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Hilft oder schadet die Bioenergie aus Holz dem Klima?

Publiziert: 10. Mai, 2022
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Im Pariser Klimaabkommen von 2015 einigten sich 197 Länder darauf, die Erwärmung auf “deutlich unter 2 Grad Celsius” zu begrenzen und 1,5 Grad Celsius anzustreben. Um auch nur eine 50-prozentige Chance zu haben, dieses Ziel zu erreichen, müssen die weltweiten Netto-Treibhausgasemissionen in diesem Jahrzehnt gegenüber 2010 um fast die Hälfte gesenkt werden und bis zur Mitte des Jahrhunderts Null erreichen (UNFCCC 2021). Infolgedessen haben sich mindestens 140 Länder, auf die etwa 90 Prozent der globalen Treibhausgasemissionen entfallen, dazu verpflichtet, die Netto-Null-Emissionen gegen Mitte dieses Jahrhunderts zu erreichen (Climate Action Tracker 2021). Aber nur wenige haben angegeben, wie sie dies erreichen wollen. Eine wachsende Zahl von Ländern, darunter die Europäische Union, das Vereinigte Königreich und die Vereinigten Staaten, haben Bioenergie aus Holz für kohlenstoffneutral erklärt, was es ihnen ermöglicht, das bei der Verbrennung von Bioenergie aus Holz entstehende Kohlendioxid in ihrer Treibhausgasbilanz nicht zu berücksichtigen. Viele subventionieren Holzbioenergie, um ihre Ziele für erneuerbare Energien zu erreichen (Norton et al. 2019). Der Anreiz ist intuitiv: Durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe wird der Atmosphäre Kohlenstoff zugeführt, der seit Millionen von Jahren im Untergrund gebunden ist, während Wälder nachwachsen und der Atmosphäre schließlich Kohlendioxid entziehen könnten.

Aber kann die Verbrennung von Bäumen – nicht nur des Stammes, sondern auch der Rinde, der Äste, der Nadeln oder Blätter, der Wurzeln, der Stümpfe, der Mühlenabfälle, des Sägemehls und all der anderen pflanzlichen Materialien, die als “Biomasse” bezeichnet werden und einen Wald ausmachen – dazu beitragen, die Kohlenstoffemissionen rechtzeitig zu senken, um eine Klimakatastrophe zu verhindern?

Die Bioenergie-Industrie und viele Regierungen argumentieren, dass Bioenergie aus Holz kohlenstoffneutral ist. In den Tabellen “Behauptungen und Fakten”, die sich durch den gesamten Text ziehen, sind einige der gängigen Behauptungen der Industrie zusammen mit den wissenschaftlichen Erkenntnissen aufgeführt, die diese Behauptungen widerlegen. So behauptet beispielsweise die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen: “Während bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe CO2 freigesetzt wird, das über Millionen von Jahren gespeichert war, wird bei der Verbrennung von Biomasse lediglich das Kohlendioxid in die Atmosphäre zurückgegeben, das beim Wachstum der Pflanzen aufgenommen wurde” (Matthews und Robertson 2001). Die Tatsache, dass der im Holz enthaltene Kohlenstoff zuvor während des Wachstums der Bäume aus der Atmosphäre entfernt wurde, ist jedoch irrelevant: Ein Molekül Kohlendioxid, das der Atmosphäre heute zugeführt wird, hat dieselbe Auswirkung auf den Strahlungsantrieb – seinen Beitrag zur globalen Erwärmung – unabhängig davon, ob es aus fossilen Brennstoffen stammt, die Millionen von Jahren alt sind, oder aus Biomasse, die im letzten Jahr gewachsen ist. Wenn der Kohlenstoff in diesen Bäumen verbrannt wird, erhöht sich der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre sofort über den Wert hinaus, der erreicht worden wäre, wenn die Bäume nicht verbrannt worden wären.

