Patchverwaltung mit Microsoft Systems Management Server


Radlader trägt, ohne Risse zu bilden. Symbole für Transitionen, Stellen und Kanten in Umberto 3.

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Für diese Substrate wird allerdings kein Nawaro-Bonus gewährt. Die aus rein pflanzlichen Nebenprodukten generierte Strommenge muss daher mit Hilfe spezifischer Methanerträge berechnet und separat ausgewiesen werden EEG, , Anlage 2, V. Um abfallwirtschaftliche und landwirtschaftliche Stoffströme getrennt zu halten, ging bisher beim Einsatz von Substraten, die nicht als nachwachsende Rohstoffe deklariert sind, der Nawaro-Bonus für die gesamte restliche Betriebszeit der Anlage verloren.

Diese Regelung wurde mit dem Zulassen von rein pflanzlichen Nebenprodukten in landwirtschaftlichen Biogasanlagen entschärft. Als fortschrittliche Technologie zählen unter anderem die Brennstoffzelle, der Stirlingmotor und die Mikrogasturbine.

Mit dieser Regelung wird die Integration einer Vergärungsstufe in Kompostierungsanlagen gefördert. Sie wird über das Produkt aus genutzter Wärmemenge15 und Stromkennzahl16 bestimmt. Um mögliche Krankheitserreger z. Salmonellen zu eliminieren, ist eine Hygienisierung erforderlich. Eine Hygienisierung kann auch mit einer nachgeschalteten Kompostierung der Gärreste oder einer thermischen Gärrestbehandlung erfolgen.

Grundlagen der Co-Vergärung oder verbrannt werden und darf nicht in Biogasanlagen behandelt werden. Material der Kategorien 2 und 3 ist unter Beachtung weiterer Hygienevorgaben für eine Behandlung in Biogasanlagen geeignet. Bei der Aufbringung von Gärresten aus Biogasanlagen auf landwirtschaftlich genutzte Böden sind Grenzwerte für verschiedene Schadstoffe einzuhalten.

Die Grenzwerte der deutschen Klärschlammverordnung liegen dabei durchgängig unterhalb der entsprechenden Grenzwerte der europäischen Klärschlammrichtlinie EU-KlärV, Es zeigt sich, dass die Anforderungen an eine landwirtschaftliche Verwertung von Gärrückständen aus der Bioabfall- und Klärschlammvergärung steigen werden. Neben einer Absenkung der einzuhaltenden Schwermetallgrenzwerte sieht die Novelle der Klärschlammverordnung auch eine Erweiterung auf andere Schadstoffe vor.

Mit der geplanten Absenkung der Grenzwerte wird die landwirtschaftliche Klärschlammverwertung erschwert. Da sich die dem Abwasser entzogenen Schadstoffe im Klärschlamm akkumulieren, stellt dieser zunächst eine Schadstoffsenke dar. Andererseits trägt die Kreislaufführung der im Klärschlamm enthaltenen Nährstoffe auch zu einer nachhaltigen Abfallbehandlung bei. Aufgrund des Zielkonfliktes zwischen einer hohen Reinigungsleistung der Kläranlage und einer möglichst geringen Schadstoffbelastung des Klärschlamms gewinnt die gezielte, schadstofffreie Rückgewinnung 18 Transmissible spongioforme Enzephalopathie Arbeitsentwurf des BMU vom Arbeitspapier der EU vom Hierzu stehen verschiedene Verfahren, beispielsweise die Phosphorrückgewinnung als separater Phosphatschlamm durch eine zusätzliche Nachfällungsstufe, zur Verfügung.

Die Erlöse aus dem Verkauf der Sekundärrohstoffdünger reichen für einen wirtschaftlichen Betrieb dieser Anlagen jedoch nicht aus Pinnekamp u. Werden die Gärrückstände als Sekundärrohstoffdünger verwertet, fallen sie auch unter das Düngerecht. Gärrückstände aus abfallwirtschaftlichen Anlagen unterliegen somit dem Abfall- und dem Düngerecht.

Die Rechtsvorschriften auf der Grundlage des Abfallrechts regeln dabei die schadstoffseitigen Verwertungsvoraussetzungen der Gärrückstände. Die Anforderungen an die stoffliche Verwertung von Gärrückständen aus abfallwirtschaftlichen Co-Vergärungsanlagen sind insbesondere beim Einsatz von Klärschlamm deutlich höher als die der stofflichen Verwertung von Gärrückständen aus landwirtschaftlichen Co-Vergärungsanlagen. Stand der energetischen Biomassenutzung in Deutschland Der Anteil erneuerbarer Energieträger am Strom-, Wärme- und Kraftstoffverbrauch hat in den Jahren bis in Deutschland stetig zugenommen z.

Die Produkte der energetischen Biomassenutzung können je nach Nutzungspfad zur Strom-, Wärme- oder Kraftstoffbereitstellung eingesetzt werden Abbildung 2. Stand der energetischen Biomassenutzung in Deutschland Abb. Insgesamt nimmt der Einsatz von Biomasse zur energetischen Nutzung in Deutschland zu. Der Einsatz von aufbereitetem Biogas als Kraftstoff in Erdgasfahrzeugen spielt in Deutschland noch eine untergeordnete Rolle vgl.

Grundlagen der Co-Vergärung 38 3. Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen Ziel der Stoff- und Energiestrommodellierung von Prozessketten oder Lebenswegen von Produkten ist es unter anderem, die beteiligten Stoff- und Energieströme zu erfassen und zu quantifizieren. In diesem Abschnitt werden auch die Systemgrenzen der Prozesskette, die berücksichtigten Anlagentypen sowie die angenommenen Substrateigenschaften definiert. Die abgebildeten Anlagentypen stellen dabei typische Co-Vergärungsanlagen aus der Landwirtschaft und der Abfallwirtschaft dar.

Methoden zur Stoff- und Energiestrommodellierung Für eine differenzierte Bilanzierung der Stoff- und Energieströme verfahrenstechnischer Prozesse stehen sowohl Flowsheetingsysteme als auch Programme zur Stoffstromanalyse zur Verfügung. Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen R 1 Mit Flowsheetingsystemen, wie beispielsweise Aspen Plus , können verfahrens- technische Prozesse unter der Berücksichtigung von Thermodynamik, Stöchiometrie und Kinetik der beteiligten Reaktionen simuliert und die damit gekoppelten Stoff- und Energiebilanzen berechnet werden vgl.

Damit lassen sich auch die in der Prozessindustrie häufig auftretenden nichtlinearen Transformationszusammenhänge berücksichtigen. Flowsheetingsysteme wurden beispielsweise von Penkuhn für die Prozesssimulation der Ammoniaksynthese, von Hähre für die Simulation von Recyclingprozessen in der Stahl- und Zinkindustrie und von Kerdoncuff für die Simulation der BtL-Herstellung2 mittels Fischer-Tropsch-Synthese eingesetzt.

Der Einsatz von Flowsheetingsystemen ist im Allgemeinen auf die Planung, Entwicklung und Steuerung von komplexen Verfahrensprozessen ausgerichtet und zielt auf eine möglichst genaue Abbildung der chemischen Prozessreaktionen ab.

Für die Erstellung von Stoffund Energiebilanzen ist eine detaillierte Modellierung in dieser Form oft nicht erforderlich. Auch ist Aspen Plus nicht auf die Abbildung nichtverfahrenstechnischer Elemente einer Prozesskette, wie beispielsweise den Gütertransport oder den Biomasseanbau, ausgerichtet. R 3 R 4 Bei Programmen zur Stoffstromanalyse, wie z. Die verfahrenstechnische Prozesskette wird dazu als Stoff- und Energiestromnetz abgebildet.

Die Prozessmodule des Stoff- und Energiestromnetzes werden durch Knoten repräsentiert und sind über Kanten miteinander verbunden. Jedes Prozessmodul wird mit Hilfe von Transformationsvorschriften spezifiziert, so dass ausgehend von einer Startbedingung sämtliche Stoff- und Energieströme berechnet werden können Möller, , S.

Diese Form der Modellierung wird häufig für die Erstellung von Ökobilanzen sowie für Arbeiten im Bereich des Stoffstrommanagements eingesetzt. Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen Für die Modellierung der Prozesskette zur Co-Vergärung ist es erforderlich, die einzelnen Prozessmodule mit Hilfe spezifischer Kennzahlen, beispielsweise von Stoff- und Energieverbrauchsfaktoren oder Emissionsfaktoren, abbilden zu können.

Die im Rahmen der Vergärung ablaufenden mikrobiologischen Prozesse sind teilweise auch mit Hilfe von stöchiometrischen Reaktionsgleichungen zu beschreiben. Diese Anforderungen werden von der Software Umberto über die Möglichkeit zur Einbindung von Stoffeigenschaften und Parametern in die Spezifikation der Prozessmodule mit Hilfe individuell programmierbarer Skripte erfüllt Möller, , S. Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen R 3.

Mit diesem speziellen Netztyp besteht die Möglichkeit, sowohl nebenläufige Prozesse als auch Rückführungsschleifen in das Stoffstromnetz zu integrieren Möller, , S. Die Umwandlung von Stoffen findet in den Transitionen statt. Die einzelnen Prozessmodule werden daher in Form einer Transition abgebildet und mit den spezifischen Transformationsvorschriften ausgestattet. Die benötigten Stoff- und Energieströme werden von vor der Transition liegenden Stellen bereitgestellt und die Produkte der Stoffumwandlung an nachfolgende Stellen abgegeben.

Eine Transition wird ausgeführt, sobald alle erforderlichen Stoffund Energieströme verfügbar sind vgl. Rolff, ; Schmidt, Im Gegensatz zu den Transitionen findet in den Stellen keine Stoffumwandlung statt. Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen dererseits können sie auch zur Abbildung von Lagern und Beständen innerhalb des Stoffstromnetzes verwendet werden. Stellen und Transitionen sind über Kanten miteinander verbunden und bauen so das Stoffstromnetz auf.

Die Systematik der Petri-Netze schreibt vor, dass Stellen nur über eine Transition und Transitionen nur über eine Stelle verbunden werden können. Aus diesem Grund gibt es Verbindungsstellen, die lediglich zwischen zwei Transitionen geschaltet sind und nicht die Funktion eines Lagers besitzen Möller, Symbole für Transitionen, Stellen und Kanten in Umberto 3.

Typische Anlagen zur Co-Vergärung Typische landwirtschaftliche Co-Vergärungsanlagen werden als Nassvergärungsverfahren betrieben und setzen hauptsächlich Gülle und Maissilage als Eingangssubstrate ein.

Weitere Eingangsstoffe sind beispielsweise Grassilage, Ernterückstände und Festmist. Die Trockenfermentation von nachwachsenden Rohstoffen ist prinzipiell möglich, Gülle scheidet dann aber als weiteres Eingangssubstrat aus. Der Gärrest wird überwiegend stofflich als organischer Dünger genutzt. Ein Problem dieser Anlagen ist dabei häufig die unzureichende Wärmenutzung vgl.

Kommunale Bioabfälle und Speisereste werden sowohl in Monovergärungsanlagen als auch in Co-Vergärungsanlagen behandelt. Als Kosubstrate werden unter anderem 42 3. Für die Behandlung in Nassvergärungsverfahren müssen die Bioabfälle aufbereitet und in eine flüssige Suspension überführt werden. Die Trockenfermentation von Bioabfällen findet in Deutschland nur vereinzelt statt z.

Landwirtschaftliche Co-Vergärungsanlagen, die auch Abfälle behandeln, nehmen meist nur ausgewählte Abfälle mit einem geringen Aufbereitungsaufwand an z. Vergärungsanlagen zur Behandlung von Bioabfällen aus der Getrenntsammlung werden in der Regel von Kommunen oder privaten Entsorgungsfirmen betrieben.

Diese Anlagen sind häufig an weitere Standortbedingungen, beispielsweise die Integration in ein Kompostwerk oder die gemeinsame Nutzung von Biogas und Deponiegas, angepasst z. Als Vertreter der landwirtschaftlichen Substratarten werden Maissilage und Rindergülle berücksichtigt. Bioabfälle aus der kommunalen Getrenntsammlung Biotonne und Klärschlamm aus der kommunalen Abwasserreinigung werden als Vertreter organischer und kommunaler Abfallstoffe ausgewählt.

Während Anlagentyp 1 auf Güllebasis arbeitet, wird in Anlagentyp 2 überwiegend Maissilage vergoren Abbildung 3. Die Gärreste der landwirtschaftlichen Anlagentypen werden stofflich als organischer Dünger genutzt.

Der erste abfallwirtschaftliche Anlagentyp Anlagentyp 3 behandelt Bioabfälle zusammen mit Rindergülle und verwertet die Gärreste ebenfalls stofflich. Der zweite abfallwirtschaftliche Anlagentyp Anlagentyp 4 wird am Standort einer Kläranlage betrieben und führt die Bioabfallbehandlung zusammen mit der Klärschlammfaulung durch. Das durch die 43 3.

Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen Abb. Systemgrenzen der betrachteten Prozessketten zur Co-Vergärung eigene Darstellung Vergärung gewonnene Biogas wird bei allen Anlagentypen zur energetischen Nutzung in Strom und Wärme umgewandelt. Die Prozessketten zur Co-Vergärung beginnen mit der Bereitstellung der Substrate und enden mit der stofflichen oder thermischen Nutzung der Gärreste und der energetischen Nutzung des Biogases. Die Vorkette zum Anbau nachwachsender Rohstoffe für die Vergärung wird in der Bilanzierung abgebildet und befindet sich somit innerhalb der Systemgrenzen.

Sämtliche Stoff- und Energieverbräuche und Emissionen, die entlang des Lebensweges der Produkte bis zur Abfallbehandlung anfallen, werden der Nutzung dieser Produkte zugerechnet z.

Landwirtschaftlicher Anlagentyp auf Güllebasis Anlagentyp 1 Mögliche Formen der Wärmenutzung stellen die Beheizung von Wohn- und Wirtschaftsgebäuden, die Warmwasserbereitstellung oder die Bereitstellung von Prozesswärme, beispielsweise für Trocknungszwecke, dar. Insbesondere in den Sommermonaten kann nicht von einer vollständigen Nutzung der Überschusswärme ausgegangen werden. Die anfallenden Gärreste werden vollständig stofflich oder thermisch genutzt.

