Bioenergie ist ein Kunstwort für die energetische Nutzung von Biomasse. Durch die Verwendung von Biomasse soll die Bioenergie eine ökologische und günstige Energiequelle sein. Als einsetzbare Biomasse zählen vor allem Holz, Stroh, Mais, Getreide, Zuckerrüben, Raps, Biogas, Pflanzenöle, Bioabfälle, Exkremente, aber auch Algen und weitere.

Bei der Bildung von Biomasse wird die Energie der Sonnenstrahlung durch die Pflanzen mittels Photosynthese genutzt und u.a. in Form von organischem, energiereichem Material gespeichert.

Anders ist dies bei fossilen Energiequellen: Zwar gehen auch sie ursprünglich auf organische Materie zurück (Erdöl entstand aus abgestorbenem Plankton, Kohle aus Wäldern), doch war der in ihnen gebundene Kohlenstoff für Jahrmillionen dem atmosphärischen Kreislauf entzogen und wird erst seit Beginn der Industrialisierung durch Verbrennung in immer noch wachsendem Maß als Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt, was u.a. zu einem Anstieg der durchschnittlichen Lufttemperatur (Treibhauseffekt) führt.

Hauptvorteil der Bioenergie ist, neben der Versorgung aus erneuerbaren statt endlichen Energiequellen, die - allerdings oft nur relativ kleine - Verringerung des Kohlendioxid-Ausstoßes in die Atmosphäre: Holz oder andere biogene Energiequellen haben das in ihnen gespeicherte Treibhausgas Kohlendioxid im Laufe ihres Wachstums der Atmosphäre zunächst entzogen, die bei nachhaltiger Nutzung nachwachsende Vegetation bindet es recht schnell wieder.

Hauptnachteil der Bioenergie-Gewinnung mit nachwachsenden Rohstoffen ist deren sehr großer Flächenbedarf, der Bedarf an Fremdenergie und die Umweltbelastung beim Pflanzenanbau sowie die Konkurrenz zu Naturflächen. Den ausgedehnten Anbau von Biomasse (Mais, Raps, Zuckerrüben, Getreide, Holz) zum Zweck der Energiegewinnung (Energiepflanzen) halten die meisten Studien für ökologisch nicht sinnvoll.

Bioenergie-Anwendungen haben eine sehr gute Ökobilanz, wenn Abfälle, Reststoffe und organisch belastete Abwässer verwertet werden, die man sonst mit (u.U. großem) Energieaufwand behandeln müsste. Die Verwertung von Güllen ist aus Sicht der Ökobilanz bereits problematischer.

Wenn hingegen Pflanzen (als Nachwachsende Rohstoffe bzw. Energiepflanzen) angebaut werden, ist in der Regel weniger als ein Prozent der Sonnenenergie netto in den Pflanzen (vergleichsweise schlechter Wirkungsgrad der Photosynthese; brach liegende oder noch nicht voll bewachsene Felder, Fremdenergieaufwand für Maschinen, Pestizide und Dünger etc.). Um dieses knappe Prozent in einen brauchbaren Energieträger umzuwandeln, ist Zusatzaufwand nötig (Biogasreaktor oder Gärung und Destillation oder Abpressen und Weiterverarbeiten von Öl o.a.). Das bedeutet wiederum Einsatz von Fremdenergie für Bau und Betrieb der entsprechenden Infrastruktur und große Verluste (Bakterien und Hefen bauen nicht 100 % ab; bei der Ölgewinnung bleiben Pflanzenreste zurück etc.). Am Ende stehen netto nur 0,1-0,3 % der eingestrahlten Sonnenenergie zur freien Verfügung, und der Treibhauseffekt wurde - wegen Fremdenergieeinsatz und Emissionen von Lachgas, Methan etc. bei der landwirtschaftlichen Produktion - kaum oder gar nicht reduziert.

