Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kaskadennutzung auch bei Holz positiv

11.12.2017

Noch etwa zehn Jahre lang kann die nachhaltige Forstwirtschaft die immer größere Nachfrage nach Holz stillen. In Deutschland und Europa werden somit neue Konzepte diskutiert, um die nachwachsende, aber dennoch begrenzte Ressource Holz industriell verantwortungsbewusster und effizienter zu nutzen. Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) analysieren mit Daten aus einem europäischen Forschungsprojekt, wie effizient die Mehrfachnutzung zwischen Holzernte und Verbrennung sein könnte.

Führt die Kaskadennutzung von Holz wirklich zu einer erhöhten Ressourceneffizienz? Wenn etwa das Rohholz vor der energetischen Nutzung im Kraftwerk erst zu Konstruktionselementen, dann zu Lamellen für einen Tisch und schließlich zu Spänen einer Spanplatte wird?


Die Illustration zeigt das Konzept einer Kaskadennutzung von Holz mit ihren einzelnen Stufen.

(Quelle: Höglmeier 2015)

Für eine Antwort auf diese Frage hat sich Michael Risse zusammen mit Professorin Gabriele Weber-Blaschke und Professor Klaus Richter vom Lehrstuhl für Holzwissenschaft der TUM auf die Suche nach einer geeigneten Bewertungsmethodik gemacht.

Ein Kaskadensystem aus vielen Lieferanten, Herstellern und Nutzern ist komplex und aufwändig. Die Stoffströme innerhalb und zwischen den Kaskadenstufen sind zahlreich und verflochten. In der Theorie ist das Konzept seit Jahren beschrieben und inzwischen wissenschaftlich belegt, dass sich fossile Rohstoffe einsparen lassen, Treibhausgasemissionen vermindert werden und die Wertschöpfung steigern lässt. Bisher jedoch fehlte eine gezielte Betrachtung der Ressourceneffizienz.

Da die biologische Erzeugung von Holz sich grundsätzlich von synthetischen Rohstoffen unterscheidet, gilt es zu untersuchen, ob und inwieweit sich eine Kaskadennutzung bei nachwachsende Rohstoffen unter Effizienzbetrachtung lohnt.

Um den charakteristischen Merkmalen der Kaskadennutzung gerecht zu werden, verwendete Holzwissenschaftler Michael Risse den ganzheitlichen Lebenszyklus-Ansatz und analysierte die Exergie sämtlicher verwendeter Materialien, der internen Recyclingprozesse und den Verbrauch weiterer primärer Ressourcen wie etwa der beanspruchten Flächen. Als Exergie wird der Teil der Energie bezeichnet, der in Arbeit umgewandelt werden kann.

Einsparung vor allem zu Beginn der Produktionskette

Die Wissenschaftler und die Wissenschaftlerin der TUM verglichen in zwei Szenarien den Weg von einer Tonne Altholz mit der Bereitstellung derselben Funktionen aus Frischholz. Im ersten Szenario wurde das Altholz in einem Kaskadensystem zunächst zu Schnittholz und danach noch zwei weitere Mal zu Spanplatten verarbeitet. Im Referenzszenario wurden dieselben Produkte hergestellt, allerdings jeweils aus Frischholz.

Das Ergebnis: Bei der Kaskadennutzung wird das Holz mit einer Quote von 46 Prozent deutlich effizienter verwendet als bei der einfachen Nutzung, die auf 21 Prozent kommt. Die größte Einsparung ist am Anfang der Produktionskette zu verzeichnen durch den reduzierten Einsatz von Frischholz und damit einhergehendem geringeren Flächenbedarf. Während der weiteren Verarbeitung des Holzes bleibt die Kaskadennutzung zwar effizienter, aber in deutlich geringerem Umfang. In beiden Szenarien verbraucht die Spanplattenherstellung die meisten Ressourcen, insbesondere bei der Trocknung und Verklebung.

Ressourceneffiziente Verarbeitung steckt noch in den Kinderschuhen

In der industriellen Praxis steckt die Kaskadennutzung noch in den Kinderschuhen, es fehlt an den notwendigen Logistikprozessen und der angepassten Verfahrenstechnik – und: „Die energetische Nutzung hat noch Vorrang vor der stofflichen Nutzung von Holz“, beklagt Lehrstuhlinhaber Professor Klaus Richter. Fast die Hälfte der jährlich geernteten 60 Millionen Tonnen Waldholz fließe direkt oder bei der industriellen Verarbeitung in die energetische Nutzung. Diesen Weg subventioniere noch bis 2019 das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG), etwa dadurch, dass mit Einspeisevergütungen Wärmeerzeugung aus Holzenergie gefördert oder Investitionszuschüsse für Heizungsanlagen, wie Holzpellet- oder Hackschnitzelheizungen gewährt werden. Diesen einseitigen Anreiz habe schon im Jahr 2016 das umfangreiche Klimaschutz-Gutachten von Land- und Forstwirtschaft kritisiert, an dem auch Mitarbeiter des Lehrstuhls für Holzwissenschaft der TUM mitgewirkt hatten.