Angenommene Substrateigenschaften Für die Stoff- und Energiestrommodellierung der einzelnen Substratkombinationen und Anlagentypen zur Co-Vergärung ist die Erfassung bestimmter Substrateigenschaften erforderlich.

Ein zentraler Substratkennwert stellt der spezifische Biogas- und Methanertrag dar. Dieser wird in Laborversuchen bestimmt und meistens bezogen auf die organische Trockensubstanz angegeben. Die organische Trockensubstanz stellt die Stoffund Energiequelle der vergärenden Mikroorganismen dar und ist Teil der gesamten Trockensubstanz. Die Substrate setzen sich weiter aus anorganischer Trockensubstanz und Wasser zusammen. Die angenommenen, substratspezifischen Biogas- und Methanerträge bilden die zu erwartenden Biogas- und Methanerträge bei störungsfreiem Anlagenbetrieb ab Tabelle 3.

Das Substrat Rindergülle kann auch ohne anaerobe Behandlung in einer Vergärungsanlage als organischer Dünger in der Landwirtschaft eingesetzt werden. Die stoffliche Verwertung von Gärresten aus Gülle wird daher aus der Betrachtung der Prozesskette zur Co-Vergärung ausgeschlossen und der Vorkette der Viehhaltung zugerechnet.

Der Nährstoffgehalt von Rindergülle wird aus diesem Grund auf Null gesetzt. Die installierte elektri- 45 3. Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen Tab. In Anlagentyp 1 werden jährlich rund 2 t Maissilage und 8 t Rindergülle vergoren. In Deutschland sind rund landwirtschaftliche Betriebe im Bereich des Ackerbaus tätig.

Im Jahr haben rund Betriebe Rinder gehalten. Die erforderliche Ackerfläche zum Anbau von Maissilage wird von den beteiligten Landwirten bereitgestellt. Stoff- und Energiestromnetz des landwirtschaftlichen Anlagentyps auf Güllebasis Anlagentyp 1 3. Dort wird die Maissilage in einem Fahrsilo ganzjährig gelagert und mit einem Radlader über eine Eintragsschnecke zur Feststoffdosierung in den Reaktor eingebracht.

Die hofeigene Gülle gelangt über eine Rohrleitung vom Stall in ein Güllelager und wird von dort in den Reaktor gepumpt. Der externe Gülleanteil wird mit Schleppern und Tankanhängern angeliefert und dann über das Güllelager in den Reaktor eingebracht.

Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen Nachfolgend werden die einzelnen Module des Stoff- und Energiestromnetzes von Anlagentyps 1 detailliert beschrieben. Für die Vorkette zur Dieselbereitstellung werden Emissionsfaktoren der Probas6 -Datenbank des Umweltbundesamtes herangezogen Probas, n. Eine weitere Emissionsquelle des Silomaisanbaus sind die mit der Stickstoffdüngung und Stickstoffumsetzung im Boden verbundenen Lachgasemissionen.

Die Aktivität der Mikroorganismen hängt dabei von dem Wassergehalt und dem Sauerstoffmangel im Boden, der Temperatur, dem pH-Wert und dem organischen Kohlenstoffgehalt ab Schachtschabel u. Neben Lachgas wird durch die Stickstoffdüngung auch Ammoniak freigesetzt.

Die mit der Herstellung der Stickstoff-, Phosphor- und Kaliummineraldünger verbundenen Emissionen und Energieverbräuche werden als Vorkette bilanziert und ebenfalls dem Anbau von Silomais zugerechnet. Die Kippanhänger weisen jeweils eine maximale Nutzlast von 8 Tonnen und der Tankanhänger von 15 Tonnen auf. Die Hinfahrt wird bei voller Beladung, die Rückfahrt im Leerzustand durchgeführt. Als durchschnittliche Transportentfernung werden für Gülle, Gärrest und Maissilage jeweils 5 km angenommen.

Die angelieferte Maissilage wird abgekippt und in einem Fahrsilo gelagert. Die Umsetzung der Maissilage erfolgt per Radlader. Eintragsschnecke, Pumpen, Reaktor Zur Feststoffdosierung der Maissilage wird diese zunächst per Radlader in den Vorlagebehälter der Eintragsschnecke gekippt und dann in den Reaktor eingebracht.

Landwirtschaftlicher Anlagentyp auf Güllebasis Anlagentyp 1 berechnet. Um einen stabilen Verlauf der mikrobiologischen Prozesse im Reaktor zu gewährleisten, sollte in landwirtschaftlichen Biogasanlagen eine hydraulische Verweilzeit von 30 bis 40 Tagen nicht unterschritten werden Oechsner u. Für Anlagentyp 1 wird daher eine hydraulische Verweilzeit von 40 Tagen unterstellt.

Das Biogas wird im Reaktor durch das Einblasen von Luft biologisch entschwefelt vgl. Zur Durchmischung des Reaktors sind kontinuierlich arbeitende Paddelrührwerke installiert. Die installierte elektrische Leistung beträgt kW. Gärrestlager Die flüssigen Gärreste verbleiben für weitere 40 Tage in einem geschlossenen Nachgärer. Mit dem Gärrest werden Mikroorganismen aus dem Reaktor in das Gärrestlager ausgetragen, so dass auch im Gärrestlager ein anaerober Abbau der organischen Substanz zu Methan und Kohlendioxid stattfindet.

Die Gärreste dürfen als organische Dünger nur zu bestimmten Zeiten ausgebracht werden. Die Dauer der Lagerung richtet sich somit nach der Möglichkeit und dem Zeitpunkt der stofflichen Gärrestverwertung.

Für die Gärrestlagerung müssen üblicherweise Lagerkapazitäten von 90 bis Tagen verfügbar sein. Die Gärreste werden nach dem Nachgärer bis zur letztlichen Nutzung als flüssiger organischer Dünger offen gelagert. Landwirtschaftlicher Anlagentyp auf Güllebasis Anlagentyp 1 3. Gutschrift für den Einsatz von Gülle Die offene Lagerung von Gülle stellt die übliche Handhabung von Wirtschaftsdüngern in landwirtschaftlichen Betrieben dar.

Während dieser Güllelagerung findet analog zur Vergärung ebenfalls eine anaerobe Umsetzung von organischer Substanz zu Methan und Kohlendioxid statt. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist im Vergleich zur Vergärung in einem Fermenter aufgrund der geringeren Temperatur und der fehlenden Durchmischung allerdings geringer. Das ansonsten bei der offenen Güllelagerung unkontrolliert in die Atmosphäre entweichende Methan kann in Vergärungsanlagen unter kontrollierten Bedingungen verbrannt und damit in Kohlenstoffdioxid biogenen Ursprungs umgewandelt werden IPCC, , S.

Die so vermiedenen Methanemissionen gehen als Gutschrift in die Bilanzierung ein. Die Gutschriften der Wärmenutzung werden über den Äquivalenzprozess einer Erdgasheizung bestimmt. Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen Stoffliche Gärrestverwertung Der flüssige Gärrest wird auf landwirtschaftlichen Nutzflächen als organischer Dünger ausgebracht.

Die im Gärrest enthaltenen Nährstoffe Stickstoff, Phosphor und Kalium substituieren damit mineralische Düngemittel, die anstelle der Gärreste ausgebracht werden müssten. Die Nährstoffe in der Gülle werden in diesem Zusammenhang nicht berücksichtigt, da sie dem System der Viehhaltung zugeordnet werden und Gülle auch ohne Vergärung stofflich genutzt wird. Die mit der Mineraldüngerherstellung verbundenen Emissionen und Energieverbräuche können damit der stofflichen Gärrestnutzung gutgeschrieben werden.

Der restliche Stickstoffanteil ist in der organischen Substanz gebunden. Diese Emissionen werden der ackerbaulichen Prozesskette z. Sachbilanzergebnisse von Anlagentyp 1 Die Sachbilanzergebnisse der Stoff- und Energiestrommodellierung umfassen auf der Inputseite die eingesetzten Substratmengen, den Strom-, Wärme- und Dieselverbrauch sowie den Düngerbedarf an Stickstoff, Phosphor und Kalium.

Auf der Outputseite sind die entlang der gesamten Prozesskette emittierten Luftschadstoffe sowie die erzeugte Strommenge und die Kuppelprodukte Gärrest und Wärme aufgeführt.

Um die Höhe der 54 3. Landwirtschaftlicher Anlagentyp auf Güllebasis Anlagentyp 1 Tab. Die Sachbilanzergebnisse von Anlagentyp 1 sind in Tabelle 3.

Während bei fossil bedingten Kohlenstoffdioxidemissionen und Methanemissionen die Höhe der Gutschriften die der prozessbedingten Emissionen deutlich übersteigt, können bei Lachgas, Stickstoffoxiden und Schwefeldioxid die Gutschriften die prozessbedingten Emissionen nicht ausgleichen. Die installierte elektrische Leistung beträgt kW und entspricht damit der durchschnittlichen elektrischen Leistung neu installierter landwirtschaftlicher Biogasanlagen im Jahr Fachverband Biogas e. Mit dieser Anlagenkapazität müssen jährlich 56 3.

Landwirtschaftlicher Anlagentyp auf Maissilagebasis Anlagentyp 2 5 t Maissilage und 1 t Rindergülle vergoren werden. Vor der in Abschnitt 3. Stoff- und Energiestromnetz Das Stoff- und Energiestromnetz von Anlagentyp 2 ist prinzipiell mit dem Stoff- und Energiestromnetz von Anlagentyp 1 identisch.

Aufgrund des höheren Substratinputs an Maissilage wird von einer Transportentfernung für Maissilage und Gärrest in Höhe von 7,5 km ausgegangen. Diese Verweilzeiten sind erforderlich, um stabile mikrobiologische Prozesse im Reaktor zu gewährleisten und die mikrobielle Biozönose nicht mit organischer Substanz zu überlasten Vogtherr u.

Für Anlagentyp 2 wird daher eine hydraulische Verweilzeit von 80 Tagen angenommen. Die biologische Entschwefelung des Biogases wird in einer externen Tropfkörperanlage durchgeführt vgl. Die spezifischen Gutschriften für vermiedene Emissionen und Energieverbräuche aus der Wärmenutzung und der stofflichen Gärrestverwertung sind im Anhang in den Tabellen A.

Der im Vergleich zu Anlagentyp 1 geringere Eigenenergieverbrauch ist auf den höheren Energiegehalt der Substratmischung und das kleinere Substratgesamtvolumen zurückzuführen.

Landwirtschaftlicher Anlagentyp auf Maissilagebasis Anlagentyp 2 Tab. Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen Auch bei Anlagentyp 2 werden Gutschriften für den Einsatz von Rindergülle, der Wärmenutzung und der stofflichen Gärrestverwertung berücksichtigt Tabelle 3. Auch bei Anlagentyp 2 werden Methanemissionen überwiegend durch den Einsatz von Rindergülle vermieden. Mit Ausnahme der fossil bedingten Kohlenstoffdioxidemissionen übersteigen die prozessbedingten Emissionen an Luftschadstoffen die Höhe der entsprechenden Gutschriften.

Abfallwirtschaftlicher Anlagentyp mit stofflicher Gärrestnutzung Anlagentyp 3 Anlagentyp 3 stellt einen abfallwirtschaftlichen Anlagentyp dar, der kommunale Bioabfälle zusammen mit Rindergülle behandelt. Dies entspricht der durchschnittlichen Anlagenkapazität neu installierter Vergärungsanlagen für Bioabfälle in Deutschland im Jahr Bensmann, Es wird ein Substratverhältnis von 1: Die Substratmenge von Anlagentyp 3 entspricht dabei dem Bioabfallaufkommen von etwa Einwohnern sowie dem Gülleanfall von Milchkühen.

Die Bereitstellung und Anlieferung der Gülle sowie die Abholung und stoffliche Verwertung der Gärreste wird von mehreren Landwirten in der näheren Umgebung der Co-Vergärungsanlage übernommen. Abfallwirtschaftlicher Anlagentyp mit stofflicher Gärrestnutzung Anlagentyp 3 P Reaktor P37 P1 P Transport 3 P15 P Stoff- und Energiestromnetz des abfallwirtschaftlichen Anlagentyps mit stofflicher Gärrestnutzung Anlagentyp 3 3.

Stoff- und Energiestromnetz Das Stoffstromnetz des abfallwirtschaftlichen Anlagentyps mit stofflicher Gärrestverwertung ist in Abbildung 3. Die Bioabfälle werden mit den kommunalen Sammelfahrzeugen im Anschluss an die Getrenntsammlung von Bioabfällen angeliefert, gewogen und in einen Annahmebunker gekippt.

Von dort werden sie einer Störstoffentfernung und Aufbereitungsstufe zur Herstellung einer pumpfähigen Suspension zugeführt. Die Rindergülle wird von verschiedenen Landwirten per landwirtschaftlichem Zug angeliefert. Die flüssigen Gärreste werden aus dem Reaktor ausgetragen und einer stofflichen Gärrestverwertung zugeführt.

Nachfolgend werden die einzelnen Module des Stoff- und Energiestromnetzes von Anlagentyp 3 beschrieben. Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen Transport Die Anlieferung der Rindergülle sowie der Abtransport des flüssigen Gärrestes zur stofflichen Verwertung erfolgt per landwirtschaftlichem Zug mit einer maximalen Nutzlast von 15 Tonnen.

Die Transportentfernung der Bioabfälle wird mit 20 km angenommen. Substrataufbereitung Die Bioabfälle werden als heterogenes und mit Störstoffen und Verpackungsmaterialien durchsetztes Gemisch angeliefert, welches zur Vergärung in eine pumpfähige Suspension Maische überführt werden muss.

Zur Störstoffentfernung werden zunächst etwaige Verpackungen, wie Müllbeutel oder noch verpackte Lebensmittel, maschinell aufgeschlitzt und grob zerkleinert. Metallische Störstoffe werden über einen Magnetabscheider entfernt. Die Feinzerkleinerung erfolgt in einer Kugelmühle, danach werden die Bioabfälle in einem Stofflöser Pulper verflüssigt. Reaktor, Pumpen und Rührwerke Laut Bioabfallverordnung müssen die Bioabfälle während der Vergärung auch hygienisiert werden.

