Agrotreibstoffe

Sind Agrotreibstoffe eine Lösung für das Ressourcenproblem des endlichen Rohstoffs Erdöl und die Dynamik des Peak Oil?

Als Alternative zu Erdöl werden vor allem aus klimapolitischen aber auch aus ressourcenpolitischen Gründen Kraftstoffe aus organischen Materialien erwogen und bereits genutzt. Diese Treibstoffe werden Biokraftstoffe oder Agrotreibstoffe genannt.

Woraus werden Agrotreibstoffe gemacht? Agrotreibstoffe werden u.a. aus Weizen, Mais, Zuckerrohr oder -rüben, Raps, Soja, Sonnenblumen oder Holz hergestellt (Quelle).

Agrotreibstoffe sind ein brisantes Thema, weil sie aus Biomasse hergestellt werden, die auch als Nahrungs- oder Futtermittel für Menschen und Tiere genutzt werden könnte. Dafür werden Agrarflächen in Nutzung genommen, um sie anzubauen. Damit stehen sie in Konkurrenz zu anderen Nutzungsmöglichkeiten für Nahrungs- und Futtermittel, für andere Nutzpflanzen  sowie andere Zwecke wie Siedlungs- und Naturschutzgebiete.

Darüber hinaus ist zu beobachten und zu befürchten, dass Energiepflanzen großflächig in Monokulturen angebaut werden, was die Erschöpfung von Böden, den Einsatz von Pestiziden und die Verarmung von Fauna und Flora auf Agrarflächen zur Folge hat. Wechselwirkungen, die den Umwelt- und Naturschutz betreffen, haben wir in einem eigenen Beitrag angesprochen.

Hier geht es uns vor allem um den Aspekt des energetischen Beitrags oder genauer, den möglichen mengenmäßigen energetischen Beitrag von Agrotreibstoffen zum gesamten Treibstoffbedarf und damit um die Frage, ob Agrotreibstoffe die Lösung für das Ressourcenproblem Peak Oil sein können.

Können Agrotreibstoffe Treibstoffe aus Erdöl mengenmäßig ersetzen?

Welche Informationen brauchen wir, um das abschätzen zu können?

Der Berechungsansatz

Dazu haben wir einen Berechnungsansatz, für den wir bisher kein besseres Alternativkonzept gefunden haben, aufgestellt:

1. Rechnung Fläche für Agrotreibstoffpflanzen:

Gesamte agrarwirtschaftlich nutzbare Fläche
 - Fläche, die nicht agrarwirtschaftlich genutzt werden soll (Siedlungsgebiete, Naturschutzgebiete, unwirtschaftliche Flächen u.a.)
 - Fläche für Nahrungsmittel (notwendige)
 - Fläche für Nahrungsmittel (nicht notwendige)
 - Fläche für Futtermittel (notwendige)
 - Fläche für Futtermittel (nicht notwendige)
 - sonstige Pflanzungen (Faserstoffe, Baustoffe,    Heizstoffe, u.a.) (notwendige)
 - sonstige Pflanzungen (nicht notwendige)
 = Fläche für Agrotreibstoffpflanzen

2. Rechnung Agrotreibstoff pro Fläche

Fläche für Agrotreibststoffpflanzen in (globale) Hektar 
x Agrotreibstoff pro (globale) Hektar
= gesuchte Menge Treibstoff bzw. Agrotreibstoff zur Ersetzung von Treibstoff aus Erdöl
Hektar (ha) oder globale Hektar (gha): Agrarflächen sind verschieden produktiv (fruchtbar). Mit dem Konzept globaler Hektar wird ein Hektar Fläche mit der durchschnittlichen Produktivität gewichtet (vgl.). Bei den folgenden Berechnungen müssten diese Produktivitätsunterschiede einberechnet werden.
Notwendige und nicht-notwendige Bedarfe

Die Unterscheidung in notwendige und nicht-notwendige Nutzungen orientiert sich an der Auffassung, dass es verschieden wichtige Bedürfnisarten gibt.

Unter der notwendigen Nutzung für Nahrungsmittel verstehen wir den Bedarf an einer überlebens- und gesundheitssichernden Versorgung mit Nahrungsmitteln, der nach unseren Wertvorstellungen gerechterweise für jeden Menschen befriedigt ist.

Mit der Unterscheidung des notwendigen und nicht-notwendigen Bedarfs an Futtermitteln berücksichtigen wir, dass die Ernährung mit tierischen Produkten und die Nutzung tierischer Arbeitsleistungen je nach tier- und ernährungsethischen sowie gesundheitlichen Vorstellungen verschieden beurteilt werden kann.

Nutzungskonflikte

Hinsichtlich dieser Nutzungsalternativen der Agrarflächen und -pflanzen für Treibstoffe und Nahrungs- und Futtermittel spricht man auch vom Teller-Tank-Konflikt oder vom Trog-Tank-Konflikt.