Zur Veranschaulichung: Stellen Sie sich einen Wald vor, der vor 50 Jahren zur Gewinnung von Bauholz, Zellstoff oder Energie geerntet wurde und seither wieder nachwächst. (Nur wenige Wälder in den Vereinigten Staaten und Europa sind ausgereift, “altes Wachstum” – die meisten sind “Arbeitswälder” und durchlaufen Zyklen der Ernte, des Nachwachsens und der Wiederernte [siehe US Forest Service 2014]). Was passiert, wenn dieser Wald nun abgeholzt und zur Energiegewinnung verbrannt wird? Wenn das Holz verbrannt wird, gelangt der darin enthaltene Kohlenstoff als Kohlendioxid in die Atmosphäre. Wenn der Wald nachwächst, wird er nach weiteren 50 Jahren etwa die gleiche Menge an Kohlendioxid abgebaut haben, die er beim Abholzen und Verbrennen zur Energiegewinnung freigesetzt hat. Bis dahin befindet sich mehr Kohlendioxid in der Atmosphäre, als wenn der Wald nicht verbrannt worden wäre, was den Klimawandel beschleunigt.

Aber es kommt noch schlimmer: Wäre der Wald nicht abgeholzt worden, wäre er weiter gewachsen und hätte der Atmosphäre zusätzlichen Kohlenstoff entzogen. Verglichen mit der Möglichkeit, den Wald wachsen zu lassen, würde das Abholzen des Waldes für Bioenergie die Kohlendioxidemissionen erhöhen und die globale Erwärmung mindestens ein halbes Jahrhundert lang verschlimmern – eine Zeit, die wir nicht brauchen, um Netto-Null-Emissionen zu erreichen und die schlimmsten Folgen des Klimawandels zu vermeiden.

Was aber, wenn durch die Verwendung von Holz zur Stromerzeugung der Einsatz fossiler Brennstoffe verringert wird? Würden dann nicht die gesamten Kohlendioxidemissionen sinken? Das hängt davon ab, wie viel Kohlendioxid von Holz im Verhältnis zu dem zu ersetzenden Brennstoff emittiert wird. Um festzustellen, ob Bioenergie aus Holz den Klimawandel verlangsamen kann, müssen wir also eine Reihe von Fragen beantworten:

Wie viel Kohlendioxid gelangt durch die Verbrennung von Holz zur Energiegewinnung in die Atmosphäre?

Bei der Verbrennung von Holz zur Stromerzeugung wird pro erzeugter Kilowattstunde mehr Kohlendioxid freigesetzt als bei fossilen Brennstoffen – sogar bei Kohle, dem kohlenstoffintensivsten fossilen Brennstoff. Obwohl Holz und Kohle etwa die gleiche Menge an Kohlenstoff pro Einheit Primärenergie – der Rohenergie im Brennstoff – enthalten (EPA 2018), verbrennt Holz weniger effizient, unter anderem weil es mehr Wasser enthält als Kohle. Je höher der Wassergehalt, desto größer ist der Anteil der Verbrennungsenergie, der in die Verdampfung des Wassers und in den Schornstein fließt, anstatt die Wärme zu erzeugen, die für die Herstellung des Dampfes benötigt wird, der die Turbinen und Generatoren antreibt (Dzurenda und Banski 2017, FAO 2015).

Auch die Kohlendioxidemissionen aus der Holzlieferkette sind höher als die von Kohle. Holz muss geerntet, zu einer Mühle transportiert, getrocknet, zu Hackschnitzeln oder Pellets verarbeitet und zu einem Kraftwerk transportiert werden (Abbildung 1). Bei diesen Vorgängen wird Kohlendioxid durch mit fossilen Brennstoffen betriebene Fahrzeuge und Maschinen sowie durch die Verbrennung von Holz oder fossilen Brennstoffen zur Reduzierung des Wassergehalts von Hackschnitzeln und Pellets von etwa 50 Prozent bei Rohholz auf etwa 10 Prozent bei getrockneten Pellets freigesetzt. Etwa 27 Prozent der geernteten Biomasse gehen in der Lieferkette für Holzpellets verloren, wovon der größte Anteil – 18 Prozent – durch die Verbrennung eines Teils der Biomasse zur Wärmeerzeugung für die Trocknung der Pellets entsteht (Röder et al. 2015). Im Gegensatz dazu trägt die Kohleverarbeitung nur etwa 11 Prozent zu den Emissionen bei (Sterman et al. 2018a).