Modelle zur Bioenergie-Gewinnung aus Abfall oder Exkrementen sind bereits getestet und funktionieren in Großanlagen sowie in Mini-Kläranlagen für den Hausgebrauch. Bei diesen Modellen ist der Hauptnachteil ausgeschaltet. Zusätzlich machen sie Kanalisation und zentrale Kläranlagen "überflüssig" und ermöglichen so den Bau von Häusern, oder Satellitenstädten weit entfernt von jeglicher Infrastruktur.

Biomasse kann durch Verbrennung, Pyrolyse, alkoholische und Methangärung aufgeschlossen werden. Die Verbrennung von Biomasse kann in den Anlagen für fossile Brennstoffe erfolgen.

Biokraftstoffe (auch: Biotreibstoffe, Agrotreibstoffe) sind flüssige oder gasförmige Kraftstoffe, die aus Biomasse hergestellt werden. Sie kommen für den Betrieb von Verbrennungsmotoren für mobile und stationäre Anwendungen zum Einsatz. Ausgangsstoffe für Biokraftstoffe sind pflanzliche Rohstoffe wie z. B. Ölpflanzen, Getreide, Zuckerrüben oder -rohr, Wald- und Restholz sowie Holz aus Schnellwuchsplantagen und speziellen Energiepflanzen.

Die EU-Richtlinie 2003/30/EG beschreibt und regelt die Verwendung von Biokraftstoffen in Europa. Biokraftstoffe können die fossilen Kraftstoffe Diesel, Benzin und Erdgas substituieren. Teilweise müssen Motoren und/oder Kraftstoffsysteme an die Biokraftstoffe angepasst werden. Biokraftstoffe werden in Reinform und als Beimischungen zu fossilen Kraftstoffen verwendet.

Es werden unter anderem folgende Arten von Biokraftstoffen unterschieden:

• Biodiesel
  
• Bioethanol
  
• Pflanzenöl
  
• Biomethan
  
• Synthetische Biokraftstoffe (Biomasse zu Flüssigkeit)
  
• Bio-Kerosin
  
• Weitere Biokraftstoffe:
  
  • Biomethanol (Methanol aus Biomasse)
  • Biodimethylether (Dimethylether aus Biomasse)
  • Bio-ETBE (Ethyl-Tertiär-Butylether auf Grundlage von Bioethanol)
  • Bio-MTBE (Methyl-Tertiär-Butylether auf Grundlage von Biomethanol)
  • Biowasserstoff (Wasserstoff aus Biomasse)
  • Biobutanol (Butanol aus Biomasse)

Teilweise werden die verschiedenen Treibstoffarten nach den verwendeten Rohstoffen in „Generationen“ eingeteilt: „Biokraftstoffe der 1. Generation“ (z. B. Pflanzenölkraftstoff, Biodiesel, Bioethanol) werden aus pflanzlichen Zuckern und Ölen hergestellt, Grundstoff für „Biokraftstoffe der 2. Generation“ ist Cellulose aus Pflanzenstängeln und Holz (z. B.: BtL-Kraftstoffe, Zellulose-Ethanol). Diese befinden sich derzeit in der Entwicklung, sind jedoch – mit Ausnahme von Bioerdgas - noch nicht auf dem Markt.

Die Einteilung der Biokraftstoffe in Generationen ist umstritten, da damit eine künftige Überlegenheit cellulosebasierter über die stärke-, zucker- und pflanzenölbasierten Kraftstoffe impliziert wird.

Mit dem Einsatz von Biokraftstoffen sind neben den wirtschaftlichen Aspekten zumindest zwei Ökologische verbunden. Dies ist zum Einen die Nachhaltigkeit bei der Nutzung dieser Kraftstoffe, da die derzeit genutzten fossilen Kraftstoffe endlich sind und in absehbarer Zeit nicht mehr zur Verfügung stehen werden, die Rohstoffe für Biokraftstoffe jedoch in Zeiträumen von wenigen Monaten bis Jahren nachwachsen. Zum Anderen soll durch den Einsatz von Biokraftstoffen eine Reduktion der klimaschädlichen Treibhausgase erreicht werden. Dabei spielt bei den Biokraftstoffen vor allem die sogenannte CO2-Neutralität eine Rolle. Das bedeutet, dass bei der Verbrennung von biogenen Kraftstoffen nur so viel klimaschädliche CO2-Emmissionen in die Atmosphäre abgegeben werden, wie die Pflanze, die dem Kraftstoff als Grundstoff dient, bei ihrem Wachstum zuvor aus der Atmosphäre entnommen hat.