Der Teller-Tank-Konflikt wird in der veröffentlichten Meinung immer wieder intensiv diskutiert – ein kleiner Einblick:

Den größten Anteil an den Agrotreibstoffen hat mit ca. 80% Bioethanol oder Agroethanol (Quelle). In der öffentlichen Diskussion spielen vor allem Agrotreibstoffe aus Getreide ein wesentliche Rolle. Bspw. kritisiert Oxfam, dass in den USA 42% der Maisernte für die Produktion von Agrosprit verwendet wird.

Der Trog-Tank-Konflikt besteht in der Alternative, den Futtermittelanbau für Treibstoffe umzunutzen.

Der Journalist, Autor, Blogger und Umweltaktivist F. Alt meint, der wichtigere Konflikt bestehe in diesem Teller-Trog-Konflikt:

„Zweites Vorurteil: Energiepflanzen nehmen der Landwirtschaft die Flächen weg. Die Fakten: Nur ein Bruchteil der Weltgetreideernte wird für Biokraftstoffe benutzt. In Europa werden lediglich zwei Prozent der Fläche für Energie vom Acker gebraucht, nur 3,4 Prozent des gesamten Getreides werden zu Bioethanol verarbeitet, aber 63 Prozent der Anbaufläche werden für Tierfutter genutzt. Der hohe Fleischkonsum ist das Hauptproblem, nicht die Gewinnung von Biosprit. […] Der vermeintliche Konflikt „Teller oder Tank?“ ist in Wirklichkeit ein Konflikt „Teller oder Trog?“.“ (Alt, 2013, Auf der Sonnenseite, 199)

Welche Daten wir zu dieser Berechnung gefunden haben

Im Folgenden stellen wir euch vor, welche empirischen Informationen wir für Quantifizierung unserer obigen Überlegungen gefunden haben:

optimistisches absolutes Maximum agrarwirtschaftlich nutzbare Fläche in Hektar (ha) (1): 
 ~ 4.000 Mio. ha

agrarwirtschaftlich genutzte Fläche in Hektar (ha) (1): 
 ~ 1.500 Mio. ha

Fläche für Getreideanbau in Hektar (ha) (2): 
 ~ 700 Mio. ha

Getreideernte in Tonnen (t) (3):
 2.752.155.292 t

Getreidenutzungen in Prozent (%) der Kalorien (cal) (4):
 55% Nahrungsmittel
 36% Futtermittel
  9%  Treibstoffe

eigene Annahme potentiell zur Verfügung stehende Agrarfläche für Agrotreibstoffe: 
 20 % der ggw. genutzten Agrarfläche ≅ 300 Mio. ha

(andere schätzen die verfügbare Agrarfläche (insb. sog. überschüssiges Land) zwischen 250 Mio. und 1.580 Mio. ha (5))

angenommener Ertrag Öläquivalent in Liter pro Hektar:
 1.500 l/ ha (vgl. 6)

potentieller jährlicher Agrotreibstoffertrag 
 300 Mio. ha x 1.500 l/ ha
 = 450.000.000.000 l oder 450 Mrd. l

Öl wird in Barrel (bl) gerechnet, dies entspricht
 450.000.000.000 [l]/ 159 [l/b] 
 = 2.830.188.679 bl oder ca. 3 Mrd. bl

gegenwärtiger Jahresbedarf Öl in Barrel
 30 Mrd. bl

potentieller Beitrag der Agrotreibstoffe zur Ersetzung des Jahresbedarfs an Öl in Prozent (%): Nach dieser Abschätzung würde eine Nutzung von 20% der gegenwärtig landwirtschaftlich genutzten Fläche für den Anbau von Agrotreibstoffen 10% des gegenwärtigen jährlichen Erdölbedarfs ersetzen.

(Quelle: (1) Meadows et al., 2012, 57 ff.; (2) Larsen & Reimer, 2012; (3) Wikipedia; (4) Foley, 2014; (5) UFZ; (6) Wikipedia)

In J. Randers (2012) findet sich zu dieser Fragestellung folgende Überlegung von E. Moxnes:

„Gemessen am Energiegehalt wird derzeit fünfmal mehr Öl gefördert als landwirtschaftliche Erzeugnisse geerntet werden. Selbst wenn man davon ausgeht, dass bei einer Umwandlung von Nahrungsmitteln zu Kraftstoff etwa 40 Prozent des Energiegehaltes verloren gehen, würden alle weltweit produzierten Nahrungsmittel zusammen nur etwa zwölf Prozent der aktuellen globalen Ölförderung ersetzen.“ (ebd. S. 169)

E. Moxnes geht in seiner Berechnung vom Energiegehalt der Nahrungsmittel aus, wir hingegen von der nutzbaren Agrarfläche. Bei der Betrachtung der Agrarflächen wären die Flächenproduktivitäten und die Energiegehalte der Agrotreibstoffpflanzen detailliert zu untersuchen.

