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Holzbiomasse

Holzbiomasse: Eine Studie über die Verpackung der Natur – Teil 2

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***„Verpackungen aus der Natur“ geht diese Woche weiter mit „Holzbiomasse – Teil 2“***

 

Wie wird aus Holzbiomasse Energie gewonnen?

Holzbiomasse liefert Energie auf verschiedene Weise:

Verbrennung

Die Verbrennung von Biomasse ist eine der ältesten nutzbaren Energiequellen. Bei der Verbrennung wird Holz verbrannt, um Wärme zu erzeugen.

Es handelt sich um eine chemische Reaktion, bei der sich Sauerstoff und Biomasse unter hohen Temperaturen verbinden und dabei Wasserdampf, Kohlendioxid und Wärme entstehen.

Die Verbrennung ist ein weit verbreitetes Verfahren zur Stromerzeugung und stellt eine effiziente, wirtschaftliche und praktische Energiequelle dar.

Vergasung

Bei der Vergasung wird holzartige Biomasse in Brenngas umgewandelt. Das brennbare Gas kann dann zum Antrieb von Motoren verwendet werden. Der Vergasungsprozess kommt mit wenig Sauerstoff aus und kann bei der Umwandlung fester kohlenstoffhaltiger Stoffe auch wasserstoffreiches Gas erzeugen.

Pyrolyse

Die Pyrolyse ist ein vielversprechendes Verfahren zur Energiegewinnung aus Abfall. Bei der Pyrolyse wird Holz unter Ausschluss von Sauerstoff erhitzt, um einen flüssigen oder festen Brennstoff zu erzeugen.

Bei der Biomassepyrolyse werden organische Stoffe mithilfe von Hitze in einfachere Molekülketten zerlegt. Bei diesem Verfahren entstehen nicht nur Energie, sondern auch Kraftstoffe und andere Chemikalien. Die im Schnellpyrolyseverfahren hergestellten Kraftstoffe haben das Potenzial, die Treibhausgasemissionen von Fahrzeugen um ganze 51 % bis 96 % zu senken.

Durch die Erhitzung von Biomasse wird diese in Zellulose, Lignin und Hemicellulose zerlegt. Diese Bestandteile können zur Energiegewinnung durch Verbrennung oder auf andere Weise genutzt werden.

Weitere Produkte aus Holzbiomasse

Holzbiomasse ist ein vielseitiger Rohstoff, aus dem sich viele verschiedene Produkte herstellen lassen; im Folgenden sind nur einige davon aufgeführt:

Biokohle

Wir haben uns bereits in einem früheren Blogbeitrag von Nature’s Packaging mit Biokohle befasst. Biokohle ist eine Form von Kohlenstoff, die aus Biomassequellen wie Holzhackschnitzeln, Pflanzenresten und anderen landwirtschaftlichen Abfallprodukten gewonnen wird. Sie wird hergestellt, um den Kohlenstoff aus Biomasse in eine stabilere Form umzuwandeln – ein Vorgang, der auch als Kohlenstoffbindung bezeichnet wird.

Biokohle ist eigentlich kein einheitliches Produkt. Vielmehr umfasst der Begriff „Biokohle“ viele verschiedene Formen von Ruß, die sich aufgrund der Ausgangsstoffe, des Herstellungsprozesses, der Abkühlungsmethoden und der allgemeinen Lagerbedingungen in ihrer chemischen und physikalischen Zusammensetzung unterscheiden.

Holzessig

Holzessig ist ein flüssiges Nebenprodukt, das bei der Herstellung von Holzkohle anfällt. Es handelt sich um eine Flüssigkeit, die bei der Verbrennung von frischem Holz unter sauerstofffreien Bedingungen entsteht. Wenn das Gas abgekühlt wird, kondensiert es, und die verbleibende Flüssigkeit ist ein Essigprodukt. Roher Holzessig enthält mehr als 200 chemische Verbindungen

Holzessig wird zur Verbesserung der Bodenqualität, zur Schädlingsbekämpfung und zur Regulierung des Pflanzenwachstums eingesetzt. Er beschleunigt das Wachstum von Wurzeln, Stängeln, Knollen, Blättern, Blüten und Früchten, kann jedoch bei übermäßiger Anwendung für Pflanzen sehr giftig sein. Holzessig ist unbedenklich für Lebewesen und Organismen in der Nahrungskette, insbesondere für Insekten, die bei der Bestäubung von Pflanzen helfen.

Holzbasierte Polymere und Verbundwerkstoffe

Durch das Recycling von Altholz aus Verpackungen, Bauschutt und Abbruchabfällen und die anschließende Kombination dieser Materialien mit Kunststoffen zu Holz-Polymer-Verbundwerkstoffen (WPC) entstehen robuste Produkte auf Holzbasis, die ein sehr breites Anwendungsspektrum aufweisen. Diese recycelten Verbundwerkstoffe haben hinsichtlich des Treibhauspotenzials (GWP) und des Treibhausgaspotenzials eine sehr geringe Umweltbelastung. Die Vielseitigkeit von Holz-Polymer-Verbundwerkstoffen ermöglicht die Herstellung von Produkten mit vorgegebenen Festigkeitswerten, die ihren vielfältigen Anwendungsbereichen entsprechen.