Noch schlimmer ist die Situation, wenn Holz andere fossile Brennstoffe verdrängt: Holz setzt pro Joule Primärenergie etwa 25 Prozent mehr Kohlendioxid frei als Heizöl und etwa 75 Prozent mehr Kohlendioxid als fossiles (sogenanntes “natürliches”) Gas (EPA 2018). Bioenergie aus Holz emittiert daher mehr Kohlendioxid pro erzeugter Kilowattstunde als alle fossilen Brennstoffe, einschließlich Kohle (PFPI 2011), und verursacht eine “Kohlenstoffschuld” – einen unmittelbaren Anstieg des Kohlendioxids in der Atmosphäre, der den Klimawandel jedes Jahr verschlimmert, es sei denn, diese Kohlenstoffschuld wird später durch das Nachwachsen der Wälder zurückgezahlt.

Abbildung 1. Lebenszyklusemissionen von Bioenergie aus Holz. In jeder Phase der Lieferkette wird der Atmosphäre CO2 zugeführt, vom Fällen der Bäume über den Transport, die Verarbeitung des Holzes zu Hackschnitzeln oder Pellets, den Transport zu einem Kraftwerk und die Verbrennung. Das CO2 wird erst später entfernt, und auch nur dann, wenn das geerntete Land nachwächst. Bildnachweis, von links nach rechts: Kraftwerk, mit freundlicher Genehmigung von Paul Glazzard, Creative Commons Attribution-ShareAlike 2.0 Lizenz. Transport: Handymax-Schüttgutfrachter, mit freundlicher Genehmigung von Nsandel/Wikimedia/Public Domain. Bilder von Pelletierwerk, Lkw-Transport und Wald mit freundlicher Genehmigung der Dogwood Alliance.

Werden die für Bioenergie geernteten Wälder wieder nachwachsen? Wenn ja, wie lange wird dies dauern?

Die Holzbioenergieindustrie behauptet, nachhaltige Forstwirtschaft zu betreiben und kohlenstoffneutral zu sein (z. B. Drax 2021, Enviva 2021). Die wichtigste Behauptung ist, dass Bioenergie aus Holz kohlenstoffneutral ist, weil die geernteten Wälder wieder nachwachsen und den Kohlenstoff, den sie bei der Verbrennung in die Atmosphäre abgeben, entfernen (Tabelle 1). Das Nachwachsen ist jedoch ungewiss, und das Nachwachsen braucht Zeit.

Nachwachsen ist ungewiss: Für Bioenergie geerntetes Land kann in Weideland, Ackerland oder Bauland umgewandelt werden, was ein Nachwachsen verhindert. Das Kohlendioxid, das bei der Verbrennung der Bäume freigesetzt wird, wird dann nie wieder durch das Nachwachsen des Waldes auf diesem Land aufgenommen. Selbst wenn das abgeholzte Land wieder nachwachsen darf, können die Bäume erneut geerntet werden, legal oder illegal. Das bei jeder Umwälzung freigesetzte Kohlendioxid gelangt wieder in die Atmosphäre, wo es den Klimawandel verschärft.

Selbst wenn der sich erholende Wald in irgendeiner Weise vor künftigen Ernten geschützt ist, sind die Bäume Risiken durch Waldbrände, Insekten, Krankheiten, extreme Wetterbedingungen und Dürre ausgesetzt, die mit der Erwärmung des Klimas zunehmen (Brecka et al. 2018; Xu et al. 2019, Boulton, Lenton und Boers 2022). Diese Faktoren verlangsamen oder verhindern die Entfernung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre durch Wälder und können sogar dazu führen, dass Wälder von Kohlenstoffsenken zu Kohlenstoffquellen werden (Gatti et al. 2021). Diese zunehmenden Risiken für das Nachwachsen der Wälder würden den künftigen Abbau des durch die Holzverbrennung freigesetzten Kohlendioxids einschränken und den Klimawandel dauerhaft verschärfen.