Bei Anlagentyp 3 wird zur Hygienisierung der Substrate der Reaktor im thermophilen Temperaturbereich 62 3. Für Anlagentyp 3 wird eine hydraulische Verweilzeit von 30 Tagen unterstellt. Das Rohbiogas wird in einer externen Tropfkörperanlage biologisch entschwefelt vgl. Gutschriften Die berücksichtigten Gutschriften betreffen bei Anlagentyp 3, wie auch bei den landwirtschaftlichen Anlagentypen 1 und 2, den Einsatz von Gülle sowie die Nutzung der Kuppelprodukte Wärme und Gärrest.

Die spezifischen Gutschriften der Wärmenutzung und der stofflichen Gärrestverwertung sind im Anhang dargestellt Tabelle A. Die fossil bedingten Kohlenstoffdioxidemissionen stammen vollstän- 64 3. Abfallwirtschaftlicher Anlagentyp mit thermischer Gärrestnutzung Anlagentyp 4 Tab. Die Gutschriften werden bei Anlagentyp 3 in erster Linie durch die stoffliche Gärrestverwertung erzielt. Aufgrund des hohen Eigenwärmebedarfs spielt die Gutschrift für die Wärmenutzung bei den meisten Schadstoffen nur eine untergeordnete Rolle.

Die Höhe der Gutschriften übertrifft für alle Schadstoffe, mit Ausnahme der Stickstoffoxide und Schwefeldioxid, die prozessbedingten Emissionen. Die Gutschriften für die Güllenutzung, Wärmenutzung und stoffliche Gärrestverwertung von Anlagentyp 3 sind in Tabelle 3. Abfallwirtschaftlicher Anlagentyp mit thermischer Gärrestnutzung Anlagentyp 4 Die biologische Abfallbehandlung findet bei Anlagentyp 4 in Kombination mit kommunalem Klärschlamm statt.

In Anlagentyp 4 werden jährlich 31 t Klärschlamm und 65 3. Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen 10 t Bioabfälle behandelt. Aufgrund des Klärschlammeinsatzes werden die Gärreste nicht stofflich genutzt sondern in einem Kohlekraftwerk verbrannt.

Die getrennt erfassten Bioabfälle werden mit dem kommunalen Sammelfahrzeug zur Co-Vergärungsanlage transportiert, zu einer pumpfähigen Suspension aufbereitet und dem Reaktor zugeführt. Der Klärschlamm gelangt per Rohrleitung von der Kläranlage zur Co-Vergärungsanlage und wird direkt in den Reaktor dosiert. Nachfolgend werden einzelne Module von Anlagentyp 4 beschrieben. Die Module zur Substrataufbereitung, sowie das BHKW und die Notfackel sind mit jenen von Anlagentyp 3 identisch und werden daher nicht mehr aufgeführt vgl.

Die angenommene Transportentfernung für Bioabfälle beträgt 20 Kilometer. Als Transportentfernung der Gärreste werden 50 km unterstellt. Abfallwirtschaftlicher Anlagentyp mit thermischer Gärrestnutzung Anlagentyp 4 P Stoff- und Energiestromnetz des abfallwirtschaftlichen Anlagentyps mit thermischer Gärrestnutzung Anlagentyp 4 die in Tabelle A.

Reaktor, Pumpen und Rührwerke Der Reaktor von Anlagentyp 4 wird als Rührkesselreaktor im mesophilen Temperaturbereich und mit einer hydraulischen Verweilzeit von 30 Tagen betrieben. Das gesamte Fermentervolumen beläuft sich auf rund 3 m3.

Bei diesem Fermentervolumen werden üblicherweise zwei kleinere Fermenter installiert. Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen Das Rohbiogas wird in einer externen Tropfkörperanlage biologisch entschwefelt vgl. Das entstandene Zentrat wird zurück zur Kläranlage geleitet und dort in die Reinigungsstufe rückgeführt. Da sich das Zentrat überwiegend aus dem Klärschlammanteil zusammensetzt und bei der Klärschlammentwässerung in der Kläranlage ohnehin angefallen wäre, wird die Zentratbehandlung nicht weiter betrachtet.

Gutschriften Bei Anlagentyp 4 werden Gutschriften für die thermische Nutzung des Kuppelproduktes Gärrest und die Wärmenutzung berücksichtigt. Der entwässerte Gärrest wird in einem Steinkohlekraftwerk mitverbrannt und substituiert damit den Hauptbrennstoff Steinkohle. Dabei wird unterstellt, dass sich die bei der Verbrennung von getrocknetem Gärrest frei werdenden Emissionen nicht von den Emissionen der Steinkohleverbrennung unterscheiden.

Lediglich die Kohlenstoffdioxidemissionen werden unterschiedlich bewertet. Die Kohlenstoffdioxidemissionen aus der Verbrennung von Steinkohle sind fossil bedingt, die der Gärrestverbrennung entstammen hingegen dem biogenen Kohlenstoffkreislauf. Die Gutschriften für fossil bedingte Kohlenstoffdioxidemissionen werden bei Anlagentyp 4 von der thermischen Gärrestverwertung dominiert. Im Vergleich zur thermischen Gärrestnutzung trägt die Wärmenutzung nur zu einer jährlichen Einsparung von rund t Kohlenstoffdioxid bei.

Ein ähnliches Verhältnis zeigt die Einsparung von fossil bedingtem Primärenergieaufwand. Im Bereich der fossil bedingten Kohlenstoffdioxidemissionen werden durch die thermische Gärrestverwertung erheblich mehr Emissionen eingespart als prozessbedingt entstehen. Die Gutschriften für die Wärmenutzung und die thermische Gärrestverwertung bei Anlagentyp 4 sind in Tabelle 3.

Zusammenfassung der Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen Die eingesetzten Substrate leisten aufgrund ihres spezifischen Methanertrages einen unterschiedlichen Beitrag zur Nettostromerzeugung in den einzelnen Anlagentypen. Zusammenfassung der Stoff- und Energiestrommodellierung von Co-Vergärungsanlagen Beitrag von Maissilage und Bioabfällen zur Nettostromerzeugung ist dabei höher als ihr Massenanteil in der Substratmischung Tabelle 3.

Der Eigenwärmeverbrauch der einzelnen Anlagentypen hängt neben dem Energieund Wassergehalt der eingesetzten Substrate auch von der Notwendigkeit zu deren Hygienisierung ab. Die Notwendigkeit 71 3. Einen wesentlichen Anteil an den fossil bedingten Kohlenstoffdioxidemissionen sowie den Lachgas- und Ammoniakemissionen hat der Anbau von Silomais.

Die Methanemissionen werden im Wesentlichen bei der Lagerung von flüssigem Gärrest freigesetzt. Aufgrund der Gärrestentwässerung findet bei Anlagentyp 4 keine Lagerung von flüssigem Gärrest statt. Demzufolge weist Anlagentyp 4 nur sehr geringe Methanemissionen auf.

Gutschriften für die Vermeidung von fossil bedingten Kohlenstoffdioxidemissionen werden in erster Linie über die Substitution fossiler Brennstoffe bei der Nutzung von Überschusswärme und der thermischen Gärrestnutzung erzielt. Die Substitution von Mineraldüngern und insbesondere von mineralischen Stickstoffdüngern im Rahmen der stofflichen Gärrestverwertung ist vor allem für die Vermeidung von Lachgas-, Stickstoffdioxid- und Ammoniakemissionen verantwortlich. Methanemissionen werden in erster Linie über den Einsatz von Gülle in Vergärungsanlagen und der damit vermiedenen offenen Güllelagerung eingespart.

Ökologische Bewertung von Co-Vergärungsanlagen In diesem Kapitel werden die in Kapitel 3 definierten landwirtschaftlichen und abfallwirtschaftlichen Anlagentypen zur Co-Vergärung ökologisch bewertet. Für die ökologische Bewertung wird auf die Sachbilanzergebnisse der Stoff- und Energiestrommodellierung zurückgegriffen vgl.

Methoden zur ökologischen Bewertung Für die ökologische Bewertung von Produkten oder Dienstleistungen steht unter anderem die Methode der Ökobilanzierung zur Verfügung. Alternative Produkte oder Prozesse lassen sich mit einer Ökobilanz hinsichtlich der Umweltauswirkungen vergleichen und bewerten.

Zur Erstellung einer Ökobilanz werden folgende Schritte durchgeführt: Nach einer Normierung können die Umweltauswirkungen in den einzelnen Wirkungskategorien miteinander verglichen werden. Die Wirkungsindikatorergebnisse werden dabei meist in Bezug auf die Gesamtemissionen beziehungsweise auf den gesamten Ressourcenverbrauch eines Landes oder des geographischen Bezugsraumes normiert.

Um ein Gesamtergebnis in Form einer einzelnen Kennzahl zu erhalten, kann in einem weiteren Schritt noch die Gewichtung der normierten Wirkungsindikatorergebnisse durchgeführt werden. Je nach Zielsetzung und Fragestellung werden zur ökologischen Bewertung von Produkten die nachfolgend beschriebenen Methoden angewendet.

Kumulierter Energieaufwand KEA Der kumulierte Energieaufwand beinhaltet neben dem Energiegehalt des genutzten Energieträgers auch die Energieaufwendungen der gesamten Vorkette zu seiner Bereitstellung. Neben der Energie, die für die Gewinnung von Primärenergieträgern aufgewendet werden muss, werden auch die im Rahmen der Energieumwandlung auftretenden Verluste berücksichtigt. Ein hoher Anteil an fossilen Energieträgern am KEA bedingt auch eine hohe spezifische Belastung mit fossil bedingten Kohlenstoffdioxidemissionen.

In seiner Arbeit zur technisch-wirtschaftlichen und umweltgerechten Ausgestaltung von standort- und betriebsübergreifenden Entsorgungsnetzwerken hat Sasse die Umweltauswirkungen über den KEA abgebildet.

Methoden zur ökologischen Bewertung 4. Jede Wirkungskategorie steht für eine spezielle Umweltauswirkung, beispielsweise Ressourcenverbrauch, Treibhauseffekt, Abbau der Ozonschicht, Versauerung, Eutrophierung, Photosmog Sommersmog , Feinstaubbelastung, Ökotoxizität, Humantoxizität oder Naturraumbeanspruchung. Die Umweltauswirkungen in den einzelnen Wirkungskategorien werden über ein Charakterisierungsmodell quantifiziert und zu einem Wirkungsindikator zusammengefasst.

Mit dem Charakterisierungsmodell werden die einzelnen Stoff- und Energiearten in einen quantitativen Zusammenhang zur Höhe der Umweltbelastung gestellt Heijungs u. Im Bereich der energetischen Nutzung von Biomasse wurde diese Methode zur Beurteilung der Biogasnutzung aus nachwachsenden Rohstoffen und zur ökologischen Bewertung von Biokraftstoffen eingesetzt z. Ökologische Bewertung von Co-Vergärungsanlagen 4. Ökologische Knappheit Umweltbelastungspunkte Bei der Methode der ökologischen Knappheit werden die bilanzierten Stoff- und Energieflüsse mit so genannten Ökofaktoren multipliziert.

Diese Methode wurde von MüllerWenk und Braunschweig entwickelt und wird unter anderem vom Bundesamt für Umwelt in der Schweiz angewendet. Die stoff- und energiespezifischen Ökofaktoren setzen sich aus dem Produkt der Faktoren Charakterisierung, Normierung und Gewichtung zusammen und weisen die Einheit Umweltbelastungspunkte je Jahr und Einheit des jeweiligen Flusses auf Frischknecht u. Der Charakterisierungsfaktor entspricht dabei dem Charakterisierungsmodell innerhalb einer Wirkungskategorie für die einzelnen Schadstoffe oder Energieträger vgl.

Die Normierung erfolgt über den jährlichen Gesamtfluss der jeweiligen Stoff- und Energieart in dem geographischen Bezugsraum der Ökobilanz. Der aktuelle Materialfluss einer Region z. Phosphat wird auf den kritischen Fluss dieser Region bezogen. Die kritischen Flüsse sind dabei als maximal zulässige Flüsse oder Umweltziele zu definieren. Durch die Quadrierung des Gewichtungsfaktors wird eine Überschreitung der Umweltziele überproportional gewichtet, eine Unterschreitung entsprechend unterproportional.

Mit dieser Form der Gewichtung können Emissionen in unterschiedlichen Regionen unterschiedlich stark berücksichtigt werden. So führen beispielsweise Phosphatemissionen in ein bereits stark mit Nährstoffen belastetes Gewässer zu einer höheren Gewichtung als die Emission der selben Phosphatmenge in eine weniger belastetes Gewässer mit einem geringeren aktuellen Materialfluss.

Als Endergebnis der ökologischen Bewertung mit der Methode der ökologischen Knappheit ergibt sich eine Gesamtkennzahl mit der Einheit Umweltbelastungspunkte Frischknecht u. Eco-Indicator 99 Ähnlich dem Vorgehen zur ökologischen Knappheit fasst auch die Methode EcoIndicator 99 die unterschiedlichen Umweltauswirkungen zu einem Gesamtergebnis zusammen.

Den Stoff- und Energieströmen der Sachbilanz werden dabei Wirkungsendpunkte der Umweltschädigung zugeordnet. Als Wirkungsendpunkte werden die menschliche Gesundheit, die Ökosystemqualität und der Ressourcenverbrauch betrach- 76 4. Methoden zur ökologischen Bewertung tet Goedkoop u.

Die Gewichtungsfaktoren sind subjektiv und sollen die Einstellung einer Gruppe oder einer Gesellschaft repräsentieren. Auch Hartmann verwendete diese Methode zur Erstellung einer Ökobilanz von landwirtschaftlichen Biogasanlagen.

Dabei werden die Umweltbelastungen und Gesamtkosten der Produkte entlang ihrer Lebenswege dargestellt. Die Höhe der Umweltbelastungen wird im Rahmen einer Ökobilanz ermittelt und in einem zweistufigen Aggregationsverfahren als dimensionslose Umweltkennzahl, relativ zur mittleren Umweltbelastung aller betrachteten Alternativen dargestellt. Die Gewichtungsfaktoren setzen sich aus dem Produkt aus so genannten Gesellschaftsfaktoren, welche die subjektive Priorität der einzelnen Umweltwirkungskategorie repräsentieren, und so genannten Relevanzfaktoren zusammen.