Chemische Ausgangsstoffe

Früher war es eine ziemliche Herausforderung, holzartige Biomasse in Brennstoffe oder andere Primärprodukte umzuwandeln. Das darin enthaltene Lignin ließ sich nur schwer extrahieren. Dank thermodynamischer Zersetzung und chemischer Verfahren kann das Lignin nun extrahiert werden und eignet sich sehr gut als Biopolymer-Additiv für Klebstoffformulierungen sowie zur Weiterverarbeitung zu Bindemitteln, Dispergiermitteln und Emulsionsstabilisatoren. Das bedeutet, dass seine Vielseitigkeit in multifunktionalen chemischen Anwendungen es zu einem hervorragenden Bestandteil chemischer Herstellungsprozesse macht.

Holzbiomasse in der Zukunft

Dank technologischer Fortschritte in der Forstwirtschaft finden sich für holzartige Biomasse von Jahr zu Jahr immer mehr funktionale Verwendungsmöglichkeiten. Als nachhaltige Ressource und Energiequelle, die sich im Laufe der Zeit wieder auffüllen lässt, ist sie ein umweltfreundlicher Katalysator, der nun auch in der Materialwissenschaft neue Anwendungsbereiche findet.

Angesichts des steigenden Bedarfs an Energiequellen ergänzt holzartige Biomasse andere natürliche Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie und gewährleistet die Energiesicherheit für die verarbeitende Industrie und produktionsorientierte Branchen. Daher prüfen Unternehmen derzeit viele verschiedene Arten von Bioenergie-Lösungen.

Die Entwicklung von Technologien zur Steigerung der wirtschaftlichen Rentabilität von Holzbiomasse sichert eine nachhaltige Zukunft für die Energieerzeugung. Da sie erneuerbar und klimaneutral ist und die Umwelt weniger belastet , eignet sie sich ideal für die Anforderungen der Zukunft.

 

HolzbiomasseFoto von T. Selin Erkan auf Unsplash

Erneuerbare Ressourcen – Holzbiomasse

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Holz ist einer der besten und am reichlichsten vorhandenen nachwachsenden Rohstoffe der Natur, und seit jeher nutzen die Menschen Holz auf vielfältige Weise. Im Einklang mit dem technologischen Fortschritt hat sich die Verwendung von Holzprodukten weiterentwickelt und neue Möglichkeiten in so unterschiedlichen Bereichen wie Architektur, Computertechnik und Energieverbrauch eröffnet. Im Beitrag „Nature’s Packaging“ dieser Woche werden wir uns näher mit Holz als innovativer Energiequelle befassen.

Biomasse

Biomasse ist nachwachsendes organisches pflanzliches oder tierisches Material. Zu den Energiequellen aus Biomasse zählen unter anderem Pflanzen, Nutzpflanzen, Reststoffe aus der Landwirtschaft und der Forstwirtschaft, Deponiegase sowie industrielle und kommunale Feststoffabfälle.

Was macht sie erneuerbar? Pflanzen, Nutzpflanzen, landwirtschaftliche und forstwirtschaftliche Reststoffe können auf verschiedene Weise verbraucht und anschließend wieder angepflanzt und schnell nachgewachsen werden. Industrie- und Siedlungsabfälle hingegen fallen kontinuierlich an.

In vielen Fällen lässt sich Biomasse als erneuerbare Energiequelle durch Verbrennung oder chemische Reaktionen in Energie umwandeln. Diese Energie kann für vielfältige Zwecke genutzt werden, beispielsweise zur Erzeugung von Wärme für Haushalte, von Strom für Gebäude und sogar von Kraftstoff für Fahrzeuge (z. B. Ethanol).

Holzbiomasse

Holzbiomasse ist das Restmaterial von Bäumen und Sträuchern, das jene Teile eines Baumes umfasst, die normalerweise nicht zur Nutzung geerntet werden: Wurzeln, Blätter, Äste, kleinere Zweige, Rinde und manchmal auch Ranken. Holzbiomasse stammt aus verschiedenen Quellen: forstwirtschaftliche Maßnahmen, Bäume, die zur Energiegewinnung angebaut werden, Abfälle aus der Holzverarbeitung, als Brennstoff genutztes Holz, städtische Holzabfälle sowie Durchforstungsmaßnahmen, die durchgeführt werden, um Schäden durch Waldbrände und Waldschädlinge zu verringern.

  • Forstwirtschaftliche Tätigkeiten – Dazu gehören die Materialien, die typischerweise zurückbleiben, wenn ein Wald zur Holzgewinnung abgeholzt wird, wie Äste, Baumkronen, Stümpfe und andere Rückstände
  • Energiepflanzen – Bäume oder Gehölze, die nach dem Zurückschneiden schnell nachwachsen. Dazu gehören Kurzumtriebsplantagen mit Arten wie Pappel und Weide.
  • Abfälle aus der Holzverarbeitung – Zu dieser Kategorie gehören Sägemehl und Reststoffe aus Sägewerken und der Möbelherstellung.
  • Holzbrennstoffe – beispielsweise Zellstoffholz und Nutzholz, das als Brennstoff zum Heizen von Gebäuden oder zur Erzeugung von Wärme in industriellen Prozessen verwendet wird.
  • Hölzerne Abfälle aus städtischen Gebieten – Holzabfälle, die bei der Rodung von Flächen, durch Sturmschäden, bei der Landschaftspflege sowie bei der Freihaltung von Stromleitungen anfallen.
  • Baum- und Waldausdünnung – das Zurückschneiden und Ausdünnen von Wäldern und Baumbeständen, einschließlich der Entfernung unerwünschter Baumarten und Pflanzen. Alle Rückstände, die entfernt werden, um die ökologische Gesundheit des Waldes zu erhalten oder zu verbessern und seine Fähigkeit zur Verringerung der Waldbrandgefahr zu stärken.