Wiederaufforstung braucht Zeit: Selbst wenn Landumwandlung, wiederholte Ernten, Feuer, Dürre, Krankheiten und andere negative Ereignisse ausbleiben, braucht das Nachwachsen Zeit. Die Zeit, die das Nachwachsen benötigt, um das bei der Verbrennung von Holz zur Energiegewinnung freigesetzte Kohlendioxid zu beseitigen, wird als “Amortisationszeit der Kohlenstoffschuld” bezeichnet.

Wachsen die Wälder, die für Bioenergie geerntet werden, jetzt und binden sie Kohlendioxid?

Die US-Bioenergieindustrie nutzt die Tatsache, dass viele Wälder in den USA heute wachsen, um zu behaupten, dass Bioenergie aus Holz kohlenstoffneutral ist. So behauptet Enviva, der größte US-Pellethersteller mit mehreren Werken im Südosten der Vereinigten Staaten, fälschlicherweise, dass “… der anhaltende Kohlenstoffzuwachs der Wälder in der gesamten Landschaft … bedeutet, dass Produkte aus dem Südosten der USA, einschließlich Holzbioenergie, keine Kohlenstoffemissionen in die Atmosphäre abgeben. Wenn also Holzpellets aus dieser Region zur Energieerzeugung verwendet werden, können wir die Stack-Emissionen auf Null setzen.” (Enviva, nd; siehe Tabelle 1).

Es stimmt, dass die Wälder im Südosten der USA heute als Kohlenstoffsenken fungieren, weil sie intensiv bewirtschaftet werden und sich von früheren Ernten erholen. Aber diese und andere Kohlenstoffsenken in Wäldern werden bereits in den nationalen Verzeichnissen der Treibhausgasemissionen berücksichtigt, die im Rahmen der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen vorgeschrieben sind, die die Regeln für die Anrechnung von Treibhausgasen im Rahmen internationaler Vereinbarungen festlegt (z. B. UNFCCC 2014). Es kommt also darauf an, was mit den Emissionen am Rande geschieht, d. h. die zusätzlichen Auswirkungen der Abholzung von Wäldern für Bioenergie im Vergleich dazu, dass diese Wälder weiter wachsen und als Kohlenstoffsenken dienen. Typische Umtriebszeiten für Wirtschaftswälder sind viel kürzer als die Zeit, die sie benötigen, um ihre Reife und maximale Kohlenstoffspeicherung zu erreichen (Moomaw, Masino, und Faison 2019, Sohngen und Brown 2011, US Forest Service 2014). Je jünger der Wald ist und je schneller er wächst, wenn er für Bioenergie geerntet wird, desto mehr geht die künftige Kohlenstoffspeicherung verloren.

Eine dynamische Lebenszyklusbewertung von Bioenergie aus Holz

Um die Auswirkungen der Bioenergie aus Holz auf die Kohlendioxidemissionen zu bestimmen, haben wir ein Modell für die dynamische Lebenszyklusbewertung von Bioenergie aus Holz entwickelt (Sterman et al. 2018a; Sterman et al. 2018b). Das Modell umfasst die Kohlendioxidemissionen aus der Bioenergie, die Kohlendioxidaufnahme durch Nachwuchs und die Kohlendioxidemissionen, die vermieden werden, wenn Holz fossile Brennstoffe ersetzt. Die Emissionen der Lieferkette sowohl für Holz als auch für fossile Brennstoffe werden einbezogen. Die Modellparameter wurden auf der Grundlage von Daten über das Nachwachsen von Wäldern in einer Vielzahl von Wäldern im Süden und Osten der USA geschätzt, Regionen, die zunehmend Holz für Pellets liefern, von denen ein Großteil nach Europa und in das Vereinigte Königreich exportiert wird.