Den Umweltauswirkungen werden als gleichberechtigte Dimension die Gesamtkosten der Produktlebenswege aus Verbrauchersicht gegenüber gestellt. Ökologische Bewertung von Co-Vergärungsanlagen zusammen. Externe Kosten werden nicht berücksichtigt. Die soziale Nachhaltigkeit wird dabei über eine Reihe von Indikatoren, beispielsweise die Arbeitsbedingungen der Arbeitnehmer Löhne, Arbeitsunfälle, Kinderarbeit, Diskriminierung, u.

Stand der ökologischen Bewertung von Co-Vergärungsanlagen Die energetische Nutzung von Biogas wurde bereits in zahlreichen Arbeiten und Studien ökologisch bewertet.

Eine erste Arbeit zur ökologischen Bewertung von landwirtschaftlichen Biogasanlagen stammt aus der Schweiz Edelmann u. Sie verwendet die in der Schweiz übliche Eco-Indicator 99 Methode und betont bereits die Relevanz der Methan- und Lachgasemissionen der Gülle- und Gärrestlagerung sowie die Ammoniakemissionen der Gülleausbringung auf das ökologische Gesamtergebnis.

In dieser Arbeit beeinflusst insbesondere der Flächenverbrauch des Maisanbaus das Gesamtergebnis. Landwirtschaftliche Biogasanlagen kleinerer Leistung werden in der Studie von Scholwin u. Diese Methode wird meistens für Ökobilanzen in Deutschland eingesetzt, so auch in der Studie von Kaltschmitt u. Die ökologische Bewertung wird in diesen beiden Studien anhand der Wirkungskategorien Primärenergieeinsatz, Treibhauseffekt, Versauerungspotenzial und Eutrophierung durchgeführt. In einer weiteren Studie werden zusätzlich zu den genannten Wirkungskategorien auch die Wirkungskategorien Ozonabbau, Photosmog und Humantoxizität für die ökologische Bewertung verschiedener Prozessketten der Biogas- 78 4.

Stand der ökologischen Bewertung von Co-Vergärungsanlagen bereitstellung verwendet Gärtner u. Die Studie von Vogt befasst sich hingegen nur mit den Treibhausgasbilanzen landwirtschaftlicher Biogasanlagen. Schleiss, ; Edelmann u.

Engeli, ; Edelmann, Von diesen drei Formen der Bioabfallbehandlung zeigt die Vergärung aufgrund der energetischen Nutzung des Biogases und der geschlossenen Betriebsweise in einem Reaktor die geringsten Umweltbelastungen. In einem relativen Vergleich verschiedener Verfahren zur Behandlung von kommunalen Bioabfällen wird die Monovergärung als vorteilhafteste Variante identifiziert. In Abhängigkeit der weitergehenden Nutzung der Kuppelprodukte fallen auch die damit verbunden Gutschriften unterschiedlich aus.

Zum Thema Klärschlammbehandlung liegen ebenfalls ökologische Bewertungen vor. Die ökologische Bewertung landwirtschaftlicher und thermischer Entsorgungswege für Klärschlamm in Deutschland zeigt, dass eine landwirtschaftliche Klärschlammverwertung nur noch für Klärschlämme mit hohen Phosphorgehalten und niedrigen Schadstoffgehalten zu empfehlen ist.

Die Klärschlammverbrennung in Kohlekraftwerken weist eine höhere energetische Effizienz als in Müll- oder Klärschlammmonoverbrennungsanlagen auf Knappe u. Fehrenbach, ; Fehrenbach, Aus diesem Grund werden die in den Abschnitten 3.

Soweit eine Vergleichbarkeit mit anderen Ökobilanzen möglich ist, werden die Ergebnisse der ökologischen Bewertung in den Kontext der bereits veröffentlichten Ökobilanzen eingeordnet.

Neben den Umweltauswirkungen in den Wirkungskategorien Treibhauseffekt und Ressourcenverbrauch Energie, die in erster Linie zur Begründung für den Einsatz von Co-Vergärungsanlagen herangezogen werden, werden auch die Umweltauswirkungen in der Wirkungskategorie Versauerung untersucht.

In Erweiterung der bisherigen Ansätze zur ökologischen Bewertung von Co-Vergärungsanlagen wird in dieser Arbeit auch der energetische Einsatz von Biomasse betrachtet. Auf die Zusammenfassung der Umweltauswirkungen in den betrachteten Wirkungskategorien zu einem Gesamtergebnis mit Hilfe subjektiver Gewichtungsfaktoren, welche die Wichtigkeit und Bedeutung der einzelnen Wirkungskategorien widerspiegeln, wird in dieser Arbeit verzichtet.

Die Umweltauswirkungen werden quantitativ in der Einheit der entsprechenden Wirkungsindikatoren ausgewertet und dargestellt. Diese Informationen würden bei einer Aggregation über die einzelnen Wirkungskategorien hinweg verloren gehen.

Ziel und Untersuchungsrahmen Die ökologische Bewertung von Co-Vergärungsanlagen dient zur quantitativen Erfassung der mit dem Betrieb der Anlagen verbundenen Umweltauswirkungen entlang der gesamten Prozesskette. Ein weiteres Ziel der ökologischen Bewertung ist die Ermittlung 80 4. Ökologische Bewertung von Co-Vergärungsanlagen spezifischer Umweltkennzahlen, die nachfolgend in das Modell zur Standortplanung integriert werden vgl.

Der Untersuchungsrahmen zur ökologischen Bewertung von Co-Vergärungsanlagen entspricht den in Kapitel 3 festgelegten Systemgrenzen der Stoff- und Energiestrommodellierung. Die ökologische Bewertung baut somit auf den Sachbilanzergebnissen der ausgewählten Anlagentypen auf Abschnitt 3.

Über den Bezug der Umweltauswirkungen auf die funktionelle Einheit können alternative Prozessketten miteinander verglichen werden. Zur ökologischen Bewertung von Co-Vergärungsanlagen wird als funktionelle Einheit die Nettoerzeugung von einer Kilowattstunde elektrischer Energie festgelegt. Die Nettostromerzeugung stellt dabei die generierte Bruttostrommenge abzüglich des Eigenstromverbrauchs der Co-Vergärungsanlage dar.

Wird bei der abgebildeten Prozesskette nur ein Produkt hergestellt, werden sämtliche Umweltauswirkungen auf die Herstellung dieses Produktes bezogen. Ist die Herstellung des Hauptproduktes jedoch mit dem Anfall von Kuppelprodukten verbunden, müssen diese mit einem geeigneten Verfahren berücksichtigt werden ISO, a, S. Die Kuppelprodukte können dabei über Gutschriften oder mit Hilfe von Allokationsvorschriften in die ökologische Bewertung einbezogen werden.

Ein Äquivalenzprozess wird dabei als Prozesskette zur Herstellung eines typischen Alternativproduktes für das entsprechende Kuppelprodukt definiert. Im Fall von Überschusswärme bei der Stromerzeugung kann als Äquivalenzprozess beispielsweise die Wärmebereitstellung über einen erdgasbefeuerten Heizkessel, aber auch über eine solarthermische Anlage definiert werden. Mit der Nutzung des Kuppelproduktes werden die Umweltauswirkungen des Äquivalenzprozesses vermieden und der Prozesskette zur Herstellung des Hauptproduktes gutgeschrieben.

Der Auswahl des Äquivalenzprozesses kommt bei dieser Methode eine besondere Bedeutung zu. Übersteigt die Höhe der Gutschriften für die Nutzung der Kuppelprodukte 81 4. Ökologische Bewertung von Co-Vergärungsanlagen die Umweltauswirkungen des Hauptproduktes, sind rein rechnerisch negative spezifische Umweltauswirkungen auszuweisen.

Dadurch verringert sich die spezifische Umweltbelastung des Hauptproduktes. Im Gegensatz zur Gutschriftenmethode können mit der Berücksichtigung von Kuppelprodukten über die Allokationsmethode keine negativen Umweltauswirkungen resultieren. Eine verursachungsgerechte Zuordnung der bilanzierten Emissionen und Stoff- und Energieverbräuche zu den einzelnen Produkten ist mit den üblichen Allokationsvorschriften z.

Energiegehalt, Masse oder monetärer Wert der Produkte meistens nicht möglich. Aus diesem Grund werden die Kuppelprodukte Wärme und Gärrest über Gutschriften in die ökologische Bewertung einbezogen. Die Höhe der Gutschriften wird über einen Äquivalenzprozess bestimmt, der alternativ zur Nutzung der Kuppelprodukte eingesetzt würde. Die Gutschriftenmethode wird auch in anderen Ökobilanzen zur Stromerzeugung aus Biogas verwendet Scholwin u.

Typische Prozesse zur Wärmenutzung in Gebäuden sind die Wärmebereitstellung mit erdgas- oder erdölbefeuerten Heizkesseln. Als Äquivalenzprozess zur Nutzung des Kuppelproduktes Wärme wird als konservative Abschätzung die schadstoffärmere Erdgasheizung ausgewählt. Die Alternative zur stofflichen Gärrestnutzung ist der Einsatz von Mineraldüngern. Die Produktion von stickstoff-, phosphor- und kaliumhaltigen Mineraldüngern stellen die Äquivalenzprozesse der stofflichen Gärrestnutzung dar.

Die thermische Gärrestnutzung wird über die Mitverbrennung der Gärreste in einem Steinkohlekraftwerk abgebildet. Ökologische Bewertung von Co-Vergärungsanlagen Umwandlungsvorschriften der Stoff- und Energieströme werden mittels Berechnungsvorschriften, wie beispielsweise stöchiometrischen Reaktionsgleichungen oder Emissionsfaktoren, sowie auf Basis von technischen Spezifikationen erstellt. Die verwendeten Emissionsfaktoren basieren auf Messungen, Berechnungen oder auch Schätzungen.

Dieses Stoff- und Energiestromnetz wird dann, ausgehend von festgelegten Input- oder Outputflüssen, berechnet. Die Stoff- und Energiestrommodellierung und die Erstellung der Sachbilanzen für die einzelnen Anlagentypen zur Co-Vergärung ist detailliert in Kapitel 3 beschrieben. Durchführung der Wirkungsabschätzung Nach dem Konzept der Wirkungskategorien CML-Methode werden die in der Sachbilanz ausgewiesenen Stoff- und Energieströme zunächst den ausgewählten Wirkungskategorien zugeordnet Klassifizierung und dann im Rahmen der Charakterisierung in ein Wirkungsindikatorergebnis überführt.

Zur ökologischen Bewertung der Stromerzeugung in Co-Vergärungsanlagen werden die Wirkungskategorien Treibhauseffekt, Versauerung, Ressourcenverbrauch Energie und Ressourcenverbrauch Biomasse ausgewählt. Die Wirkungskategorien Treibhauseffekt und Ressourcenverbrauch Energie sind Gegenstand aktueller Bemühungen und Diskussionen in der nationalen und internationalen Umweltpolitik1.

Die Wirkungskategorie Versauerung erfasst mit Stickstoffoxiden, Ammoniak und Schwefeldioxid weitere klassische Luftschadstoffe, deren Reduktion ebenfalls ein aktuelles Ziel der Umweltpolitik2 ist. Mit der Wirkungskategorie Ressourcenverbrauch Biomasse wird die Effizienz der energetischen Biomassenutzung abgebildet. Die Schadstoffe Stickstoffoxid und Ammoniak werden auch der Wirkungskategorie terrestrische Eutrophierung zugeordnet.

Die Ergebnisse in der Wirkungskategorie terrestrische Eutrophierung und in der Wirkungskategorie Versauerung sind daher häu1 z. Ökologische Bewertung von Co-Vergärungsanlagen fig miteinander vergleichbar z. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit nicht auf die Wirkungskategorie Eutrophierung eingegangen. Die Wirkungskategorien Feinstaubbelastung, Ozonabbau, Sommersmog, Ökotoxizität und Humantoxizität treten im Zusammenhang mit Co-Vergärungsanlagen nicht dominant in Erscheinung, so dass auf die Berücksichtigung dieser Wirkungskategorien ebenfalls verzichtet wird.

Der Flächenverbrauch korreliert in den ausgewählten Anlagentypen direkt mit der eingesetzten Silomaismenge, so dass die Betrachtung in einer separaten Wirkungskategorie nicht notwendig ist. Die ausgewählten Wirkungskategorien zur ökologischen Bewertung von Co-Vergärungsanlagen werden nachfolgend detailliert beschrieben. Wirkungskategorie Treibhauseffekt Der anthropogen bedingte Treibhauseffekt stellt derzeit eines der Kernthemen nationaler und internationaler Umweltpolitik dar.

Von verschiedenen Akteuren werden auf unterschiedlichen Ebenen Anstrengungen zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen unternommen. Treibhausgase können in der Troposphäre von der Erdoberfläche reflektierte Infrarotstrahlung absorbieren und als diffuse Strahlung wieder abgeben. Neben Kohlenstoffdioxid zählen insbesondere Methan und Lachgas zu den relevanten Treibhausgasen. Darüber hinaus weisen auch Schwefelhexafluorid sowie die Gruppe der wasserstoffhaltigen Fluorkohlenwasserstoffe4 und der perfluorierten Kohlenwasserstoffe5 ein spezifisches Treibhausgaspotenzial auf.

Sie werden aufgrund ihrer geringen Relevanz entlang der Prozesskette zur Stromerzeugung in Co-Vergärungsanlagen nicht berücksichtigt. Von besonderer Bedeutung ist die unterschiedliche Bewertung von Kohlenstoffdioxid fossilen Ursprungs und biogenen Ursprungs. Während bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen zusätzliches Kohlenstoffdioxid in den globalen Kohlenstoffkreislauf eingespeist wird, wurde das bei der Verbrennung von Biomasse frei werdende Kohlenstoffdioxid zuvor über die Photosynthese gebunden und der Atmosphäre entzogen.

Die Charakterisierungsfaktoren der berücksichtigten Treibhausgase zeigt Tabelle 4. Ökologische Bewertung von Co-Vergärungsanlagen Tab. Charakterisierungsfaktoren für die berücksichtigten Luftschadstoffe in den Wirkungskategorien Treibhauseffekt und Versauerung Solomon u.