Energie aus Holzbiomasse

Der Großteil der zur Energiegewinnung genutzten Holzbiomasse ist ein Nebenprodukt der Waldbewirtschaftung und der forstwirtschaftlichen Industrie. Als Energiequelle wird Holzbiomasse in erster Linie durch Verbrennung, chemische Umwandlung, biochemische Umwandlung und thermochemische Umwandlung in Energie umgewandelt.

  • Verbrennung – die Verbrennung von holzartiger Biomasse zur Wärmeerzeugung.
  • Chemische Umwandlung – Aufspaltung von holzartiger Biomasse durch einen chemisch induzierten Prozess. Man denke an Biodiesel.
  • Biochemische Umwandlung – Einsatz eines lebenden Organismus (z. B. Bakterien oder Hefe) zum Abbau von Biomasse
  • Thermochemische Umwandlung – durch die Einwirkung von Hitze auf Biomasse entstehen verschiedene Arten von Gasen und Flüssigkeiten oder Feststoffen (z. B. Vergasung, Verflüssigung, Pyrolyse)

Strom

Holz kann in einem Kessel verbrannt werden, um Strom zu erzeugen. Die bei der Verbrennung entstehende Wärme bringt Wasser zum Kochen und erzeugt Dampf, der Turbinen antreibt und so Strom erzeugt. Der Strom wird häufig zur Versorgung von kleinen Industriebetrieben bis hin zu kommunalen Kraftwerken genutzt.

Hitze

Das Entzünden und Nutzen eines Feuers zum Wärmen ist die älteste Heizmethode der Welt. Im Zusammenhang mit holzartiger Biomasse und Wärme werden diese Heizsysteme (Heizkessel, Öfen und Außenöfen) in der Regel zur Beheizung von Wohn- und/oder Industrieräumen eingesetzt. Eine gängige Alternative sind Holzpellet-Heizsysteme sowohl für den privaten als auch für den gewerblichen Gebrauch.

Holzpellets sind ein Biomasseprodukt, das zu kleinen, zylindrischen Pellets verarbeitet und gepresst wurde, die sich aufgrund ihrer geringen Größe und hohen Dichte ideal für die Lagerung und Wärmeerzeugung eignen. In den letzten Jahren haben sie sich als beliebte Methode zur Beheizung von Wohnräumen mittels Holzpelletofen etabliert und erfreuen sich auch im gewerblichen und industriellen Bereich zunehmender Beliebtheit.

Kraft-Wärme-Kopplung

Wenn Strom und Wärme gleichzeitig erzeugt und genutzt werden, spricht man von Kraft-Wärme-Kopplung (KWK). In Gewerbe- und Industrieanlagen erzeugen Kessel, die Holz zur Stromerzeugung nutzen, auch Warmwasser und/oder Dampf, der für andere Zwecke verwendet wird. Die Kraft-Wärme-Kopplung ist die häufigste Form der Holznutzung in den Vereinigten Staaten. Zellstoff- und Papierfabriken nutzen in diesen Systemen holzartige Biomasse und Holznebenprodukte zur Erzeugung von Wärme und Strom.

Biokraftstoffe

Während die meisten Kraftstoffe für den Verkehr aus der Raffination von Erdölprodukten gewonnen werden, werden Biokraftstoffe intensiv erforscht, um Bedenken hinsichtlich der Erschöpfung traditioneller fossiler Brennstoffe, Umweltprobleme, der nationalen Energiesicherheit und Preisschwankungen auszuräumen. Die bekanntesten Arten von Biokraftstoffen sind Ethanol und Methanol.

  • Ethanol – Ethanol auf Holzbasis (Zellulose-Ethanol) wird aus den Zellwänden von Holzwerkstoffen gewonnen. Es ist chemisch komplexer als herkömmliches pflanzliches Ethanol und verbrennt sauberer als Benzin und Diesel. Zudem weist es geringe Emissionen von Kohlenstoff, Schwefel und Feinstaub auf.
  • Methanol – auch als Holzalkohol bekannt – wird durch die Destillation von Holz gewonnen. Es wird in der Regel in Kraftstoffen für den professionellen Rennsport sowie als Additiv zur Erhöhung der Oktanzahl von Benzin verwendet.

Holzbiomasse als natürlicher, nachwachsender Rohstoff, der zur Erzeugung von Wärme, Strom, Energie und Kraftstoffen genutzt wird, hat sowohl Vor- als auch Nachteile. Durch die Entnahme aus den Wäldern kann sie zur Erhaltung gesunder Wälder beitragen und das Risiko von Waldbränden mindern; es ist jedoch wichtig zu verstehen, dass eine übermäßige Nutzung oder die Entnahme von zu viel Holzmaterial negative Auswirkungen auf die Bodenfruchtbarkeit und natürliche Lebensräume haben kann. Es ist ein empfindliches Gleichgewicht zwischen Ökonomie und Ökologie, bei dem Praktiken wie die Waldbewirtschaftung dazu beitragen können, die richtige Mischung zu finden.

