Produktion von Biokraftstoffen generell eine extrem ineffiziente Nutzung der verfügbaren land- und forstwirtschaftlichen Flächen dar. Selbst schnellwüchsige Pflanzen wie Pappeln, Weiden aber auch alle anderen so genannten „Energiehölzer“ nutzen nur ein Prozent der einfallenden Lichtenergie. Bei der Umwandlung in Biokraftstoffe geht weitere Energie verloren.
Biodiesel aus Raps speichert beispielsweise am Ende lediglich 0,1% des Sonnenlichts, Bioethanol 0,2%, Biogas (aus nachwachsenden Rohstoffen) nur 0,3%.
Eine schlichte Solarzelle mit 15%-igem Wirkungsgrad plus Batterie speichert die Sonnenenergie 150-mal besser als Biokraftstoffe. Deshalb – so rechnet der Nobelpreisträger Michel – sei es für die CO2-Bilanz ohnehin viel sinnvoller, für den Anbau von Energiepflanzen genutztes Land aufzuforsten. Stattdessen wird im Sinne einer fälschlicherweise als „ökologisch“ und „nachhaltig“ verstandenen Energiegewinnung der bereits „fertige“ Wald gerodet. Dort wachsende Bäume binden pro Quadratmeter fast zehnmal so viel CO2, wie die auf der gleichen Fläche erzeugten Biokraftstoffe an CO2-Emissionen verhindern, indem sie fossile Energieträger ersetzen.
Und was machen wir? – wir schlägern das frische Holz und verbrennen es direkt, oft in alten, wenig effizienten Öfen, mit erschreckenden Abgasqualitäten (Ruß, Feinstaub, Kohlenmonoxid und Dioxine inklusive). Hauptsache, ein paar Scheiter brennen schön hinter dem feuerfesten Glas. Dabei ist es oft nur teilweise ein echter oxydativer Verbrennungsprozess, eher eine Art Schwelbrennverfahren (auch als „Pyrolyse“ bekannt). Das Ofentürl wird schnell zugemacht (schade um das schöne Holz, es soll doch langsam brennen!). Alle kennen wir den grauslichen Gestank, der aus solchen, unter Ausschluss von Sauerstoff ablaufenden Verbrennungsprozessen stammt.

Ebenfalls sinnvoller als frische Biomasse (Holz) zu verbrennen, oder daraus Biokraftstoffe zu erzeugen wäre es, diesen wertvollen Rohstoff zuerst für die Produktherstellung zu nutzen. Dabei geht es gleichermaßen um die Holzverarbeitung (Möbel, Bauwesen etc.), wie auch um die Zellstoffindustrie. Erst, wenn diese Produkte ausgedient haben, soll ihre Energie (z.B. durch Verheizen) genutzt werden. Nutzungskaskaden nennt sich dieses ressourcenschonende Verwertungsprinzip. Materialwirtschaft vor Energiewirtschaft.

Schuld an dieser Misere ist mitunter auch das (falsche!) österreichische Förderungsmodell („Ökostromgesetz“ genannt). Das „Öko“ im „Ökostromgesetz“ stammt mit Sicherheit nicht von der „Ökologie“, sondern eher von der „Ökonomie“. Es ist kein Umweltsteuerungsgesetz, sondern ganz eindeutig ein LandwirtInnenförderungs- und WaldbesitzerInnenbereicherungsgesetz. Für Abfallholz werden den Biomassekraftwerken hohe Abschläge verrechnet, deshalb nehmen sie solche Hölzer gar nicht an (obwohl es rein abfallrechtlich in vielen Fällen möglich wäre). Die Wiener MA 48 kann deshalb die entsorgten Christbäume im Wiener Biomassekraftwerk Simmering (seinerzeit das ökologische „Vorzeigeprojekt“) gar nicht verbrennen, das Brennholz liefern stattdessen die Bundesforste, die Esterházys, Batthyánys oder wie sie alle heißen. Verbrannt (neudeutsch: „energetisch verwertet“) werden die Wiener Christbäume jedoch trotzdem, allerdings (leider weniger effizient) in den Wiener Müllverbrennungsanlagen.

Dazu noch ein Beispiel:
Zurzeit wird das frische Holz verbrannt, ein Haus wird aber aus Beton gebaut. Für 1 m³ Beton werden 240 kg CO2-Äquivalente in die Luft geblasen, bei einem Einfamilienhaus entsprechen diese Emissionen 300.000 km PKW-Fahrt, oder 15 Jahre Heizen.
Alternative:
Das Haus aus Holz bauen, nutzen und die alten Baustoffe erst später, nach dem Abbruch energetisch verwerten. Null-Emissionen, 100 Jahre lang.