Ökologische Bewertung von Co-Vergärungsanlagen Sowohl das 8. Die Einzelschadstoffe Chlorwasserstoff und Fluorwasserstoff werden aufgrund ihrer geringen Relevanz entlang der Prozesskette zur Stromerzeugung in Co-Vergärungsanlagen nicht betrachtet. Die Charakterisierungsfaktoren der berücksichtigten versauernden Schadstoffe sind in Tabelle 4. Das spezifische Versauerungspotenzial bildet den Wirkungsindikator in der Wirkungskategorie Versauerung.

Das mit den Charakterisierungsfaktoren nach Heijungs u. Schulkinder mit einem Migrationshintergrund konsumieren seltener Schulmilch. Deskriptive Auswertungen legen den Schluss nahe, dass Schulkinder in sozial sehr stark belasteten Kreisen erst bei einer kostenlosen Abgabe von Schulmilch profitieren. Da die Konsumentscheidung auf unterschiedlichen Ebenen beeinflusst wird, erfolgte die ökonometrische Analyse mit Hilfe eines MultilevelModells. Axel Munack geschäftsführend Dir.

Hierbei bilden Energie- und Kosteneffizienz sowie vorsorgender Umweltschutz wichtige Arbeitsschwerpunkte. Angesichts eines sich verschärfenden Rohstoffmangels werden Arbeiten zur Bereitstellung, Behandlung und Veredelung nachwachsender Rohstoffe unter Berücksichtigung eines integrierten Reststoffmanagements weiter intensiviert.

Die Untersuchungen gliedern sich wie folgt: Ein weiteres Aufgabengebiet stellt die laufende Verbesserung und Bewertung von mobilen Tropfbewässerungen an Kreisund Linearberegnungsmaschinen dar. Die Automatisierungstechnik ist u. Abluftreinigungsverfahren für die Tierhaltung sind ein Beispiel für Umwelt- und Vorsorgetechnologien, die untersucht, bewertet und für die betriebliche Praxis weiterentwickelt werden.

Hierzu gehören auch Arbeiten, die sich mit Emissionen bei Verwendung von Biokraftstoffen und deren Umwelt- und Gesundheitswirkungen beschäftigen. Sie umfassen die gesamte Wertschöpfungskette von der Produktion der Rohstoffe, deren Aufarbeitung und biotechnischer sowie chemischkatalytischer Konversion bis hin zur Produktgewinnung.

Strategien zur nachhaltigen Reststoffnutzung sind ebenso Bestandteil der Arbeiten wie ökonomische und ökologische Bewertungen von Wertstoffketten. Frank Schuchardt, WD Dr. Anne Katrin Ringel, Dipl. Barbara Urban, PD Dr. Die Daten dienen in erster Linie als Kalkulationshilfe zur Planung der Feldberegnung mit arbeits-, betriebs- und energiewirtschaftlichen Ergebnissen.

Die Neuanschaffung einer kompletten Bewässerungsanlage erfordert eine gründliche Planung und Installation. Die technischen Rahmenbedingungen wie Antriebsart, Brunnentiefe und Fördermenge sind angegeben. Der Kapitalbedarf ist in Abb. Der Kapitalbedarf für ein Zuleitungsnetz ist von vielen Variablen wie z. Rohrdurchmesser und -länge, Volumendurchfluss und dem Anteil von Formstücken abhängig.

Daher werden in der Datensammlung Einzelpreise aufgeführt, die nach Bedarf aggregiert werden können. Noch entscheidender als der Kapitalbedarf sind die Verfahrenkosten für den Landwirt, die jährlich anfallen. Bei der Wasserbereitstellung lassen sich ca.

Die Bewässerung ist somit eins der teuersten Betriebsmittel. Daher muss bei der Planung, Auswahl und Betrieb von Bewässerungsanlagen sehr stark auf die Kosten verursachenden Kriterien geachtet werden.

Diese Sonderfallbeurteilungen münden im Allgemeinen in Ausbreitungsrechnungen ein, über die man ermitteln kann, wie stark das Umfeld der betreffenden Anlage belastet wird.

Für solche Ausbreitungsrechnungen benötigt man u. Über die Öffnungsklausel in der TA Luft können für bislang nicht erfasste Produktionsbereiche belegbare Daten über Messungen, Plausibilitätsrechnungen etc. Führt man gezielt Emissionsmessungen durch, dann kann man für den Messzeitraum einen Emissionsfaktor angeben.

Die Hochrechnung auf das Jahr ergibt sich dann schlichtweg durch eine Extrapolation. Gelingt es allerdings, weitergehende Kausalitäten einzubinden, dann kann ein Jahresgang simuliert werden, und zwar nicht nur für den Messstall allein, sondern für ähnliche Stalltypen.

Messdaten in Abhängigkeit von der Zeit — Measuring data as course of time In zwei Projekten zur alternativen Legehennenhaltung werden die Emissionen u. Die Emissionen werden über die gleichzeitige Messung von Abluftvolumenstrom und der Ammoniakkonzentration im Abluftschacht quasi online mittels Flügelradanemometer und Gasmonitor gemessen, siehe Zeitverlauf in Abb.

Daraus ergibt sich durch Mittellung über die Messzeit ein spezifischer Emissionsfaktor von 0, kg pro Tierplatz Tp und Jahr a. Die Legehennenhaltung mit Voliere und Auslauf umfasst in dem Messbeispiel 8.

Das Stallvolumen beläuft sich auf 2. Zur fernerkundlichen Bestimmung des Entwicklungsstands finden traditionell spektraloptische Messsysteme mit mehreren mindestens zwei vergleichsweise schmalen Wellenlängenbändern des sichtbaren und des nahinfraroten Lichts Anwendung.

Im agrarmeteorologischen Messnetz gibt es dagegen Wetterstationen mit breitbandigen Strahlungssensoren. In einem Kooperationsprojekt mit dem Zentrum für agrarmeteorologische Forschung des Deutschen Wetterdienstes in Braunschweig wurde untersucht, ob sich die agrarmeteorologischen Standardsensoren zur Messung der Pflanzenphänologie eignen. Mit dem Albedometer werden die Globalstrahlung und das vom Boden bzw. Gleichzeitig wurden Referenzmessungen mit dem am Institut entwickelten und gebauten spektralen Reflexionsmessgerät für Pflanzenbestände durchgeführt und zwei schmalbandige NDVIs berechnet, einmal unter Einbeziehung der Pflanzenreflexion im roten und einmal im grünen Wellenlängenbereich sog.

Agrarmeteorologische Strahlungssensoren über einem Rapsbestand. Psychrometer zur Messung der Luftfeuchtigkeit ; rechts: Besonders deutlich wurde dies bei den Abreifeterminen des Hafers, die in beiden Versuchsjahren witterungsbedingt unterschiedlich waren.

Weiter wurde gezeigt, dass der breitbandige Vegetationsindex eine etwas hö31 Bericht des Instituts für Agrartechnologie und Biosystemtechnik AB here Ähnlichkeit zum grünen als zu dem in der Fernerkundung üblicher Weise verwendeten roten Vegetationsindex aufweist. Mit Bezug auf den ebenfalls zu mehreren Terminen gemessenen Blattflächenindex erwies sich der breitbandige NDVI weniger aussagekräftig als die schmalbandigen Versionen.

Begleitend zu den spektralen Messungen wurden in den vier Versuchsjahren Bildaufnahmen von den Beständen gemacht. Diese wurden mit dem am Institut entwickelten automatischen Bildanalyseverfahren ausgewertet.

Aus der Verknüpfung der bildanalytisch gemessenen Bodenbedeckung mit dem destruktiv gemessenen Blattflächenindex und den Strahlungsdaten soll eine weitere und differenziertere Bewertung des breitbandigen Vegetationsindex erfolgen. Ziel der Arbeiten ist es daher, in dem neu geschaffenen Technikum zur Entwicklung und Optimierung entsprechender Techniken beizutragen und diese auf Wirksamkeit, Langzeitstabilität und Verfahrenseffizienz zu bewerten. Bei Überschreitung eines Druckverlustes von 80 Pa startet eine automatische Filtervliesabsaugung, Filterflächenbelastung: Partikelabscheidung der Versuchsanlage bei unterschiedlichen Filterflächenbelastungen — Particulate matter reduction of the test facility at different filter surface loads 32 Bericht des Instituts für Agrartechnologie und Biosystemtechnik AB wobei der Staub aufgefangen und die abgesaugte Luft in den Rohgasstrom zurückgeführt wird.

Der Druckverlust der ersten Waschstufe stieg von März bis Oktober von 12 auf 20 Pa, der Druckverlust der zweiten Waschstufe blieb in dieser Zeit nahezu unverändert. Das Verfahren ermöglicht somit eine wirksame und betriebsstabile Entstaubung unter Praxisbedingungen. Aus physikalischer Sicht werden alle Untersuchungen mit Gülle dadurch erschwert, dass die Gülle sich auch durch stundenlanges Homogenisieren nicht stabil halten lässt, sondern danach wieder in die drei Bestandteile Sinkschicht, flüssige Phase und Schwimmschicht zerfällt.

Gülle ist zwar ein guter Dünger, lässt sich aber nicht im Boden lagern. Da die meisten Nutztiere in Europa in Gebäuden gehalten werden, ist der Bau von Güllelagern erforderlich. Hierzu wird meist der Baustoff Beton eingesetzt. Bei den Genehmigungsverfahren für Festmistlager gelten die gleichen Anforderungen wie beim Bau von Flüssigmist- und Jauchelagern. Auch hier wird hauptsächlich auf die Dichtheit der Anlagen zum Schutz von Wasser und Boden abgestellt. Abweichend von den Genehmigungsverfahren für Flüssigmistlager wird hier jedoch bisher der Schutz der Atmosphäre nicht berücksichtigt.

Dieser darf nicht in das Grundwasser gelangen, weil er Sauerstoff verbraucht und deshalb letztlich zu Eutrophierung führen würde. Je nach Bauart des Lagers kann auch noch kontaminiertes Regenwasser auftreten, das ebenfalls gelagert werden muss. In der Versuchsstation Braunschweig des vTI wurde nach einem zweiten Bauabschnitt eine Kombination aus Mistlager und Fahrsilobahnen fertig gestellt und in Betrieb genommen, die absolut umweltsicher sein soll.

Die Anlage nach Abb. Radlader trägt, ohne Risse zu bilden. Aus betrieblicher Sicht entsprechen die gewählten Bahnquerschnitte und Längen den gestellten Anforderungen. Es wird vorgeschlagen, Betone mit so dichter Oberfläche zu entwickeln, dass dieser Anstrich entfallen kann. Die neue Festmist-Futterlagerkombination — The new combination of solid animal waste storage and horizontal silos 33 Bericht des Instituts für Agrartechnologie und Biosystemtechnik AB und damit zur funktionellen Einheit in der Ökobilanz möglich.

Am Ende des Forschungsprojekts soll eine kritische Einschätzung der Tragfähigkeit und Grenzen des entwickelten Konzepts für die Abbildung von Biodiversitätswirkungen stehen. Für die biologische Vielfalt wertvolle landwirtschaftliche Flächen — Agricultural areas that are valuable for the biological diversity zen fehlen in diesen Bilanzen jedoch weitgehend, da für diesen Umweltaspekt keine anerkannte Methodik existiert. Einer dieser Biodiversitätsindikatoren ist die Inanspruchnahme von für die Biodiversität wertvollen Flächen.

Eine Belegung dieser Flächen hätte gravierende Auswirkungen auf die biologische Vielfalt, denn hier wird nicht nur ohnehin intensive Landwirtschaft modifiziert, sondern die Wirkung des Biomasseanbaus erstreckt sich auf Flächen mit hoher Lebensraumqualität. Mit Hilfe von Szenarien wird die Belegung dieser Flächen im Rahmen von Flächenverschiebungen auf Landkreisebene angenommen worst case oder nicht angenommen räumlich optimiert.

Durch die Berechnung und kartografische Darstellung dieser Möglichkeiten wird die mögliche Spannbreite der Auswirkungen aufgezeigt, die in der Ökobilanz abzubilden ist. Durch den Bezug zu der zusätzlichen Flächenbelegung für einen Biokraftstoff ist eine Umrechnung auf hektar-bezogene Werte 34 In mehreren Projekten wird der Einsatz von biogenen Kraftstoffen in Dieselmotoren hinsichtlich ihrer Abgaskomponenten beurteilt.

Durch die unterschiedlichen Öle wird das Fettsäurespektrum und damit die Anzahl der Doppelbindungen variiert. Oftmals werden jedoch dabei ökologisch bedenkliche und kostspielige chlororganische Reagenzien verwendet, deren überstöchiometrischer Einsatz in der Regel dennoch nur zu unbefriedigenden Selektivitäten und Produktausbeuten führt; gebildete Nebenprodukte schränken zudem die Handhabbarkeit und Anwendungsbreite der Produkte ein.

Vor diesem Hintergrund wird zusammen mit der Clariant Produkte Deutschland GmbH in einem FNR-geförderten Drittmittelprojekt untersucht, inwieweit bestimmte Detergentienklassen, die bislang durch klassische chlor- organische Synthesen produziert werden, durch innovative ressourcen- und umweltschonende katalytische Oxidationsverfahren selektiv und in hoher Ausbeute hergestellt werden können.

Aufgrund von starker Schaumentwicklung während der Reaktion wurden sowohl die Katalysatorentwicklung als auch die Optimierung der Reaktionsparameter Druck, Temperatur, pH-Wert, Eduktkonzentration unter erhöhtem Druck in Edelstahlreaktoren durchgeführt Abb.

Die Langzeitstabilität des Katalysators hingegen ist durch Metallablösung während der Reaktion und damit verbundenes Partikelwachstum derzeit noch unzureichend.

Zukünftige Forschungsarbeiten werden sich deshalb auf dieses Gebiet konzentrieren. Ausgewählte Ergebnisse des Screenings nach Trägermaterialien: Ein vom BMBF gefördertes Grundlagenprojekt hat zum Ziel, den Bedarf einzelner Spurenelemente zu ermitteln, die für die effiziente Monovergärung verschiedener nachwachsender Rohstoffe benötigt werden.