Nur etwa ein Drittel des in Deutschland aufkommenden Altholzes wird heute in Spanplatten verarbeitet, etwa sieben Millionen Tonnen wandern laut Richter direkt in die Verbrennung, um in entsprechenden Kraftwerken Wärme und Strom zu erzeugen. Dem Holzwissenschaftler ist das mindestens ein Schritt zu wenig. Er und sein Team plädieren für eine intensivere stoffliche Nutzung von Holz: „Wir müssen den Rohstoff Holz mittelfristig effizienter, sprich mehrmals stofflich nutzen, bevor wir ihn verbrennen oder zu Pellets verarbeiten. Die materialtechnischen Eigenschaften stehen einer Kaskadennutzung nicht im Wege. „Es muss aber die Verarbeitung und Nutzung von Holz planerisch und konzeptionell angepasst werden, damit die Mehrfachnutzung Realität wird.“

Es sind aus der Sicht von Doktorand Michael Risse zudem weitere Analysen im Zusammenhang mit der Kaskadennutzung wichtig: „Es sollte bei der Effizienzanalyse zum Beispiel auch die Knappheit der einzelnen primären natürlichen Ressourcen einbezogen werden.“ Seine im Fachmagazin „Resources, Conservation & Recycling“ publizierte Studie berücksichtige beispielsweise nicht den sogenannten „Substitutionseffekt“, und damit ein weiteres gewichtiges Argument für eine Kaskadennutzung: „Wer Holzprodukte verwendet, kann Treibhausgasemissionen vermeiden, die bei der Produktion von Nicht-Holz-Produkten wie Stahl oder Beton entstehen – und das mit jeder weiteren Kaskadenstufe erneut,“ erklärt Professor Richter. „Zudem ist Holz das einzige Material, das Kohlenstoff speichert – über seine gesamte Lebensdauer hinweg.“

Auf diese Weise bleibt der während des Baumwachstums gebundene Kohlenstoff der Atmosphäre entzogen und wird erst am Ende der – möglichst langen – Kaskade wieder frei. „Dennoch: Nur theoretische Analysen reichen nicht. Wir brauchen ein Handeln der Politik und der Industrie“, sagt Richter.

Publikation:
Michael Risse, Gabriele Weber-Blaschke and Klaus Richter: Resource efficiency of multifunctional wood cascade chains using LCA and exergy analysis, exemplified by a case study for Germany, Resources, Conservation & Recycling 126, 141-152, 2017. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.resconrec.2017.07.045

Kontakt:
Prof. Dr. Klaus Richter
Technische Universität München
Lehrstuhl für Holzwissenschaft
Tel: +49 89 2180 6421
E-Mail: richter@hfm.tum.de

www.hfm.tum.de

Weitere Informationen:

https://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/detail/article/34365/

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Agrar- Forstwissenschaften:

nachricht Warum pflanzt man Bäume auf dem Acker?
29.11.2017 | Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde

nachricht Maisschädling schlägt Mais mit dessen eigenen Waffen
27.11.2017 | Max-Planck-Institut für chemische Ökologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Agrar- Forstwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Room-temperature multiferroic thin films and their properties

Scientists at Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) and Tohoku University have developed high-quality GFO epitaxial films and systematically investigated their ferroelectric and ferromagnetic properties. They also demonstrated the room-temperature magnetocapacitance effects of these GFO thin films.

Multiferroic materials show magnetically driven ferroelectricity. They are attracting increasing attention because of their fascinating properties such as...

Im Focus: A thermometer for the oceans

Measurement of noble gases in Antarctic ice cores

The oceans are the largest global heat reservoir. As a result of man-made global warming, the temperature in the global climate system increases; around 90% of...

Im Focus: Ein Thermometer für den Ozean

Die Durchschnittstemperatur des Meeres ist ein wesentlicher Parameter des globalen Klimas – der allerdings nur sehr schwer zu messen ist. Zumindest bis jetzt, denn ein internationales Forscherteam mit Beteiligung der Empa hat nun eine entsprechende Methode entwickelt, und zwar mittels Edelgasen im ewigen Eis. Damit lassen sich Rückschlüsse auf die Veränderungen in der Meerestemperatur von der letzten Eiszeit bis heute ziehen, wie die Forscher in der aktuellen Ausgabe des renommierten Wissenschaftsmagazins «Nature» berichten.

Die Weltmeere sind der grösste globale Wärmespeicher. Wegen der vom Menschen verursachten Erderwärmung steigt die Temperatur im gesamten Klimasystem; rund 90 %...

Im Focus: Autoimmune Reaction Successfully Halted in Early Stage Islet Autoimmunity

Scientists at Helmholtz Zentrum München have discovered a mechanism that amplifies the autoimmune reaction in an early stage of pancreatic islet autoimmunity prior to the progression to clinical type 1 diabetes. If the researchers blocked the corresponding molecules, the immune system was significantly less active. The study was conducted under the auspices of the German Center for Diabetes Research (DZD) and was published in the journal ‘Science Translational Medicine’.

Type 1 diabetes is the most common metabolic disease in childhood and adolescence. In this disease, the body's own immune system attacks and destroys the...

Im Focus: Leaving Flatland – Quantum Hall Physics in 4D

Researchers from LMU/MPQ implement a dynamical version of the 4D quantum Hall effect with ultracold atoms in an optical superlattice potential

In literature, the potential existence of extra dimensions was discussed in Edwin Abbott’s satirical novel “Flatland: A Romance of Many Dimensions” (1884),...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Bundeskongress Chirurgie vom 23.-24. Februar 2018 in Nürnberg

08.01.2018 | Veranstaltungen

Laser und Leichtbau: LZH lädt ein zum Symposium Photonischer Leichtbau

08.01.2018 | Veranstaltungen

Chancen und Herausforderungen für die Tierproduktion in Asien und Osteuropa

03.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundeskongress Chirurgie vom 23.-24. Februar 2018 in Nürnberg

08.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Neue Muschelart für die Schweiz entdeckt

08.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Bei Zuckermangel in der Zelle leben Boten-RNAs länger

08.01.2018 | Biowissenschaften Chemie