Was tun also?
Natürlich ist eine moderne Holzfeuerung besser als Gasheizung, noch besser als Ölheizung, oder gar als Kohleheizung.
Allerdings soll das Holz vorerst als Material, als Rohstoff verwendet werden. Eine weitere Alternative zur direkten Verbrennung wäre die Produktion von synthetischem Erdgas aus (Abfall)Holz - Güssing zeigt uns da bereits Einiges vor. Die energetische Nutzung von diesem Gas ist viel effizienter als die Direktverbrennung von Holz.

Und überhaupt – immer bereit sein zum Nachdenken, heißt hier die Devise. Am besten denkt man/frau bekanntlicherweise nach während eines langen Winterabends, vor einem warmen, mit luftgetrocknetem Buchenholz beheizten, Kachelofen sitzend.
Also dann – schönen Winter! – bis zum nächsten Frühjahr, da werden die Bäume wieder wachsen (falls sie bis dahin nicht verheizt wurden).

 

Fotos: Helga Fassbinder 

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August 30, 2013 open letter to:

Commissioner Günther Oettinger Commissioner for Energy, Berlaymont Building, 200 Rue de la Loi 1049 Brussels, Belgium, and
Catherine Day Directorate-General SG Secretariat-General Title Secretary-General Assignment ALL EUI COMMISSION SG Address B-1049 BRUXELLES

Re: Burning wood from Southern US forests to generate electricity in Europe

 

Dear Commissioner Oettinger and Secretary General Day:

We, the undersigned scientists from across the US, are concerned about the rising use of wood sourced from Southern US forests as a fuel for electricity-generating power plants in Europe and urge you to take swift action to develop and adopt sustainability criteria and carbon accounting requirements to ensure adequate protections for forests and the climate.
Mounting demand for wood in Europe has led to an explosive growth in facilities across the Southern US that are manufacturing wood pellets for export to supply the European electricity market. In 2012, the Southeastern US emerged as the world’s largest exporter of wood pellets for biomass electricity generation. With continued investments throughout the southern US, export volumes reached an estimated 1.75 million tons in 2012 and are expected to jump to 5.7 million tons in 2015, according to the North American Wood Fiber Reviewi.
Demand for wood pellets in Europe is fueled by misguided energy policies, which incorrectly assume that burning wood will lower carbon emissions and help address climate change. These policies appear to subscribe to the wood pellet and power industry claim that burning wood is a carbon neutral process because new trees will eventually absorb and store the carbon that was released when wood is burned. In addition, industry claims of sustainability are often based on citing positive growth to harvest rates in the South. We dispute these claims for the following reasons:
First, a growing body of evidence suggests that trees rather than wood waste are the primary source of the wood pellets exported to Europe from the Southern US. Recent advances in science and accounting for pollution from different types of woody biomass have clarified that burning trees to produce electricity actually increases carbon emissions compared with fossil fuels for many decades and contributes to other air pollution problemsii. In fact, published research examining the growth rates of trees in the southeastern US has concluded that it may take thirty-five to fifty years for these new trees to offset the carbon released by harvesting and burning the forests that preceded them, even in scenarios involving the burning of small-diameter trees from fast-growing pine plantationsiii. Further, a study by Dartmouth College published this year suggests that current estimates of carbon impacts may understate the problem because disturbances created by logging may result in far more rapid and extensive transfer of carbon from the forest mineral soil to the atmosphere than previously thoughtiv.
Second, arguments for the eventual carbon neutrality of burning wood assume that the harvested trees will be replaced by sustainably managed new forests. However, nearly 90 percent of southeastern US forests are privately owned and, unlike most of Europe, there are no laws or regulations in this region that require these private landowners to regrow or sustainably manage their forests to maintain vital carbon sinks. Cutting down and burning trees for energy production can disrupt vital carbon sinks and impede ongoing forest carbon sequestration. From the perspective of the atmosphere, diminishing a carbon sink has the same impact as creating an equivalent-sized smokestack.

US forests currently serve as a net carbon sink, offsetting a significant amount of US carbon emissions. This is often cited as justification for claims about carbon benefits associated with burning wood pellets made from US forests. However, taking credit for forest growth and carbon sequestration that would be happening anyway or that is already accounted for in calculating US carbon emissions would represent a major carbon accounting error.
Moreover, there are numerous compelling ecological and economic reasons to protect and preserve the remaining forested ecosystems of the Southern US. For example, in addition to storing substantial amounts of carbon in the standing trees and soil, the slow-growing bottomland hardwood forests along the US Atlantic Coastal Plain and Gulf Coast buffer natural and human communities from storms and floods, maintain water quality of rivers and estuaries, and provide critical habitat for birds, fish, and other wildlife. Yet, the bottomland forests that once covered this region have been reduced to a mere fraction of their original extent, and some of the remaining stands are now being logged to supply the wood pellet export industry. Recent reports have documented that Enviva, the largest exporter of wood pellets from the Southern US, sources wood at its mill in Ahoskie, North Carolina, from clear-cut wetland forests in the Mid-Atlantic Coastal Ecoregionv. This is only one example of native forest ecosystems threatened by Europe’s growing demand for wood as a fuel source for electricity.
As scientists and concerned citizens, we thus urge you to reconsider the policies that are driving this demand for wood pellets as a fuel source for generating electricity in Europe. We urge you to take prompt action to remedy the adverse climate and biodiversity impacts of the current misguided policies.