Experten der Vereinten Nationen sehen Risiken bei einer exzessiven Nutzung von Nahrungsmittelpflanzen als Kraftstoff. Einer Modellrechnung zufolge würde bei der Anlage von Biospritplantagen in Brasilien, Südostasien oder in den USA deutlich mehr Kohlenstoffdioxid freigesetzt, als durch die Substitution fossiler Brennstoffe eingespart werden könne. Eine Einsparung von Treibhausgasen sei mit Grünschnitt, Resthölzern oder auf stillgelegten Agrarflächen erzeugten Biokraftstoffen möglich. Wissenschaftler, die dem Copenhagen Consensus nahestehen, halten diese Argumentation für nicht relevant. Die Bekämpfung von Hunger und Mangelernährung, auch durch Zugang zu moderner Agrartechnik, und der Wegfall von Exportbeschränkungen sei neben der Bekämpfung von Infektionskrankheiten deutlich wichtiger als der Klimaschutz.

Auch aufgrund der parallel stattgefundenen Nahrungsmittelverteuerung gerät die Verwendung von landwirtschaftlichen Biokraftstoffen unter Kritik, insbesondere da diese Verteuerung in einigen Entwicklungsländern erhebliche Proteste ausgelöst hat. Laut einem gemeinsamen Bericht der FAO und der OECD kann die Produktion von Biokraftstoff in Zukunft zu einem Anstieg der Lebensmittelpreise führen. Diese Annahmen der FAO und der OECD werden von anderer Seite zurückgewiesen, entscheidend seien viel mehr hausgemachte Ursachen wie extreme Armut, Korruption und eine unverantwortliche Vernachlässigung der kleinbäuerlichen Landwirtschaft in Entwicklungsländern in Verbindung mit einer generell falschen Wirtschaftspolitik, Exportrestriktionen und Preisvorgaben. Laut einem im Juli 2008 bekannt gewordenen vertraulichen Bericht der Weltbank hat die Produktion von Biokraftstoff einen bis zu 75%-igen Anteil am Anstieg der Lebensmittelpreise.

Ein in der EU gewählter Ausweg ist die Beschränkung der Biospritherstellung auf bislang extensiv genutzte Bereiche und Stilllegungsflächen und die Förderung von Treibstoffen aus pflanzlichen Abfallstoffen (z. B. Cellulose-Ethanol, BtL-Kraftstoffe). Eine vollständige oder weitgehende Umstellung von fossilen Treibstoffen auf Biosprit aus Feldfrüchten ist in Mittel- und Nordeuropa unrealistisch. Mit dem Anbau von Raps auf der gesamten derzeitigen deutschen Anbaufläche könnten maximal 10 Prozent des im Verkehrssektor benötigten Diesels ersetzt werden. Eine stärkere Verwendung von Holz in stationären Verbrennungsanlagen würde immerhin knapp 10 % des Gesamtenergiebedarfes decken können.

Eine zukünftig mögliche Herstellung von Biosprit mithilfe gentechnisch modifizierter Organismen und Algen löst sowohl hohe Erwartungen wie auch grundsätzliche Kritik an der grünen Gentechnik aus.

• Union zur Förderung von Öl- und Proteinpflanzen e. V.
  
• Agro-Kraftstoffe: Grundlagen, ökologische und soziale Aspekte – Umweltinstitut München
  
• Brandrodung für Biodiesel? – regenwald.org
  
• Benzin aus Bakterien – Technology Review
  

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