Durch die Zugabe der Spurenelemente kann die Raumbelastung und Prozessstabilität von Biogasanlagen erheblich verbessert werden. Einen weiteren Schwerpunkt bilden Untersuchungen zum Einfluss der Beschickung des Fermenters mit nachwachsenden Rohstoffen auf den Stoffumsatz und die Prozessstabilität. Hierzu wird im Rahmen eines EU-Vorhabens unter Praxisbedingungen ein herkömmlicher Schneckendosierer mit einem neuartigen Suspensionsdosierer verglichen.

Es entsteht eine homogene Suspension, die günstige Voraussetzungen für einen effizienten Stoffumsatz liefert und die von Tauchschnecken bekannten Schwachstellen vermeidet. Um eine effizientere energetische Nutzung des Biogases zu erreichen, wird im Rahmen eines von der AiF geförderten Vorha35 Bericht des Instituts für Agrartechnologie und Biosystemtechnik AB 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 inge Konzentration der Erythrulose in den genannten Pflanzen ist dieser Zucker auf üblichem Wege durch Extraktion und Aufreinigung kaum und nur sehr kostenintensiv erhältlich.

Erythrulose kann biotechnisch durch Bakterien der Gattung Gluconobacter in hoher Ausbeute und Produktivität aus Erythrit, einem C4-Zucker, hergestellt werden. Erythrulose stellt ein vielseitig einsetzbares Produkt dar.

Zuckerersatzstoff in der Nahrungsmittelproduktion, z. Ein Problem bereitet die hohe Toxizität aufgrund der proteinschädigenden Wirkung. In einem Screening nach neuen Mikroorganismen und durch gezielte Prozess-Optimierung unter Berücksichtigung der Toxizität des Produktes wurde ein Erythrulose-toleranter Stamm der Gattung Gluconobacter gefunden, der die anspruchsvollen Anforderungen erfüllte. Die dabei erreichten Produktkonzentrationen von ca.

Mittels Fedbatch-Verfahren konnte die Produktkonzentration nochmals deutlich gesteigert werden und gleichzeitig eine Hemmung durch hohe Substratkonzentrationen vermieden werden. Für die Klimabilanz der Biogaserzeugung spielen die beim Anlagenbetrieb auftretenden Methan- und Lachgasemissionen aufgrund der hohen Klimawirksamkeit beider Gase eine wichtige Rolle. Neben diversen diffusen Quellen stellen insbesondere offene Gärrestlager ein erhebliches Potenzial für die Bildung von Methan- und Lachgasemissionen dar.

Zur Erhöhung des Treibhausminderungseffekts ist daher vor allem bei Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen eine Abdeckung des Gärrestlagers dringend geboten. Erythrit 50 0 0 20 40 60 80 Zeit [h] Abb. Durch die ger36 Abb. Da bisher nur hochreine Edukte verwendet wurden, ergibt sich durch den Wegfall von Hefeextrakt und Salzen die Möglichkeit eines sehr kostengünstigen kombinierten Prozesses. Das beschriebene Verfahren ist inzwischen patentiert worden. Institut für Biodiversität BD Leiter: Die Forschung des Instituts zielt darauf ab, Strukturen und Funktionen der Biodiversität in Agrarökosystemen zu verstehen.

In Boden und Vegetation wird die Rolle biologischer Vielfalt innerhalb von Arten, zwischen den Arten sowie zwischen verschiedenen Ökosystemtypen analysiert. In den nachfolgend genannten vier Aufgabenfeldern des Instituts wird mittels experimenteller Prozessanalysen, Modellen und Monitoring-Verfahren untersucht, in welcher Weise Einflussfaktoren wie Landnutzung, Klima, Stoffeinträge und gentechnisch veränderte Organismen die Biodiversität bestimmen.

Sebastian Klimek, WD Dr. Remigius Manderscheid, WR Prof. Stefan Schrader, WD Prof. Anita Swieter - Gäste: Ermek Baibagyshov Kirgisistan 1 Bodenbiologie 1. Ausgehend von Ernterückständen werden Kulturpflanzen jedoch häufiger mit bodenbürtigen pflanzenpathogenen Pilzen der Gattung Fusarium infiziert, die für Mensch und Tier gesundheitsgefährdende Mykotoxine z.

Dazu wurde im Berichtszeitraum ein Feldversuch in Adenstedt Harzvorland angelegt. Mesokosmen aus zylindrischen Gazebeuteln wurden in den Boden einer Versuchsfläche mit langjährig konservierender Bodenbearbeitung eingelassen Abb.

Die Gazebeutel enthielten tierfreien Boden desselben Standortes, in den verschiedene, in landwirtschaftlichen Böden ökologisch bedeutsame Regenwurm-Arten eingesetzt wurden: Lumbricus terrestris als Primärzersetzer und Aporrectodea caliginosa als Sekundärzersetzer.

Die Bodenoberfläche wurde mit Winterweizenstroh bedeckt Fusarium-infiziert vs. Im Vergleich zu Kontroll-Mesokosmen ohne Regenwürmer sollen Parameter der Abbauleistung der funktionell unterschiedlichen Regenwürmer getrennt nach Arten und zusammen in Interaktion quantitativ erfasst werden.

Etablierung des Feldversuchs auf einer Ackerfläche mit konservie render Bodenbearbeitung. Mesokosmos, geschützt in Acrylglas-Zylinder. Meso kosmos in den Boden einge lassen. Drei von insgesamt 48 Mesokosmen während des Feldversuchs — Establishment of the field experiment in an arable land under conservation tillage. Me socosm protected by a perspex. Mesocosm installed in the soil.

Three out of 48 mesocosms during the running field experiment Fotos: Molekulare Untersuchungen an Bodenfraktionen — Diversity and metabolic activity of micro-organisms involved in the degradation of organic pollutants: Als Lebensgemeinschaft leisten sie in ihrer Gesamtheit wichtige Ökosystemfunktionen, indem sie Pflanzenreste zersetzen, Pflanzenschutzmittel abbauen oder 37 Bericht des Instituts für Biodiversität BD auch am Aufbau der organischen Bodensubstanz beteiligt sind.

Diese Gene kommen in allen lebenden Organismen vor und erlauben es, neue Organismen durch Bioinformatik in ihrer Verwandtschaft zu bereits bekannten, einzuordnen. Die Untersuchungen erfolgten an Varianten eines landwirtschaftlichen Bodens, die sich im Gehalt an organischem Kohlenstoff unterschieden, in den übrigen Eigenschaften aber sehr ähnlich waren. Neben der grundsätzlich positiven Wirkung steigender atmosphärischer CO2-Konzentrationen auf die Biomasse- bzw.

Ertragsmenge von Pflanzen gibt es Hinweise aus Laborversuchen, dass erhöhte CO2-Konzentrationen die stoffliche Zusammensetzung von vegetativen und generativen Samen, Früchte Pflanzenteilen deutlich verändern. Bei welchen Arten bzw. Sorten dies in der landwirtschaftlichen Praxis auftritt, muss untersucht werden.

Unter erhöhter [CO2] kam es u. Dies ist ein Hinweis darauf, dass die Leistungsträger wichtiger Bodenfunktionen empfindlich auf den Gehalt von organischem Kohlenstoff reagieren. Ob diese Ergebnisse nur für Phenol oder auch für andere Schadstoffe mit einem anderen Sorptionsverhalten in Böden gelten, wird in laufenden Arbeiten untersucht. Im Rahmen eines zweijährigen Feldexperimentes wurden erstmals die Auswirkungen eines solchen CO2-Anstiegs und vermehrter Sommertrockenheit auf den Wasserhaushalt vgl.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Mehl von Getreide unter zukünftig erhöhter [CO2] eine verringerte Qualität aufweist. Verlauf der Gesamtpflanzen-Transpiration von Mais gemessen mit Saftflussmanschetten im Sommer bei unterschiedlicher CO2-Konzentration und zunehmendem Trockenstress ab Mitte Juli — Temporal changes in transpiration of maize measured with sap flow sensors under different CO2-concentrations and drought stress beginning in July Die Ergebnisse des Versuchs zeigen, dass Mais im Gegensatz zu anderen Kulturpflanzen wie Weizen und Zuckerrüben nur unter Trockenheit vom Anstieg der CO2-Konzentration profitiert.

Verlauf der oberirdischen Trockenmasse des Maisbestandes bei unterschiedlicher CO2 und Wasserversorgung — Seasonal changes in above ground biomass production of maize grown under different CO2 and water supply Eine Sommertrockenheit konnte nur im zweiten Versuchsjahr simuliert werden. Die Pflanzen der Trockenstress-Variante erhielten ca. Jedoch kehrte sich dieser Effekt in der zweiten Julihälfte mit dem Einsetzen des Trockenstress um. Das zuvor gesparte Bodenwasser konnte nun genutzt werden, um den Auswirkungen des Trockenstresses entgegenzuwirken und so weiterhin aktiv zu bleiben.

Sie ist daher besonders geeignet für sandige Standorte mit niedriger Feldkapazität und häufigem Auftreten von Sommertrockenheit. Angesichts der aktuellen Klimaprognose mit steigenden Temperaturen und Abnahme der Sommerniederschläge ist eine Ausweitung der Anbaufläche für Sorghum-Hirse zu erwarten. Es ist jedoch unklar, wie diese Pflanze auf den Anstieg der CO2-Konzentration reagiert und ob ihre Überlegenheit gegenüber anderen Pflanzen wie Mais hinsichtlich der Wassernutzungseffizienz auch dann noch gültig ist.

Dies könnte für eine Verbesserung der Anpassung der Pflanzen an zukünftige Klimabedingungen gezielt eingesetzt werden. Zudem zeigen Untersuchungen in experimentellen Grünlandbeständen, dass ein Verlust an Arten zu einer Beeinträchtigung von Ökosystemfunktionen wie etwa der Produktivität führen kann.

Es gibt Hinweise darauf, dass der Effekt von pflanzlicher Diversität auf Ökosystemfunktionen auf funktionelle Eigenschaften einzelner Arten sowie deren Interaktionen zurückgeführt werden kann und weniger auf die Anzahl der Arten an sich. Da bisher vergleichsweise wenig Untersuchungen in bewirtschafteten Grünlandsystemen durchgeführt wurden, soll in Zusammenarbeit mit der Abteilung Graslandwissenschaft der Universität Göttingen der Zusammenhang zwischen pflanzlicher Diversität und Ökosystemfunktionen entlang eines Gradienten der Landnutzungsintensität genauer untersucht werden.

Untersuchungen an Gras-Leguminosen-Mischungen unterschiedlicher pflanzlicher Diversität im Hinblick auf Ertragsstabilität, Futterqualität und Anpassung an veränderte Klimabedingungen — Biodiversity and productivity of grassland systems: Ziel des Langzeit-Experimentes ist es zudem, die Leistungsfähigkeit ausgewählter Leguminosen, die besser an zukünftig zu erwartende Klimabedingungen angepasst sind, zu analysieren.

Dazu soll die Reaktion der Gras-Leguminosen-Mischungen auf eine simulierte Trockenheit und damit auf eine erhöhte Konkurrenz um die Ressource Wasser untersucht werden. Heinz Flessa Klimaschutz gehört zu den wichtigsten umwelt-, gesellschaftsund wirtschaftspolitischen Herausforderungen der heutigen Zeit.

Der Landwirtschaft kommt im Kontext des Klimawandels eine Sonderstellung zu. Einerseits gehört sie zu den Verursachern klima- und umweltbelastender Emissionen, andererseits ist die landwirtschaftliche Produktion auch betroffen vom Klimawandel. Die Forschungsarbeiten des Instituts dienen unmittelbar und mittelbar der Bereitstellung von Entscheidungshilfen für die Politik im Zusammenhang von Landbewirtschaftung und Fragen der Klimabelastung, des aktiven Beitrags zum Klimaschutz sowie der Anpassung an den Klimawandel.

Darüber hinaus ist eine Kernaufgabe des Instituts die Ausarbeitung, wissenschaftliche Hinterlegung und Weiterentwicklung nationaler Emissionsinventare für die Bereiche Landwirtschaft, Landnutzung und Landnutzungsänderungen im Rahmen internationaler Klimaschutzvereinbarungen.

Im Berichtsjahr bildeten Forschungsvorhaben zu folgenden Themen Arbeitsschwerpunkte des Instituts: Zu den nachfolgend genannten Aufgabenfeldern des Instituts werden ausgesuchte Forschungsarbeiten aus dem Jahr dargestellt. Bärbel Tiemeyer - Gäste: Traute-Heidi Anderson 1 Treibhausgasemissionen 1. Verbreitung, Bodeneigenschaften, Bodennutzung berichtet werden. Derzeit ist eine umfassende Berichterstattung nur unzureichend möglich, da Emissionsfaktoren für eine Reihe wichtiger Landnutzungsformen und Bodentypen insbesondere für die vergleichsweise kohlenstoffarmen Anmoore fehlen.

Des Weiteren liegen noch keine flächenspezifischen Daten zur Nutzung und zum Wasserhaushalt von Moorstandorten vor. Ein weiteres wichtiges Ziel ist der Schritt vom Punkt in die Fläche. Hierfür werden Modellansätze entwickelt, die aufbauend auf den Messungen in deutschlandweit 11 Testgebieten mit über 60 Messstandorten den Wasserhaushalt und die Treibhausgasemissionen organischer Böden berechnen und unter unterschiedlichen Managementszenarien prognostizieren können.

Des Weiteren sollen Einsparpotenziale für Treibhausgasemissionen unter verschiedenen Nutzungs- und Managementvarianten ermittelt und damit Entscheidungshilfen für eine umweltverträglichere Moornutzung entwickelt werden. Messstandorte für Treibhausgasemissionen aus Moorböden. Regenerating bog upper panel and degraded fen planted with maize lower panel Das Institut für Agrarrelevante Klimaforschung ist an allen Modulen des Moor-Verbundprojekts beteiligt Abb.

Daneben werden Beträge zur Modellierung und Regionalisierung insbesondere des Wasserhaushaltes und der Lachgasemissionen geleistet. Mit 1,6 Billionen Tonnen im oberen Meter enthalten Böden gut doppelt so viel Kohlenstoff wie die gesamte Atmosphäre 0,8 Billionen Tonnen oder dreimal so viel wie die gesamte Landbiomasse 0,6 Billionen Tonnen.