Eine häufig gestellte Frage ist, ob genügend holzartige Biomasse zur Verfügung steht, um eine nachhaltige Ressource zu schaffen, die sich so skalieren lässt, dass sie den Bedarf eines großen Teils der Bevölkerung oder der Industrie decken kann. Dies hängt zum Teil von der Politik der Regierung, von Anreizen und von unternehmerischen Aktivitäten ab, die neue Innovationen in diesem Sektor vorantreiben.

Zwar gibt es keine Energiequelle – sei sie nun erneuerbar oder nicht –, die alle Herausforderungen im Zusammenhang mit der Energieerzeugung und dem Energieverbrauch vollständig bewältigen kann, doch bietet holzartige Biomasse zweifellos praktikable Alternativen, die diesen Bedarf heute und in Zukunft ergänzen können und werden. Holz wird immer eine gute Wahl sein.

 

Pilzenzyme als Schlüssel zur Nutzung von Holzbiomasse für Biokraftstoffe

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Pilzenzyme als Schlüssel zur Nutzung von Holzbiomasse für Biokraftstoffe

Die Weltwirtschaft wächst aufgrund der steigenden Nachfrage nach erneuerbaren Energien wie Solar-, Wind- und Bioenergie. Was die Umwandlung von holzartiger Biomasse in Biokraftstoffe angeht, hatte die Technologie bisher Schwierigkeiten, ein kostengünstiges und effizientes Verfahren zu entwickeln – bis jetzt.

Grundlagen zu Biokraftstoffen

Die beiden derzeit beliebtesten Biokraftstoffe im Verkehrssektor sind in der Tat Ethanol und Biodiesel. Ethanol ist ein bekannter Alkohol, und Biodiesel ist eine Mischung aus Alkohol (in der Regel Methanol) und Biomasse. Ethanol wird vorwiegend als Beimischungsmittel zu Benzin verwendet, um die Oktanzahl zu erhöhen und Luftschadstoffe zu reduzieren. Biodiesel wird meist als Additiv zur Minderung von Schadstoffauswirkungen oder als erneuerbarer Kraftstoff für Dieselmotoren eingesetzt. Forscher untersuchen zudem Möglichkeiten, Kraftstoffe aus Mikroalgen herzustellen, die Biomasse effektiver und mit minimalen Auswirkungen auf die Umwelt erzeugen können.

Bild bereitgestellt von Flickr; verbreitet unter der CC-BY 2.0-Lizenz
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Der Prozess der Umwandlung von Holz in Kraftstoffe ist bislang kostspielig und energieintensiv, und die Lösung für diese Probleme könnte in Pilzen liegen. Die Zellulose im Holz ist schwer abzubauen, was einer der Gründe dafür ist, dass die Umwandlung von holzartiger Biomasse in Biokraftstoff so teuer ist. In der Natur verfügen Pilze über natürliche Mechanismen, um Holz in Energie umzuwandeln. Die Erforschung dieser Mechanismen führte zur Entdeckung von Pilzenzymen, die Kupfer enthalten, und Kupfer wird mittlerweile häufig bei der Zersetzung anderer Formen von Biomasse eingesetzt. Diese Enzyme könnten potenziell in größerem Maßstab genutzt werden, um holzige Biomasse in Biokraftstoffe umzuwandeln. Wissenschaftler glauben nun, dass uns diese Entdeckungen der Umwandlung von Waldabfällen in einen hochwertigen Rohstoff nähergebracht haben.

Nature’s Packaging setzt sich für die Verwendung von Holz aus nachhaltiger nordamerikanischer Forstwirtschaft für Holzverpackungen ein. Die nordamerikanischen Wälder werden nachhaltig bewirtschaftet, und die verstärkte Nutzung von Holzprodukten aus nachhaltiger Forstwirtschaft trägt zum Kampf gegen den Klimawandel bei. Die Entwicklung nachhaltiger, hochwertiger Verwendungsmöglichkeiten für Holzabfälle aus der Forstwirtschaft trägt dazu bei, dass die Wälder gedeihen und weiterhin Kohlenstoff aus der Atmosphäre binden.

Quellenangaben:

So funktioniert die Kraft-Wärme-Kopplung

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So funktioniert die Kraft-Wärme-Kopplung

Die Kraft-Wärme-Kopplung ist eine effiziente Methode zur Stromerzeugung. Bei der herkömmlichen Methode wird ein fossiler Brennstoff in einem riesigen Ofen verbrannt, um Wärmeenergie freizusetzen, die dann zum Erhitzen von Wasser genutzt wird, wodurch Dampf entsteht. Dieser Dampf treibt eine Turbine an, die wiederum einen Generator antreibt, und dieser Generator erzeugt schließlich den Strom. Das Wasser, das zur Dampferzeugung und zum Antrieb der Turbinen verwendet wird, muss jedoch wieder abgekühlt werden, bevor es in die Atmosphäre abgegeben wird, was eine enorme Verschwendung darstellt.