Abbildung 2. Auswirkungen der Holzernte für Bioenergie im Jahr 2025 in einem 50 Jahre alten Eichen-Hickory-Wald im Süden der USA. Oben: Veränderung des Kohlenstoffs auf den abgeernteten Flächen (Tonnen C pro Hektar). Braun: Kohlenstoff in Böden und toter organischer Substanz; Grün: Kohlenstoff in lebender Biomasse. Gestrichelte Linie: Gesamtkohlenstoffbestand (lebende Biomasse und Böden), wenn der Wald im Jahr 2025 nicht abgeholzt worden wäre. Der Wald wäre weiter gewachsen und hätte der Atmosphäre Kohlenstoff entzogen, wäre er nicht für Bioenergie abgeholzt worden. Die Differenz zwischen der gestrichelten Linie ohne Ernte und dem oberen Ende des grünen Bandes ist der Kohlenstoff, der durch die Ernte in die Atmosphäre gelangt. Unten: Veränderung des atmosphärischen CO2-Ausstoßes durch die Ernte und Verbrennung des Holzes. Durchgehende Linie: Holz verdrängt eine kohlenstofffreie Energiequelle. Gepunktete Linie: Holz verdrängt Kohle. Skala: Der anfängliche Anstieg des CO2 in der Atmosphäre, wenn Holz eine kohlenstofffreie Energiequelle ersetzt, ist auf 100 % normiert. Der anfängliche Anstieg der CO2-Emissionen in der Atmosphäre, wenn Holz die Kohle ersetzt, ist aufgrund der durch die Verringerung der Kohlenutzung vermiedenen Emissionen etwa 50 % geringer.

Abbildung 2 (oben) zeigt die Auswirkungen von für Bioenergie geerntetem Holz aus einem Eichen-Hickory-Wald, dem “vielleicht größten Laubwaldtyp des östlichen Nordamerikas” (Dick 2016). Die Simulationsparameter wurden für Eichen-Hickory-Wälder im Süden der USA geschätzt, die zu den Wäldern gehören, die für die Lieferung von Holzpellets für Bioenergie verwendet werden, einschließlich der Exporte in das Vereinigte Königreich (Buchholz & Gunn 2015; Sterman et al. 2018a 2018b berichten über Ergebnisse für andere Wälder im Süden und Osten der USA). Die meisten Wälder in den Vereinigten Staaten wurden bereits mehrfach abgeholzt. Wir gehen davon aus, dass die letzte Ernte vor 50 Jahren stattgefunden hat. Um die dynamischen Auswirkungen der Bioenergienutzung aus Holz zu bewerten, werden in Abbildung 2 die Auswirkungen einer einzigen Ernte im Jahr 2025 dargestellt, wobei die Kohlenstoffvorräte in der Biomasse und im Boden sowie die daraus resultierende Änderung der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre gezeigt werden. Wir betrachten zwei Szenarien:

  • Das geerntete Holz wird zur Erzeugung von Strom genutzt, der eine entsprechende Menge an Energie aus Kohle, dem kohlenstoffintensivsten fossilen Brennstoff, ersetzt.
  • Das geerntete Holz wird zur Erzeugung von Strom genutzt, der eine entsprechende Menge an Energie aus kohlenstofffreien Quellen (z. B. Wind und Sonne) ersetzt.