Deshalb ist es für die Abschätzung der Klimaveränderung durch das Treibhausgas Kohlendioxid wichtig, auch Veränderungen des Kohlenstoffvorrats im Boden zu erkennen und möglicherweise gegenzusteuern. Beiträge des Instituts für Agrarrelevante Klimaforschung. Wissenschaftler der Freien Universität Amsterdam und des Instituts für Agrarrelevante Klimaforschung erarbeiten zurzeit eine globale Karte der Verwundbarkeit der Kohlenstoffvorräte im Boden bis 1 m Tiefe. Aus dieser Karte kann für die verschiedenen Weltregionen eine Rangfolge des notwendigen Schutzes von Böden zur Fixierung von Kohlenstoff abgeleitet werden.

Die Verwundbarkeit wird abgeleitet aus dem vorhandenen Kohlenstoff, den Reaktionsnormen der wichtigsten steuernden Einflüsse Temperatur, Bodenfeuchte, Landnutzung und der erwarteten Veränderung dieser Einflüsse, wie sie durch Expertenmodelle geschätzt werden.

In laufenden Forschungsarbeiten soll der Einfluss des Bodenwasserhaushalts auf die Vorräte an organischem Bodenkohlenstoff einer genaueren Analyse unterzogen werden. Das Projekt bietet eine Plattform für die inhaltliche und messtechnische Vernetzung der internationalen Dauerbeobachtungsflächen des Kohlenstoffkreislaufs. Die Messungen wurden von bis durch das Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena durchgeführt und werden ab durch vTI-AK fortgeführt — Eddy covariance station for measuring carbon dioxide fluxes between a field and the atmosphere.

The station is located in Gebesee, Thuringia. Measurements were conducted from to by Max-Planck Institute for Biogeochemistry in Jena and will be continued as of by the vTI Institute for Agricultural Climate Research 0 60 Karte: Verwundbarkeit des Bodenkohlenstoffs bis 1 m Tiefe gegenüber zukünftigen Änderungen der Temperatur.

Angaben in kg m-2 — Vulnerability of soil carbon down to 1 m depth to future changes of temperature. Im Rahmen dieser Expertengespräche soll auch eine internationale Einigung erzielt werden, welche mittelbaren Prozesse mit welchen Methoden gemessen werden, um die Vergleichbarkeit der Ergebnisse 3 Bodenkunde 3.

Zunächst ist eine ausreichende N-Versorgung wesentliche Voraussetzung der Ertragsbildung. Beim Umsatz von mineralischem oder organischem N aus der Düngung entstehen jedoch auch umweltrelevante N-Verluste. Dadurch hat dieser Prozess sowohl negative als auch positive Aspekte: Es ist bekannt, dass ein erheblicher Teil des mineralischen N in Böden und im Grundwasser durch Denitrifikation abgebaut werden kann.

Verlässliche Messwerte liegen jedoch kaum vor, da der Prozess wegen methodischer Schwierigkeiten bei der Messung von N2-Emissionen auf der Feldskala sehr schwer bestimmbar ist. Dadurch ist auch die N2O-Bildung in Böden schwer vorhersagbar. Greifswald , in Dränagewässern aus Ackerböden Univ. Rostock , in tieferen Aquiferen Univ. Hannover und in Pflanzenkläranlagen Univ.

Eine wichtige Beobachtung der laufenden Untersuchungen ist, dass der isotopische Fingerabdruck von N2O, welches gelöst in denitrifizierenden Gewässerkörpern auftritt, in der Regel durch Extremwerte gekennzeichnet ist, die sich deutlich von der Isotopensignatur von N2O aus Böden unterscheiden Abb. N2O und N2 werden in mikrobiellen Prozessen gebildet Nitrifikation, Denitrifikation , welche durch N-Einträge über die Düngung und die Nitratauswaschung in das Grundwasser rote Pfeile gespeist werden — a.

Isotopic fingerprints of N2O 15N site preference vs. The 15N site preference is the difference in 15N abundance between the central and peripheral positions within the linear N2O molecule b. N2O and N2 emissions black arrows from soil, ground water and streams within agro-ecosystems.

N2O and N2 originate from microbial processes nitrification, denitrification , which receive N-inputs from fertilization and nitrate leaching to the ground water red arrows Hier setzt unser Projekt, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG unterstützt wird, an. Anhand von Freilanduntersuchungen in verschiedenen aquatischen Systemen wird geprüft, in welcher Weise der isotopische Fingerabdruck von N2O die Prozessbedingungen widerspiegelt. Zusammen mit Kooperationspartnern wurden Messungen in folgenden Bereichen durchgeführt: Dadurch können Isotopeneffekte des N2O-Umsatzes direkt gemessen werden.

Die Ergebnisse des Projekts werden neue Erkenntnisse über die Verwendbarkeit des isotopischen Fingerabdrucks von N2O zur Prozessidentifikation bringen. Im Jahr wurde erstmals ein gesondertes Inventar im Rahmen des Kyoto-Protokolls mit höheren Anforderungen an die Qualität und Vollständigkeit der Ergebnisse als unter der Klimarahmenkonvention erstellt.

Erstmals wurden die vom Institut bereitgestellten GIS-Flächennutzungsdaten auch für den Forstsektor genutzt, so dass das diesjährige Inventar erstmals auf vollständig konsistenten nationalen Daten zur Flächennutzung in Deutschland beruht.

Die bislang verwendete Methode für Methan-Emissionen von Milchkühen basierte auf dem theoretischen Energiebedarf der Tiere, während die Stickstoffausscheidung auf tatsächliche Fütterungsdaten aus einem dänischen Modell zurückgriff. Das Rechenmodul verwendet nun eine einheitliche nationale Datengrundlage. Die zentrale Verbesserung liegt in der wesentlich differenzierteren Beschreibung von Futtermengen, Futtereigenschaften und Fütterungsstrategien. Damit konnten erstmals die regionalen Besonderheiten in der Milchkuh-Haltung praxisnah im Emissionsinventar abgebildet werden.

Das Modul eignet sich auch zur Erstellung von Szenarien und zur Politikberatung. Erstmals wurde für alle landwirtschaftlichen Quellen eine vollständige quantitative Abschätzung der Unsicherheiten durchgeführt. Im nächsten Jahr ist die Überführung des deutschen Emissionsmodells GAS-EM in ein datenbankgestütztes System geplant, um systematische und komplexe Unsicherheitsanalysen durchführen zu können und um mittelfristig die landwirtschaftliche Emissionsberechnung mit GIS-Applikationen zu koppeln.

Dargestellt sind die durchschnittlichen Emissionen in t CO2-Äquivalenten pro Hektar landwirtschaftliche Nutzfläche auf Landkreisebene für das Jahr — Greenhouse gas emissions from animal husbandry, nitrogen fertilization, land use without forestry and land use change without forestry according to the National Inventory Report.

Average emissions in tons of CO2 equivalents per hectare agricultural area in the districts Landkreise in the year are shown 5. Den N2O-Emissionen aus der landwirtschaftlichen Bodennut45 Bericht des Instituts für Agrarrelevante Klimaforschung AK zung kommt eine Schlüsselfunktion zu, für die Bewertung der Klimawirksamkeit landwirtschaftlicher Produktionsverfahren sowie der Klimaverträglichkeit von Biotreibstoffen.

Es ist Ziel dieses Projektes, diese Einflüsse mittels Modellansätzen abzubilden und so Werkzeuge zu entwickeln, die eine genauere und räumlich differenzierte Abschätzung der Lachgasemissionen ermöglichen und die Voraussetzung für eine standortdifferenzierte Bewertung von Emissionsminderungsstrategien schaffen.

Diese Modellansätze sind auf Grund ihrer Flexibilität, Transparenz und der erforderlichen Rechengeschwindigkeit geeignete Regionalisierungsmethoden. Die entsprechenden Modellansätze werden an Messungen jährlicher N2O-Emissionen trainiert und validiert.

Witterungseinflüsse machen sich besonders im bayrischen Raum bemerkbar. Gerold Rahmann Neue Herausforderungen an die Lebensmittelproduktion wie Welternährung, Lebensmittelqualität, Klimaschutz, Tierschutz, Biodiversität, Globalisierung und Wettbewerbsfähigkeit sind auch für den Ökologischen Landbau die Entwicklungsleitlinie.

Dieses umfasst sowohl Wissenschaft als auch Praxis in der gesamten Prozesskette. Damit kann das Institut der qualifizierten und wirklichkeitsnahen Politikberatung gerecht werden.

Insgesamt werden 32 Projekte durchgeführt, wobei sich die 10 Eigen- und 22 Drittmittelprojekte synergistisch ergänzen. Im Jahr waren insgesamt 24 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler - davon 9 auf Planstellen — und viele Studentinnen und Studenten am Institut tätig. Insgesamt waren im Sommer erstmals rund Personen am Institut in verschiedensten Bereichen tätig.

Die Raumkapazitäten sind erschöpft. Die Planungen für einen Jungviehstall sind weit fortgeschritten. Wie seit der Institutsgründung haben wieder viele Menschen das Institut besucht. Insgesamt haben sich 54 Gruppen bzw. Das Institut hat vier Konferenzen mit organisiert und eine Reihe von Workshops durchgeführt.

Es gab drei Fernsehsendungen, mehrere Radiobeiträge und viele Zeitungsartikel über die Arbeit des Instituts und auch den Förderverein. Besonders Letzterer ist weiterhin sehr aktiv in seiner Arbeit. Damit ist die Kommunikation der Arbeit an verschiedene Zielgruppen weiterhin auf einem hohen Niveau.

Hans Marten Paulsen, Dr. Tierärztin Insa Biedermann, Dr. Kathrin Wagner - Gäste: Simone Szabo Österreich , Dipl. Sie unterliegen den gleichen Management-, Fütterungs- und Haltungsbedingungen. Da eine tierindividuelle Erfassung der Grobfutteraufnahme nicht möglich ist, wurde diese aus der Differenz zwischen der vorgelegten und aufgenommenen Futtermenge geschätzt. Diese Mischration wurde durch tierindividuelle Kraftfuttergaben an Abrufstationen ergänzt maximal 6,5 kg Kraftfutter pro Tier und Tag: Gewichtsverlust sowie einer höheren Erkrankungsrate im Vergleich zu der Doppelnutzungsrasse führte Tab.

Dabei werden deutschlandweit in vier Regionen Nord, Süd, Ost, West je 10 ökologische und 10 konventionelle Marktfrucht-, Misch- und Futterbaubetriebe mit vergleichbaren Standortbedingungen untersucht. Die Lage der Regionen wurde so gewählt, dass ein weites Feld der verschiedenen landwirtschaftlichen Standortbedingungen in Deutschland abgebildet wird. Hinzu kommen in drei Regionen Versuchsstationen der beteiligten Institutionen, die für intensive Messungen z.

Gasemissionen zur Verfügung stehen. Ziel ist die ökologische Bewertung der unterschiedlichen Tab. Gasmessungen, Pflanzenbonituren, Futterproben und Indikatoren z. Nährstoff- und Humussalden, Energieeffizienz, Bodenschadverdichtung, Treibhausgasemissionen werden die Betriebe hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeit beschrieben und Verbesserungsmöglichkeiten aufgezeigt.

Daher sollte in einer Untersuchung geklärt werden, ob nach einer Lysin-Unterversorgung in der Anfangsmast nach geeigneter Realimentation in der Endmast ein kompensatorischer Proteinansatz stattfindet. Alle 4 Gruppen schnitten bei der Mastleistung z.

Lebendmassezunahme, Futterverwertung und der Fleischqualität z. Der Muskelfleischanteil Schlachtkörperqualität bewegte sich bei der Versuchsgruppe und der Negativkontrolle auf gleichem, aber tendenziell niedrigerem Niveau im Vergleich zur Positivkontrolle und zur Kontrollgruppe. Beim Überschuss des Erlöses über die Ferkel-Futter-Kosten konnte in unterschiedlichen Szenarien gezeigt werden, dass die Negativkontrolle mit steigenden Rationskosten zunehmend besser abschnitt.

Das ist der Fall, je stärker durch Restriktionen im Ökologischen Landbau der Rationsanteil von Futtermitteln nicht-ökologischer Herkunft limitiert wird. Aus den Ergebnissen wird geschlussfolgert, dass nicht auf ein ökonomisch relevantes Kompensationsvermögen beim Mastschwein geschlossen werden kann und dass unter den spezifischen Fütterungsrestriktionen des Ökologischen Landbaus die GfE-Empfehlungen zur Lysinversorgung für die Anfangsmast als zu hoch einzuschätzen sind.

Entwicklung, Erprobung, Umsetzung und Evaluation von Strategien in den Bereichen Tiergesundheit, Zucht, Haltung, Fütterung, Management in der ökologischen Ferkelerzeugung — Comparison of single grouped and group housed organic suckling sows project in the overall project: Development, testing, implementation, and evaluation of strategies concerning animal health, husbandry, feeding and management in the organic piglet production Claudia Kocerka HTW Dresden , Teilprojekt: Mit einer Herde von 42 Sauen sind insgesamt 5 Versuchsdurchgänge geplant bis Bei der Lebendmasseentwicklung der Ferkel traten keine signifikanten Unterschiede zwischen Versuch und Kontrolle auf.

Zu einem Auseinanderwachsen der Würfe in der Versuchsgruppe kam es nicht. Beim Verlustgeschehen traten keine signifikanten Unterschiede zwischen Versuch und Kontrolle auf. Von erfassten Ferkeln im gesamten Versuchszeitraum verendeten 18 Ferkel 10 Tiere in der Versuchsgruppe, 8 Tiere in der Kontrollgruppe. Trotz signifikanter Verhaltensanpassungen und agonistischen Verhaltens der Sauen im Verfahren Gruppensäugen unterschieden sich die Ferkel in ihrer Entwicklung sowie im Verlustgeschehen nicht von denen aus der Einzelhaltung.

Daher kann die kombinierte Einzel- und Gruppenhaltung der säugenden Sau, zumindest in der geprüften Variante mit 3 Sauen je Gruppe und unter Einhaltung o. Regeln, für die ökologische Ferkelerzeugung empfohlen werden.

Zusätzlich wurde im gleichen Intervall eine ökologisch erzeugte Milch direkt ab Hof bezogen. Der Durchschnittsgehalt an C Unter jahreszeitlicher Auflösung der Ergebnisse beider Produktionsweisen war eine Differenzierung erfolgreich. Nachdem die Einführung der elektronischen Kennzeichnung von Schafen und Ziegen zur Verbesserung der Tierseuchenbekämpfung vom Eine elektronische Tierkennzeichnung ist möglich über elektronische Ohrmarke, Bolus und Injektat, wobei die elektronische Ohrmarke vom Gesetzgeber favorisiert wird.