Eine optimistischere Abschätzung ließe sich auf der Grundlage der Informationen, die die Organisation SwissAid zusammengestellt hat, treffen. Diese schreibt in 2008, dass der Anteil der Agrarflächen, der gegenwärtig für den Anbau von Energiepflanzen genutzt wird, ca. 2%  beträgt. Der Anteil der Agrotreibstoffe am globalen Treibstoffverbrauch beträgt ca. 1,5% (Quelle). Unklar ist bei dieser Angabe der Anteil der Agrotreibstoffpflanzen an den Energiepflanzen.

Diese Informationen und Abschätzungen legen nahe, dass eine Ersetzung von Treibstoffen aus Erdöl durch Agrotreibstoffe allenfalls teilweise möglich ist. Daraus ergibt sich die Frage nach einer Gewichtung der verschiedenen Bedarfe an Treibstoffen.

Agrotreibstoffe in der Landwirtschaft

Es ist zu berücksichtigen, dass die Landwirtschaft selbst Treibstoffe verbraucht. Das Netzwerk Agrotreibstoffe meint, die Landwirtschaft selbst müsse und könne auf Agrotreibstoffe umsteigen, weil andere alternative Lösungen zur Erdölabhängigkeit, wie im Bereich des Personen- und Lastverkehrs nicht bestünden, die Landwirtschaft also auf Landmaschinen mit Verbrennungsmotoren angewiesen sei.

F. zu Löwenstein, berichtet in seinem Buch Food Crash. Wir werden uns ökologisch ernähren oder gar nicht mehr (2011) von dem Forschungsprojekt eines landwirtschaftlichen Betriebs, ökologisch und energieautark zu wirtschaften. Der Anbau einer Mischkultur von Weizen und Leindotter bewirkt eine minimale Abnahme des Weizenertrages und eine Treibstoffernte, die je 1 Hektar ausreicht, um 2 Hektar mit Landmaschinen zu bewirtschaften. (Löwenstein, 2011, 65f.)

Agrotreibstoffe und die Dynamik von Peak Oil

Eine grundsätzliche Überlegung zur Dynamik des Peak Oil und der Agrotreibstoffproblematik ist, dass der Einsatz von Agrotreibstoffen von den allgemeinen Vorbereitungen auf Peak Oil beineinflusst wird. Agrotreibstoffe sind konventionellen Treibstoffen sehr ähnlich und in den bereits genutzten Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren einsetzbar. Der Aufwand, die Agrotreibstoffe und solche Fahrzeuge zu produzieren, ist im Vergleich zu einem grundsätzlichen Umbau der Energie- und Mobiliätssysteme kurzfristig wesentlich geringer; es sind aber auch humanitäre, soziale und politische Wechselwirkungen möglich. Eine der ökonomischen Wechselwirkungen mangelnder Vorbereitungsmaßnahmen auf den Peak Oil und seine Dynamik könnte deshalb der unerwartet schnell ansteigende Bedarf an relativ unaufwändigen Ersatztreibstoffen zur Stabilisierung der Mobilitäts- und Wirtschaftssyteme, insbesondere in den wohlhabenden und besonders automobilabhängigen Staaten der Erde, sein.

Flächendruck und Ersatzdynamik der Agrotreibstoffe in der Dynamik des Peak Oil

angenommener Ertrag Öläquivalent in Liter pro Hektar:
 1.500 l/ ha (vgl. 6)

Ertrag Öläquivalent in Barrel pro Hektar
 159 l ≅ 1 bl
 1500 l/ ha ≅ 9,4 bl/ ha

R. Hirsch nimmt Rückgangsraten (decline rate) von 2 - 5% pro Jahr nach dem Peak Oil an und untersucht dies für verschiedene Formen des Rückgangs wie Plateau, Pseudo-Plateau, scharfer Einbruch und Rollover.

Bezieht man den Ersatzbedarf auf den gegenwärtigen Ölbedarf von 30 Mrd. bl p.a. und nimmt eine Rückgangsrate von 3% in einem Jahr an, so ergibt sich bspw. der Bedarf an 0,9 Mrd. bl Ersatztreibstoffe für das erste Jahr. Dies entspricht einem Flächenbedarf von ~ 95.750.000 ha Agrarfläche für Agrotreibstoffpflanzen zur Produktion von Agrotreibstoffen. 

Mit anderen Worten, bei einem scharfen Rückgang der Ölförderung nach dem Peak Oil und einer Rückgangsrate von 3%, wäre der Ersatzbedarf für Treibstoffe aus Erdöl so groß, dass bereits fast ein Drittel der angenommenen verfügbaren Fläche für den Anbau von Agrotreibstoffpflanzen in Anspruch genommen werden müsste, um die gegenwärtige Nachfrage pro Jahr gleichbleibend zu befriedigen.

Nach wie vielen Jahren wäre das angenommene Potential für Agrotreibstoffe ausgeschöpft, wenn Effizienzsteigerungen, andere Ersetzungen und Wechselwirkungen über Nachfrageeffekten außer Acht gelassen werden? Bereits im vierten Jahr!