Das obere Feld von Abbildung 2 zeigt den Kohlenstoffbestand auf den für Bioenergie geernteten Flächen (Tonnen Kohlenstoff pro Hektar), einschließlich des Kohlenstoffs in der lebenden Biomasse, im Boden und in totem organischem Material. Die Ernte und Verbrennung von Holz zur Energiegewinnung verringert unmittelbar den Kohlenstoffbestand in der lebenden Biomasse auf dem Land und erhöht das atmosphärische Kohlendioxid. Auch der Kohlenstoffbestand in toter Biomasse und Böden beginnt zu sinken: Die Holzernte verringert den Kohlenstofffluss von der lebenden Biomasse in die Böden, während die heterotrophe Atmung durch Bakterien, Pilze und andere Organismen den Kohlenstoff in der toten Biomasse und den Böden weiterhin in die Atmosphäre freisetzt. Nach der Ernte beginnt sich der Wald zu erholen. Der Bodenkohlenstoff nimmt jedoch noch einige Zeit weiter ab, bis der Fluss des Kohlenstoffs, der von der lebenden Biomasse in den Boden übertragen wird, den Fluss des Kohlenstoffs übersteigt, der durch heterotrophe Atmung aus dem Boden in die Atmosphäre abgegeben wird.

Die Simulation geht davon aus, dass das Land 50 Jahre nach der letzten Umtriebszeit geerntet wird. Der Wald befindet sich zu diesem Zeitpunkt noch in der Erholungsphase. Die gestrichelte Linie im oberen Feld von Abbildung 2 zeigt, dass der Gesamtkohlenstoffbestand auf diesem Land bis zum Jahr 2200 (und darüber hinaus) weiter gewachsen wäre, wenn die Ernte für Bioenergie nicht erfolgt wäre. Der Unterschied zwischen dem Fall ohne Ernte und dem Fall mit Ernte ist die Menge an Kohlenstoff, die durch die Bioenergieernte in die Atmosphäre gelangt. Durch die Bioenergieernte wird nicht nur der entnommene und verbrannte Kohlenstoff in die Atmosphäre abgegeben, sondern auch das zusätzliche Wachstum verhindert, das ohne die Ernte des Waldes stattgefunden hätte.

Das untere Feld von Abbildung 2 zeigt die Veränderung der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre für die beiden oben genannten Szenarien. Die Abbildung zeigt die Entwicklung des atmosphärischen Kohlendioxids im Vergleich zum Szenario ohne Holzeinschlag, skaliert im Verhältnis zum Ausmaß der anfänglichen Veränderung des Kohlendioxids, wenn das Holz kohlenstofffreie Energien wie Wind und Sonne ersetzt (die absolute Veränderung des atmosphärischen Kohlendioxids hängt von der Menge des geernteten und verbrannten Holzes ab). Das Fällen und Verbrennen von Bäumen zur Gewinnung von Bioenergie erhöht sofort die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre. Der sprunghafte Anstieg des atmosphärischen Kohlendioxids, wenn Holz anstelle von Kohle verbrannt wird, ist etwa halb so groß wie wenn Holz anstelle von kohlenstofffreier Energie verbrannt wird. Die Auswirkungen der Verdrängung anderer fossiler Brennstoffe wie Heizöl oder fossiles (“natürliches”) Gas liegen zwischen dem Kohle- und dem kohlenstofffreien Szenario, da diese Brennstoffe weniger Kohlendioxid pro Kilowattstunde ausstoßen als Kohle, aber natürlich mehr als Wind- oder Sonnenenergie.

In beiden Fällen steigt das atmosphärische Kohlendioxid bis etwa 2040, also 15 Jahre nach der angenommenen Ernte im Jahr 2025, weiter an. Obwohl die geernteten Flächen sofort wieder nachwachsen, haben Setzlinge und Jungpflanzen eine viel kleinere Blattfläche für die Photosynthese und speichern Kohlenstoff langsamer als ältere Bäume. Folglich ist der durch das Nachwachsen gebundene Kohlenstoff zunächst geringer als der Kohlenstoff, den der Wald gespeichert hätte, wenn er nicht geerntet worden wäre.