Während die elektronische Ohrmarke lediglich für eine automatisierte Verfahrenstechnik genutzt werden kann, wäre z.

Die Injektate können subkutan oder intramuskulär injiziert werden; die Elektronik ist von einer Glashülle umschlossen. Erste Ergebnisse zeigen bei der allerdings sehr kleinen Versuchsgruppe , dass das Ohr als Applikationsort ungeeignet scheint: Von den 10 Injektaten bzw.

Die Injektate in der Schwanzfalte waren hingegen alle lesbar. Auch Spaltenböden tragen trotz ihres Drainageeffekts zur Bildung von Ammoniak bei. Zur Reduzierung der Ammoniakemissionen wurden bereits viele Möglichkeiten untersucht und diskutiert.

Eine Möglichkeit zur Reduzierung der Emissionen besteht in einer Reinigung der Laufflächen mit Wasser mit einem zusätzlichen positiven Nebeneffekt auf die Klauengesundheit der Tiere. Die Nassreinigung hat sich aber bislang aufgrund des hohen Wasserverbrauchs und der damit verbundenen Erhöhung der Der ständig wachsende Marktanteil ökologisch erzeugter Milch erfordert leistungsstarke und zuverlässige Methoden zur Herkunftssicherung der Milch.

Standardfehler der Kalibration; SEP: Standardfehler der Validation; RKal: Regressionskoeffizient der Kalibration; RVal: Regressionskoeffizient der Validation — Statistic figures to assess the accuracy of calibration functions for fatty acids Kalibration Fettsäuren Spannbreite C Durch die Entwicklung eines neuartigen effizienten mehrstufigen Reinigungsverfahrens für Spaltenböden besteht dieser Nachteil nicht mehr.

Dadurch wird auch die Frage nach der Emissionsreduzierung wieder aktuell. Ziel unseres Projekts ist daher die Untersuchung des Ammoniakminderungseffekts eines speziellen Reinigungssystems für Spaltenböden.

Die Untersuchung wird auf einem Biolandbetrieb in der Nähe von Trenthorst durchgeführt. Die Messung unterschiedlich gereinigter Spaltenelemente in den Messkammern ergaben Ammoniakkonzentrationen von zwischen 20 und 48 ppm zu jeweils unterschiedlichen Zeitpunkten nach der Reinigung.

Ergänzend zur Messung der Emissionen werden von den Messflächen Kotproben genommen, um das Emissionspotenzial abschätzen zu können. Beide Methoden scheinen sich für die Beschreibung der N-Versorgung zu eignen. Mischfruchtanbau — Soil fertility and plant nutrition: Ziel ist es, den Anteil marktfähiger Kartoffeln auf Betriebsebene zu erhöhen und dem Verbraucher einen hohen Qualitätsstandard zu gewährleisten. Am Institut für Ökologischen Landbau werden hierzu umfangreiche Literaturrecherchen durchgeführt, die sich unter anderem mit der Bedeutung des Kartoffelaromas, d.

Die Literaturrecherche zeigte, dass bislang flüchtige Verbindungen in rohen Kartoffeln, in gekochten sowie Aromastoffe in gebackenen Kartoffeln identifiziert wurden. Praktikable Methoden zur Überprüfung der N-Versorgung der Kartoffeln sind daher auch im ökologischen Kartoffelanbau notwendig. Hierzu wurden zwei Methoden überprüft: Die Ergeb- Die pflanzenbaulichen Vorteile des Mischfruchtanbaus in LowInput-Systemen hinsichtlich einer höheren Ertragsstabilität, einer besseren Unkrautunterdrückung sowie einer effizienteren Ausnutzung der Wachstumsfaktoren Licht, Wasser und Nährstoffe sind oftmals nachgewiesen worden.

Eine Bewertung des Mischfruchtanbaus speziell unter dem Aspekt einer gleichzeitig reduzierten Bodenbearbeitungsintensität sowie für den Bereich verengter Früchtefolgen mit Körnerleguminosen liegt bislang jedoch nicht vor. Hinsichtlich einer Intensivierung des Körnerleguminosenanbaus werden in Zusammenarbeit mit anderen, am Forschungsprojekt beteiligten Institutionen Fragen zur Bodenbelastung sowie zur Pflanzen- und Bodengesundheit berücksichtigt. Raps sowie von Sommererbsen und Hafer in Abhängigkeit unterschiedlich intensiver Bodenbearbeitung und Bodenbelastung durchgeführt.

Ziel der hier präsentierten Arbeiten ist es, neue Leguminosen-Kultivare mit hohem Methioningehalt zu identifizieren. Weiterhin wird die Übertragbarkeit der Methoden eines bei Soja Glycine max erfolgreich angewandten Verfahrens zur phänotypischen Selektion methioninreicher Pflanzen auf die oben genannten Arten erprobt. In einem zweiten Verfahren wurde der phytotoxische Effekt von Ethionin, einem chemischen Analog zu Methionin, zum Screening auf methionin-reiche Pflanzen genutzt.

Der phytotoxische Effekt wird durch ansteigende Methioninkonzentrationen gemindert. Die Erfolg versprechenden Ansätze zur Selektion methioninreicher Pflanzen werden derzeit an Feldpopulationen erprobt.

Anhand von Eizahlreduktionstests bei Gebrauch von Ivermectin konnten einzelne Betriebe identifiziert werden, bei denen eine verminderte Wirksamkeit von Ivermectin anzunehmen ist Tab. Dies ist für Deutschland der erste Hinweis. Die Untersuchungen auf 10 weiteren Betrieben ergaben im Folgejahr bei Anwendung von Benzimidazol als Entwurmungsmittel eine vollständige Wirksamkeit. Winterweiden liegen direkt im Deichhinterland. Bislang lässt sich feststellen, dass auch oder gerade bei dieser extensiven Haltung auf den Einsatz von Anthelminthika zur Parasitenbekämpfung wahrscheinlich nicht verzichtet werden kann und darf.

In der Regel haben diese Naturschutzflächen einen eher nährstoffärmeren Aufwuchs, so dass eine zusätzliche Schwächung der Tiere durch massiven Parasitenbefall vermieden werden muss. Die drei Herden hier scheinen mit ihrem Futterangebot auszukommen, wie der Vergleich der Herbstgewichte zeigte. Gleichzeitig initiiert es durch seine Forschungsleistung Innovationen zur nachhaltigen, umweltfreundlichen und wettbewerbsfähigen Holzverwendung. Dies ist angesichts des wirtschaftlichen Potenzials des Holzsektors in Deutschland mit rund 1 Million Beschäftigten von nicht unerheblicher Bedeutung.

Die Forschung des Instituts zeichnet sich durch eine breite Betrachtungsweise des gesamten Lebensweges des Holzes aus; dies reicht von der Holzbildung im Baum über die biologischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften verschiedenster Holzarten und deren Be- und Weiterverarbeitungsprozesse bis hin zur Holzverwendung unter technischen, ökologischen und sozio-ökonomischen Aspekten. Trotz der Breite des Arbeitsspektrums gelingt es dem Institut, Exzellenzen in vielen dieser Bereiche aufzubauen, zum Beispiel in Fragen der Holzbildung, Holzverfärbung, Holzartenbestimmung, Holztrocknung, Faserstoffgewinnung, Holzwerkstofftechnologie, Holzverwendung im Bauwesen, Emissionen aus Holzprodukten sowie Holz als Chemierohstoff.

Besonderes Augenmerk wird dabei auf die stoffliche Nutzung des Holzes als nachwachsender Rohstoff gerichtet. Im Zuge der Entwicklung neuartiger Werkstoffe werden durch die Kombination mit anderen Materialien neue Funktionalitäten und Anwendungsgebiete erschlossen. Unter dem Gesichtspunkt des Gesundheitsschutzes wird der Einfluss von Holzprodukten und Produktionsverfahren auf das Innenraumklima und die Umwelt untersucht. Angesichts des vorhergesagten Klimawandels spielen Untersuchungen zur Einschleppung und gegebenenfalls Ansiedelung gebietsfremder Holz zerstörender Insekten eine wichtige Rolle.

Die Gremienarbeit von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, insbesondere in der nationalen und internationalen Normung, trägt zum Verbraucherschutz sowie zur Sicherung und Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten von Holz bei. Zu einem wesentlichen Anteil trägt die seit mehreren Jahrzehnten bestehende enge Kooperation mit dem Zentrum Holzwirtschaft der Universität Hamburg zu den Forschungsleistungen des Instituts bei.

Von dieser Partnerschaft wird das Studium der Holzwirtschaft getragen; sie war und ist Vorbild für viele ähnliche Kooperationen weltweit. Bodo Saake, WD Dr.

Uwe Schmitt, WD Dr. D Oregon State Univ. FH Stefan Diederichs, Dipl. Holzwirt Oliver Günther, Dipl. Graziella Baptista Vidaurre Dambroz , Dipl. Carlos Silva Dambroz, Dipl. Holzwirt Frank Wenig, Dipl. Andre Ferraz Brasilien , Dr. Jasuharu Hoshino Japan , Dr. Anwar Kasim Indonesien , Prof. Umberto Klock Brasilien , Dr. Simim Maleknia Australien , Dr. Nele Schmitz Belgien , Dr. Gerald Koch, WD Dr. Othar Kordsachia, WR Dr.

Ralf Lehnen, WD Dr. Die neu aus Asien eingeführten Hölzer werden vor allem für die Herstellung von Haushaltsartikeln z. Neben den bisher beschriebenen Arten wurden weitere zahlreiche Hölzer bestimmt, die jedoch nur selten vorkommen, wie z. Hierzu zählen das aus Afrika eingeführte Bubinga Guibourtia spp. Auflistung der wichtigsten neu eingeführten Hölzer aus Asien — List of the most important wood species used for wood products from Asia Abb.

Es handelt sich dabei um ein helles, feinporiges Holz, das in seiner Struktur und Textur der Birke Betula spp. Das Holz lässt sich sehr gut verarbeiten z. Aufgrund ihrer hohen Dichte und Härte eignen sich die verklebten Bambus-Lamellen für Produkte wie Schneidbrettern oder auch als Parkett, das bereits seit einigen Jahren angeboten wird.

Kiri zählt zu den ringporigen Laubhölzern und wird durch seine geringe Rohdichte charakterisiert. Temperiertes Asien und Indomalesia Chin. Das Potenzial der Holzarten, die bereitgestellt werden können, ist hoch; marktrelevant ist eine kontinuierliche Verfügbarkeit der Hölzer sowie ihre Beschaffung mit anerkannten Herkunfts- Zertifikaten.

J 29 28 Vier Standorte lagen zwischen dem Polarkreis und der mitunter bis zu km nördlich davon gelegenen Baumgrenze der Kiefer, eine weitere Probenfläche befand sich deutlich nördlich dieser Baumgrenze in einem isolierten Bestand. Solche mikroskopischen Analysen ermöglichten die genaue Bestimmung von Anfang, Intensität und Ende der Holzbildung für mehrere Vegetationsperioden.

Die Holzbildung begann in der Regel in der ersten Junihälfte und endete meist in der ersten Augusthälfte. Die intensivste Phase der Holzbildung lag stets in der ersten Julihälfte. Über Modellberechnungen der für den Beginn der Holzbildung erforderlichen Wärmesumme wurden standortspezifische Parameter ermittelt. Das Ende der Holzbildung schien nicht an die Temperatur gekoppelt zu sein. Dies spricht für eine genetische Anpassung an die jeweiligen Temperaturbedingungen.

Holzbildungskurven an zwei Standorten und für die Jahre bis Auffällig ist die am südlicher gelegenen Standort 1 um 1 bis 2 Wochen früher einsetzende Holzbildung.

Im Jahr begann die Holzbildung als Folge eines sehr milden Frühjahrs um 1 bis 2 Wochen eher als in den übrigen Jahren — Course of wood formation at two sites of the years to Note that at site 1 onset of wood formation is 1 to 2 weeks earlier than at site 3.

In the year wood formation at all sites began 1 to 2 weeks earlier than in the other years due to an extraordinary mild spring time. Die Befunde aus diesem Projekt sowie einem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft finanzierten und angelaufenen Folgeprojekt sollen dazu beitragen, den Einfluss erwarteter Kli- Die Freilanduntersuchungen ergaben, dass die mit Paraffin behandelten Proben weniger gerissen waren als die entsprechenden unbehandelten Referenzen Abb. Dies hatte zur Folge, dass nach drei Jahren Exposition in Doppellagenanordnung keine der Paraffin-behandelten Prüfkörper auf Grund von Rissen ausgefallen war.

Eine Erklärung hierfür ist, dass die für einen Pilzangriff begünstigenden Holzfeuchten für den Zeitraum von Dezember bis Ende März bestimmt wurden, in dem die biologische Aktivität in der Regel relativ gering ist.

Auch hier wurden die hohen Holzfeuchten in Monaten mit in der Regel höherer biologischer Aktivität bestimmt. Insofern war es nicht überraschend, dass bereits nach ca.

Pigment — Change of moisture content of untreated and impregnated beech samples in a double layer arrangement from October up to March FS: Im Gegensatz zu den konventionellen Produkten Lignosulfonate, Kraft-Lignin sind Lignine aus Biokonversionsverfahren Organosolv-Lignine wesentlich reiner und weisen weitere neuartige Eigenschaften auf.

Dieses Eigenschaftsprofil macht sie für die stoffliche Nutzung in Anwendungsbereichen mit hoher Wertschöpfung, beispielsweise im Bindemittel- und Kunststoffsektor, interessant. Wegen der strukturellen Ähnlichkeit der Ligninbausteine zu den Grundkörpern der Phenolharze bietet sich der Einsatz des nachwachsenden Rohstoffes Lignin in synthetischen Phenolharzen an. Zwei unterschiedliche Verfahrensweisen wurden verglichen: Streckung von konventionellen Phenolharzen durch Zusatz von Lignin und 2.

Verwendung des Lignins als teilweiser Phenolersatz bei der Synthese von Phenolharzen.

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