Thank you for your consideration of this request, and please do not hesitate to contact us if you would like more information and/or to discuss these issues further.

Sincerely,

E.O. Wilson, Ph.D., Museum of Comparative Zoology, Harvard University, Cambridge, MA
Alan Weakley, Ph. D., Director and Curator of the University of North Carolina Herbarium, Chapel Hill, NC
Robert Peet, Ph.D., Professor of Biology, University of North Carolina , Chapel Hill, NC
Robert Cabin, Ph.D., Professor of Ecology, Brevard College, Brevard, NC
Reed Noss, Ph.D., Biology Department, University of Central Florida, Orlando, FL
Kevin Robertson, Ph.D., Fire Ecology Research Scientist, Tall Timbers Research Station and Land Conservancy, Tallahassee, FL
David P. Gillette, Ph.D., Professor of Environmental Studies, University of North Carolina-Asheville Jim Reynolds, Ph.D., Professor of Geology, Brevard College, Brevard, NC Paul van Els, Ph.D. Candidate, Museum of Natural Science, Louisiana State University, Baton Rouge, LA
Lowell Urbatsch, Ph. D., Professor & Herbarium Director, Biological Sciences Department Louisiana State University, Baton Rouge, LABill Schlesinger, Ph.D., President, Biogeochemist, Carry Institute of Ecosystem Studies, Millbrook, NY

Mary S. Booth, Ph.D., Director, Partnership for Policy Integrity
Dan Richter, Ph.D., Professor, Nicholas School of the Environment, Duke University, Durham, NC
Viney P. Aneja, Ph.D., Professor, Department of Marine, Earth, and Atmospheric Sciences, North Carolina State University
Jeff Corbin, Ph.D., Associate Professor, Biology Department, Union College, Schenectady, NY
Jerry Melillo, Senior Scientist, The Ecosystems Center, Marine Biological Lab, Woods Hole, MA
Jacqueline Mohan, Ph.D., Assistant Professor, Odum School of Ecology, University of Georgia, Athens, GA
Tom Lovejoy, Ph.D., Heinz Center for the Environment, Washington, DC
David Foster, Ph.D., Director, Harvard Forest, Petersham, MA
Hank Shugart, Ph.D., Professor, Environmental Sciences Department, University of Virginia, Charlottesville, VA
Norm Christensen, Ph.D., Professor (Emeritus), Nicholas School of the Environment, Duke University, Durham, NC
Gretchen Daily, Ph.D., Professor, Woods Institute for the Environment, Stanford University, Stanford, CA Andrew Friedland, Ph. D., Professor, Environmental Studies Department, Dartmouth College, Hanover, NH Mark Harmon, Ph.D., Professor, School of Forestry, Oregon State University, Corvallis, OR Richard Waring, PH.D., Professor (Emeritus), School of Forestry, Oregon State University, Corvallis, OR George Woodwell, Ph.D., Director Emeritus, Woods Hole Research Center, Woods Hole, MA
John Lichter, Ph.D., Professor, Biology Department, Bowdoin College, Brunswick, ME
Eric Chivian, Ph.D., Founder and Director Emeritus, Center for Health and the Global Environment, Harvard Medical School, Harvard University, Cambridge, MA
Mark Bradford, Assistant Professor, School of Forestry and Environmental Studies, Yale University, New Haven, CT
Eric A. Davidson, Ph.D., Adjunct Senior Scientist, The Woods Hole Research Center, Woods Hole, MA
G. Philip Robertson, Ph. D., University Distinguished Professor, Dept. of Plant, Soil and Microbial Sciences, Michigan State University
Charles T Driscoll Jr., Ph.D., NAE, University Professor of Environmental System Engineering, Syracuse UniversityAndrew George, Ph.D., Instructor, Curriculum for the Environment and Ecology, University of North Carolina