Bild von Flickr; verbreitet unter einer CC BY 2.0-Lizenz

Bei der Kraft-Wärme-Kopplung ergeben sich die größten Energieeinsparungen durch die Rückgewinnung des heißen Dampfes, nachdem dieser die Turbinen angetrieben hat. Von dort wird er zu Orten geleitet, an denen er zur Antrieb von Turbinen wiederverwendet werden kann. Die Kraft-Wärme-Kopplung, auch KWK (Kraft-Wärme-Kopplung) genannt, nutzt das normalerweise ungenutzte heiße Wasser und liefert es an lokale Unternehmen und Haushalte als Wärmequelle. Wenn KWK-Kraftwerke anstelle herkömmlicher Kraftwerke errichtet werden, nutzen sie verschiedene Wärmekraftmaschinen, um den Dampf zu erzeugen, der die Turbinen antreibt, wodurch sie noch effizienter arbeiten und die maximale Energieausbeute erzielen.

Wie Waldbiomasse in der Kraft-Wärme-Kopplung genutzt wird 

Ein KWK-Kraftwerk besteht in der Regel aus einer Anlage mit einem integrierten Energiesystem, das drei Hauptkomponenten umfasst: eine Einheit zur Aufnahme von Biomasse und Rohstoffen zur Aufbereitung, eine Komponente zur Umwandlung der Biomasse in Dampf zur Stromerzeugung sowie eine Komponente zur Umwandlung des Dampfes in elektrische Energie.

Als Ausgangsmaterialien für den gesamten Prozess dienen in der Regel organische Rückstände aus der forstwirtschaftlichen Produktion sowie Nebenprodukte aus der Lebensmittel- und Faserindustrie. Zu diesen Materialien zählen unter anderem Maisstängel, Weizenstroh, Reisschalen, Sägemehl, forstwirtschaftliche Rückstände und Sägewerksabfälle. Als Rohstoffe gelten Wälder und Gräser, die speziell für die Energieerzeugung angebaut werden, wie beispielsweise Rutenhirse, Hybridpappeln und Hybridweiden. Um den gesamten Prozess wirtschaftlich rentabel zu gestalten, müssen die Biomassequellen vor der Umwandlung in elektrische Energie relativ kostengünstig zu ernten, zu transportieren und zu lagern sein.

Die Nutzung von Waldbiomasse als Brennstoff ist äußerst attraktiv, da dabei Materialien verwertet werden, die sonst in den Wäldern verrotten und das neue Wachstum behindern würden. In vielen Fällen ist die Entfernung solcher forstwirtschaftlichen Biomasse eine der größten jährlichen Ausgaben von Forstverwaltungsorganisationen, um die Zahl der Waldbrände sowie deren Schweregrad im Falle eines Ausbruchs zu verringern. Die produktive Nutzung dieser Biomasse bringt eine doppelte Einsparung mit sich – sie trägt dazu bei, das Waldgewächs und die daraus resultierenden Brände einzudämmen, und sie kann zur Stromerzeugung genutzt werden.

Literaturverzeichnis

 

Nutzung von Waldbiomasse zur Energiegewinnung

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Nutzung von Waldbiomasse zur Energiegewinnung

Warum die Kraft-Wärme-Kopplung mit Biomasse gut für die Umwelt ist

Allen Behörden und Organisationen, die sich mit der Waldbewirtschaftung befassen, ist bewusst, dass abgestorbene und umgestürzte Bäume aus den Wäldern entfernt werden müssen, um die Gefahr von Waldbränden zu verringern und Platz für neues Wachstum zu schaffen. In der Vergangenheit wurden solche Waldreststoffe entweder durch Ernte und Transport zu verschiedenen Deponien zur Verbrennung beseitigt oder einfach der natürlichen Zersetzung in der Natur überlassen.

Dieser Ansatz wird mittlerweile als äußerst verschwenderisch angesehen, insbesondere angesichts der Tatsache, dass heute Technologien zur Verfügung stehen, mit denen all die zuvor entsorgte Waldbiomasse sinnvoll genutzt werden kann. Durch die Nutzung der Waldbiomasse als Brennstoff in Kraftwerken zur Stromerzeugung lässt sich ein sehr nützliches Endergebnis erzielen, anstatt diese Biomasse einfach auf Deponien zu entsorgen oder dort zu verbrennen.

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Wie die Umwelt von der Kraft-Wärme-Kopplung mit Biomasse profitiert

Wie bereits erwähnt, hat sich seit der Einführung der Waldbewirtschaftung als gängige Praxis die Notwendigkeit der Beseitigung großer Mengen abgestorbener oder absterbender Bäume durchgesetzt. Bei Waldbränden wirken alle am Boden liegenden umgestürzten Bäume und Äste als Katalysatoren für die Ausbreitung und Intensivierung des Feuers, weshalb enorme Anstrengungen unternommen werden müssen, um dieses Unterholz zu beseitigen.

Als Beispiel dafür, wie Waldbiomasse der Umwelt zugutekommt, suchte die University of Northern British Columbia in Kanada im Jahr 2007 nach Möglichkeiten, ihren enormen CO₂-Fußabdruck zu verringern und die lokale Umwelt zu schonen. Innerhalb von zwei Jahren wurde die Universität die erste auf dem nordamerikanischen Kontinent, die ein eigenes System zur Erzeugung von Biomassebrennstoff besaß und betrieb. Die für den Betrieb des Systems verwendete Biomasse stammt aus einer Vereinbarung mit dem nahegelegenen Sägewerk Lakeland Mills und besteht hauptsächlich aus Sägemehl und Holzpellets.

Bei der Erzeugung des Dampfes, der die Turbinen antreibt, welche wiederum die Generatoren für die Stromerzeugung antreiben, werden keine fossilen Brennstoffe verbrannt. So ist es der Universität gelungen, ihr Ziel einer deutlichen Verringerung ihres CO₂-Fußabdrucks zu erreichen und gleichzeitig über eine zuverlässige und effiziente Stromquelle zu verfügen. Andere Universitäten und Unternehmen sind seitdem diesem Beispiel gefolgt und nutzen forstwirtschaftliche Biomasse als Brennstoff für die Stromerzeugung – wovon vor allem die Umwelt profitiert.

Nationale Bioenergie-Initiative

Indien hat sich nachdrücklich für den Umweltschutz engagiert und sich zum Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2030 40 % seiner Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen zu decken. Neben Solar- und Windenergie wird im Rahmen dieser Strategie auch Biomasse als Energiequelle genutzt, die andernfalls ungenutzt bleiben würde.

Die indische Initiative hat zudem den Vorteil, dass sie ländliche Gebiete erreicht, die weit von den großen Städten entfernt liegen und in denen es in der Vergangenheit an Stromquellen mangelte. Zumindest an einigen dieser Orte werden im Rahmen der umfassenden Bemühungen zur Verringerung des CO₂-Fußabdrucks Kraftwerke in Betrieb genommen, die mit Biomasse betrieben werden, was der Umwelt einen großen Schub verleihen wird.

Waldbiomasse ist ein wertvoller Rohstoff und sollte, wie alle Holzprodukte, niemals auf Deponien entsorgt werden. Waldbiomasse kann zur Herstellung von Mulch, Sägemehl und vielen anderen Produkten verwendet werden und wird auch weiterhin eine erneuerbare Ressource sein, solange die Wälder nachhaltig bewirtschaftet werden.

Ressourcen

 

 

Nanotechnologie auf Holzbasis

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Nanotechnologie auf Holzbasis

Die Wiederaufforstung unserer Wälder ist für die gesamten Naturschutzbemühungen von entscheidender Bedeutung, und da Wälder einen Großteil des Sauerstoffs für die Atmosphäre liefern, sind sie auch für die Gesundheit und das Wohlergehen aller Lebewesen von entscheidender Bedeutung. Holzbiomasse, die aus allen überschüssigen herabgefallenen Ästen, Nadeln usw. von abgestorbenen oder verbrannten Bäumen besteht, sammelt sich weltweit ständig in den Wäldern an. Hier kann die Nanotechnologie zum Einsatz kommen, um eine Verwendungsmöglichkeit für holzige Biomasse zu finden, da Biomasse zu vielen nützlichen Dingen verarbeitet werden kann.

Was ist Nanotechnologie auf Holzbasis?

Unter Nanotechnologie versteht man die Wissenschaft, die sich mit der Erforschung der einzigartigen Eigenschaften von Materialien auf einer Ebene befasst, die kleiner ist als die mikroskopische. Indem sie die chemischen Eigenschaften der molekularen Bestandteile von Holz verstehen, können Wissenschaftler Wege finden, wie diese Eigenschaften bei der Entwicklung neuer Produkte vorteilhaft genutzt werden können.

Die Nanotechnologie für holzbasierte Biomasse birgt zudem ein enormes Potenzial, die bestehende nordamerikanische Forstwirtschaft in allen Bereichen ihres derzeitigen Betriebs zu revolutionieren. Produktionsprozesse können optimiert, Energieeffizienzsteigerungen erzielt und vielfältige Produkte aus Papier und Verbundwerkstoffen entwickelt werden. Aus holzbasierten Zellulose-Nanokristallen lassen sich völlig neue Produkte herstellen, die fester und leichter sind als Kevlar und Kohlefaser.

Bislang gab es kaum einen Markt für verrottende holzartige Biomasse auf Waldflächen, und da es keinen hochwertigen Absatzmarkt für dieses Material gab, war es wirtschaftlich nicht rentabel, diese Biomasse zu entfernen oder anderweitig zu verwerten. Einfach ausgedrückt: Das Angebot an holzartiger Biomasse ist weitaus größer als die Nachfrage. Da durch die Nanotechnologie neue Verwendungsmöglichkeiten für holzbasierte Biomasse entdeckt werden, entstehen nun diese bisher fehlenden hochwertigen Märkte, und holzartige Biomasse kann aus nachhaltig bewirtschafteten Wäldern wirtschaftlich entnommen werden.