Paula Swedeen, Ph.D., Forest Ecosystem Services Consultant, Olympia, WA
Benjamin A. Sikes, Ph.D., Ecology and Evolutionary Biology Department, University of Kansas
Jonathan Evans, Ph. D., Professor of Biology and Asst. Provost for Environmental Stewardship & Sustainability, Sewanee: University of the South, Sewanee, TN
Gene E. Likens, Ph.D., Founding Director and President Emeritus, Distinguished Senior Scientist Emeritus, Cary Institute of Ecosystem Studies, Millbrook, NY
Mark Battle, Ph.D., Dept. of Physics and Astronomy, Bowdoin College
Tom Rooney, Ph.D., Associate Professor, Department of Biological Sciences, Wright State University Dayton, OH
Tim Fahey, Liberty Hyde Bailey Professor, Department of Natural Resources, Cornell University
Richard Plevin, Ph.D., Research Scientist, NextSTEPS (Sustainable Transportation Energy Pathways), Institute of Transportation Studies, University of California, Davis
Robert W. Howarth, Ph.D., David R. Atkinson Professor of Ecology and Environmental Biology, Cornell University; Founding Editor, Biogeochemistry
John J. Ewel, Ph.D., Professor Emeritus, University of Florida (and formerly Director, U.S. Forest Service, Institute of Pacific Islands Forestry) Gainesville, FL
Richard B. Thomas, Ph.D., Professor of Biology, West Virginia University, Morgantown, WV
Deborah Lawrence, Ph.D., Professor of Environmental Sciences, University of Virginia, Charlottesville, VA
Paul Fonteyn, Ph.D., President, Green Mountain College, Poultney, VT
James Petranka, Ph.D., Professor of Biology, University of North Carolina at Asheville, Asheville, NC
Saara DeWalt, Ph.D., Associate Professor of biological sciences, Clemson University, Clemson, SC
Michael O’Hare, Ph.D., Prof. of Public Policy, Goldman School of Public Policy, University of California, Berkley, CA
Kalan Ickes, Ph.D., Assistant Professor of Biological Sciences, Clemson University, Clemson, South Carolina
Miles R. Silman, Ph.D., Professor of Biology and Director, Center for Energy, Environment, and Sustainability, Department of Biology, Wake Forest University, Winston-Salem, NC
Francis E. Putz, Ph.D., Department of Biology, University of Florida, Gainesville, FL Neil Carman, Ph.D.,Clean Air Program Director, Lone Star Chapter of the Sierra Club, Austin, Texas
Dean Urban, Ph.D., Professor of Landscape Ecology, Division Chair Division of Environmental Sciences & Policy, Nicholas School of the Environment, Duke University, Durham, NCJames S Clark, Ph.D., Blomquist Professor, Nicholas School of the Environment, Duke University, Durham, NC
Daniel M. Kammen, Ph.D., Class of 1935 Distinguished Professor of Energy, University of California, Berkeley, CA
Michael W. Sears, Ph.D., Asst. Prof of Biological Sciences, Clemson University, Clemson, SC John Harte, Ph.D., Professor of Ecosystem Sciences, University of California at Berkeley, Berkley, CA
G. David Tilman, Regents Professor and McKnight Presidential Chair in Ecology, Department of Ecology, Evolution and Behavior, University of Minnesota, St. Paul, Minnesota
Michael MacCracken, Ph.D., Chief Scientist for Climate Change Programs, Climate Institute, Washington DC James Strittholt, Ph.D., Executive Director, Conservation Biology Institute, Corvallis, OR

Cc: 
Connie Hedegaard, Commissioner for Climate Action Janez Potocnik, Commissioner for the Environment José Manuel Barroso, President of the European Commission Maire Geoghegan-Quinn, Commissioner for Research, Innovation and Science

.............notes:

i “Global Timber and Wood Products Market Update,” Wood Resources International LLC, news brief, October 11, 2012, www.wri- ltd.com/pdfs/US%20Canada%20wood%20pellet%20exports%201H%202012.pdf (accessed July 31, 2013).
ii See, Thomas Walker et al., Biomass Sustainability and Carbon Policy Study, Manomet Center for Conservation Sciences, June 2010; Joshua Clark et al., Impacts of Thinning on Carbon Stores in the PNW: A Plot Level Analysis, Oregon State University, May, 2011; Stephen R. Mitchell et al., Carbon Debt and Carbon Sequestration Parity in Forest Bioenergy Production, Duke University and Oregon State University, May 2012.
iiiAndrea colnes, David Saah, et al., Biomass Supply and Carbon Accounting for Southeastern Forests, The Biomass Energy Resource Center, Forest Guild, and Spatial Informatics Group, February 2012 iv Thomas Buchho, “Mineral soil carbon fluxes in forests and implications for carbon balance assessments” http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcbb.12044/abstract v Justin Scheck and Ianthe Jeanne Dugan, “Europe’s Green Fuel Search Turns to America’s Forests”, Wall Street Journal, May 27, 2013