Beitrag zur Brandverhütung

Durch die Reduzierung der holzigen Biomasse in überbewachsenen Waldgebieten wird das Risiko von Waldbränden erheblich verringert, und da mehr als die Hälfte des Budgets des US-Forstdienstes für die Bekämpfung von Waldbränden aufgewendet wird, würde die Waldbewirtschaftung deutlich kosteneffizienter werden. Durch die Verringerung der Häufigkeit und Schwere von Waldbränden, die derzeit Waldgebiete mit übermäßiger Biomasse verwüsten, könnten zudem zahlreiche Sachwerte und sogar eine beträchtliche Anzahl von Menschenleben gerettet werden.

Im Mittelpunkt dieser beiden wichtigen Initiativen – der Entwicklung neuer Holzprodukte und der Verringerung der Waldbrandgefahr – stehen die Entdeckungen, die durch die Holz-Nanotechnologie ermöglicht werden. Ein noch größerer Vorteil könnte darin bestehen, dass sich der Zustand der Waldflächen erheblich verbessert, sobald mehr Biomasse entnommen wird. Laut dem US-Forstdienst würde dies zu einem besseren Lebensraum für Wildtiere, einer verbesserten Wasserqualität und natürlich – sobald ein hochwertiger Markt für holzartige Biomasse erschlossen ist – zur Schaffung neuer Arbeitsplätze führen. Mit gesünderen Waldflächen im ganzen Land würde sich auch das Wohlergehen von Tieren und Menschen positiv verändern, da eine sauerstoffreichere Atmosphäre die Luft bereichert, die wir alle atmen.

Ressourcen

Die Bedeutung von Holzbiomasseprodukten für die Nachhaltigkeit

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Die Bedeutung von Holzbiomasseprodukten für die Nachhaltigkeit

In diesem Land wächst das Bewusstsein und die Akzeptanz dafür, welch wichtige Rolle holzartige Biomasse sowohl heute als auch in Zukunft für die Ressourcenschonung und die allgemeine Nachhaltigkeit der Umwelt spielt. Der Begriff „holzartige Biomasse“ bezieht sich auf die Gesamtheit der forstwirtschaftlichen Bestandteile wie Bäume, Äste, Nadeln, Holzabfälle und -reststoffe sowie sogar auf aus den Kommunen stammende Holzabfälle. Eine verbesserte Nachhaltigkeit der Wälder hängt in hohem Maße von der Entwicklung konsequenter Verwendungsmöglichkeiten für forstwirtschaftliche Biomasse ab.

Holzprodukte tragen zur Nachhaltigkeit bei

Nordamerikanische Wälder stellen eine erneuerbare Ressource dar, im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen, die irgendwann zur Neige gehen und vollständig verschwinden werden. Bäume binden während ihres Wachstums Kohlenstoff aus der Atmosphäre und speichern diesen während ihres gesamten Lebenszyklus. Dies ist ein wichtiger Faktor für die Notwendigkeit, holzartige Biomasse in möglichst vielen Produkten, die in irgendeiner Weise vom Menschen genutzt werden, verstärkt einzusetzen. In vielen europäischen Ländern werden fossile Brennstoffe bereits durch Holzbrennstoffe ersetzt, da Wärme und Strom aus holzartiger Biomasse in Form von Holzpellets erzeugt werden. Es gibt eine Vielzahl weiterer Verwendungsmöglichkeiten für holzartige Biomasse, wie beispielsweise Mulch, Papierprodukte und sogar Kleidung. Die enorme Vielfalt an Produkten, die aus Holz gewonnen werden können, ist noch nicht vollständig ausgeschöpft, doch wichtige neue Entdeckungen werden von Regierungen und der Wissenschaft gefördert.

So entwickelten beispielsweise im Jahr 2016 drei Teenagerinnen aus Dubai einen feuerfesten Schaumstoff auf Holzbasis, der als Dämmstoff im Bauwesen eingesetzt werden kann. Nachdem das Land von einer Reihe von Bränden heimgesucht worden war, die für Schlagzeilen sorgten, untersuchten die Mädchen diese und stellten fest, dass sie alle dadurch verschlimmert wurden, dass in den Gebäuden Polystyrol-Dämmstoff verwendet worden war; es stellte sich heraus, dass dieses Material die Ausbreitung und Intensität der Brände tatsächlich begünstigte.

Die innovative Holzschaum-Kreation der Mädchen lässt sich kostengünstiger aus Holz herstellen, ist ebenso gut isolierend und wirkt zudem feuerhemmend. Außerdem handelt es sich um eine nachhaltige Lösung. Genau diese Art von innovativem Denken kann das Potenzial von Holzbiomasse weitaus besser ausschöpfen, um nützliche Lösungen für die Zukunft zu entwickeln, die erneuerbare Ressourcen nutzen.

Weitere Vorteile von Holzbiomasse

Holzbiomasse trägt auch auf vielfältige andere Weise zu einer effizienteren Nutzung der Ressourcen unseres Landes bei. Laut Angaben auf seiner Website entnimmt der U.S. Forest Service jedes Jahr Tonnen von Biomasse aus den Wäldern. In ländlichen Gebieten wird Holzbiomasse häufig energetisch genutzt, doch die Entnahme von Holzbiomasse aus den Wäldern bringt noch weitere Vorteile mit sich, darunter die Schaffung von Arbeitsplätzen, eine geringere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen, geringere Treibhausgasemissionen, eine Verbesserung der Trinkwasserqualität, die Vorbeugung von Waldbränden und die Verbesserung der Lebensräume für Wildtiere.

Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass die erheblichen positiven Auswirkungen von Holzbiomasse tief in die sozialen, wirtschaftlichen und ökologischen Aspekte des Lebens in diesem Land hineinreichen und dass dieser Einfluss in den kommenden Jahren noch stärker zu spüren sein wird. Im Rahmen der Nachhaltigkeit ist Holzbiomasse ein Paradebeispiel für Ressourcen, die für die Zukunft der globalen Nachhaltigkeit und die Reduzierung der CO₂-Emissionen von entscheidender Bedeutung sind.

Quellen:

Mode-Start-ups setzen auf Alternativen aus Holz und Baumwolle

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Mode-Start-ups setzen auf Alternativen aus Holz und Baumwolle

Seit vielen Jahren gilt Baumwolle aufgrund ihrer natürlichen, atmungsaktiven Beschaffenheit und ihres angenehmen Tragegefühls auf der Haut als der ideale Stoff für die Herstellung von Kleidung aller Art. Laut Waterfootprint.org verbraucht der Baumwollanbau jedoch die größte Menge an Wasser in der gesamten Bekleidungslieferkette. Für die Herstellung eines einzigen T-Shirts werden laut einer Studie von National Geographic von Anfang bis Ende schätzungsweise 2.700 Liter Wasser benötigt.

Zudem benötigt man buchstäblich riesige Flächen, um Baumwolle in nennenswerten Mengen anzubauen, und für die Pflege dieser Pflanzen wird sehr viel Wasser verbraucht. Daraus sollte klar hervorgehen, dass eine neue Ausrichtung der Modewelt längst überfällig ist – und diese neue Richtung scheint nun in Form von Alternativen auf Holzbasis für die Bekleidungsherstellung eingetroffen zu sein.

Kleidung aus Holzwerkstoffen

Der österreichische Hersteller Lenzing AG entwickelt bereits seit mehreren Jahren umweltfreundliche Kleidung, indem er Eukalyptuszellstoff in eine Faser umwandelt, die die Atmungsaktivität von Baumwolle nachahmt, sich jedoch deutlich weicher anfühlt und wesentlich weniger knitteranfällig ist. Im Jahr 2000 wurde Lenzing von der Europäischen Kommission für seine zukunftsweisenden Beiträge zum Umweltschutz bei der Herstellung von Kleidungsalternativen auf Holzbasis mit einem renommierten Preis ausgezeichnet.

Dieses aus Holz hergestellte Bekleidungsprodukt ist unter dem Namen Tencel bekannt und wird von Jahr zu Jahr von immer mehr Modeunternehmen weltweit eingesetzt. Da der gesamte Produktionsprozess von Tencel wesentlich umweltfreundlicher ist, hat es sich zu einem der beliebtesten neuen Stoffe entwickelt, insbesondere bei all jenen, die sich für den Schutz der globalen Umwelt verantwortlich fühlen.

Auch andere kreative und umweltfreundliche Produkte kommen auf den Markt, um zu dieser neuen Ausrichtung der Modebranche beizutragen. Eine 17-jährige Teenagerin namens Sian Healy schaffte es kürzlich als Finalistin in den Miss-England-Wettbewerb, wobei sie ein Kleid trug, das von Pooling Partners für sie angefertigt worden war und vollständig aus alten Holzpaletten bestand. Auch wenn diese Art von Spezialkleidern für die Massenproduktion wirtschaftlich vielleicht nicht rentabel ist, zeigt es doch zumindest die Möglichkeiten auf, Materialien auf Holzbasis als Alternative zu den traditionellen Materialien zu nutzen, die üblicherweise in der Bekleidungsherstellung verwendet werden.

Mehr als nur Tencel

In Culver City, Kalifornien, hat ein weiteres Start-up-Unternehmen namens MeUndies eine Modekollektion für Herren- und Damenunterwäsche entwickelt, die vollständig aus Holzfasern besteht, welche die vorteilhafte Eigenschaft besitzen, Feuchtigkeit vom Körper wegzuleiten. Das Material namens MicroModal verwendet Buchenholz anstelle der Eukalyptusfasern von Tencel und erfreut sich aufgrund seines Tragekomforts und seiner nachhaltigen Eigenschaften großer Beliebtheit. Darüber hinaus hat eine weitere in London ansässige Modedesignerin namens Alice Asquith eine Handtuchkollektion unter ihrem Namen auf den Markt gebracht, die aus Bambusfasern hergestellt wird und weitaus weichere, strapazierfähigere und saugfähigere Eigenschaften aufweist als herkömmliche Baumwollhandtücher.

Weltweit entstehen weitere Start-ups, die sich die hervorragenden Eigenschaften von Stoffen auf Holzbasis zunutze machen, die wesentlich umweltfreundlicher sind als manche herkömmlichen Materialien. Während Pflanzen wie Baumwolle eigens für die Bekleidungsherstellung angebaut werden, bestehen Stoffe auf Holzbasis hauptsächlich aus Holznebenprodukten. Indem sie effektive Verwendungsmöglichkeiten für diese Teile des Waldes entwickeln, die normalerweise als Abfall enden würden, leisten Bekleidungshersteller ihren Beitrag dazu, dass bei der Holzernte jeder Teil eines Baumes genutzt wird.

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