Ungefähr ab dem Jahr 2040 beginnt das überschüssige Kohlendioxid in der Atmosphäre, das durch die Ernte und die Verbrennung des Holzes entsteht, zu sinken, da das Nachwachsen des Holzes die Zunahme des Kohlenstoffs im Falle des Nicht-Erntens übersteigt. Das atmosphärische Kohlendioxid bleibt jedoch bis weit über das Jahr 2100 hinaus über dem Niveau, das es ohne die Ernte gehabt hätte. Selbst wenn Holz die Kohle verdrängt, wird das überschüssige Kohlendioxid erst nach dem Jahr 2140 durch das Nachwachsen der Wälder wieder aufgenommen: Die Amortisationszeit der Kohlenstoffschuld beträgt in diesem Szenario etwa 115 Jahre. Wenn das Holz die kohlenstofffreie Energie verdrängt, bleibt das atmosphärische Kohlendioxid weit über das Jahr 2200 hinaus über dem Ausgangsniveau.

Die Simulation zeigt die Auswirkungen der Abholzung eines Waldbestandes und der Nutzung des Holzes für Bioenergie. Die Bioenergie-Industrie behauptet, sie praktiziere eine so genannte “nachhaltige” Forstwirtschaft, d. h. sie vermeidet Kahlschläge, nimmt nur Reste aus der Holzernte oder durchforstet Wälder, indem sie nur kleine oder kranke Bäume entnimmt. Umweltgruppen haben jedoch die Ernte großer Bäume und Kahlschläge durch die Industrie dokumentiert (Norton et al. 2019; Stashwick et al. 2019; Stashwick et al. 2017). Um dieses Problem anzugehen, haben wir auch die Auswirkungen einer Durchforstung simuliert, bei der nur 25 Prozent der lebenden Biomasse aus dem geernteten Wald entfernt werden (Sterman et al. 2018a 2018b). In allen untersuchten Wäldern verkürzt die Durchforstung die Amortisationszeiten der Kohlenstoffschulden etwas. In dem in Abbildung 2 gezeigten Szenario beispielsweise wird durch die Durchforstung das Jahr der Rückzahlung der Kohlenstoffschuld von 2140 auf 2115 verkürzt – immer noch zu spät.

Die Simulationen begünstigen die Bioenergie aus Holz. Wir gehen davon aus, dass das Land bewaldet bleibt, dass der Wald ohne weitere Ernte nachwächst und dass er keine Verluste durch Waldbrände, Krankheiten, Insekten, extreme Wetterbedingungen oder andere Bedrohungen für das Nachwachsen erleidet. Wir berücksichtigen keine zusätzlichen Kohlenstoffverluste aus den Böden aufgrund der durch die Ernte verursachten Störung. Wir berücksichtigen keine nicht-klimabedingten Schäden, die durch die Holzernte und die Bioenergieerzeugung entstehen, wie z. B. die Fragmentierung von Lebensräumen, den Verlust der biologischen Vielfalt und die gesundheitlichen Auswirkungen der Belastung durch Partikel und andere Schadstoffe aus der Holzverarbeitung und den Kraftwerken.

Um die Auswirkungen der Bioenergie aus Holz zu verfolgen, zeigt die Simulation die Auswirkungen der Ernte und Verbrennung von Holz zur Energiegewinnung in einem einzigen Jahr. Doch die Bioenergie-Industrie wächst rasant, angekurbelt durch die falsche Behauptung, Holz sei kohlenstoffneutral, und die daraus resultierenden Subventionen in vielen Ländern. Die Internationale Energieagentur (IEA) berichtet, dass die Primärenergie aus Biomasse für die Stromerzeugung zwischen 1990 und 2018 mit einer durchschnittlichen Rate von mehr als 6 Prozent pro Jahr gewachsen ist (IEA 2020). Das “Net-Zero by 2050”-Szenario der IEA geht davon aus, dass die moderne Bioenergie – zu der auch Holz gehört – bis 2050 um mehr als das Vierfache wachsen wird (IEA 2021b).

Was passiert mit dem atmosphärischen Kohlendioxid im realistischen Fall einer wachsenden Bioenergienutzung aus Holz? Jedes Jahr würden die Kohlendioxidemissionen aus dem Holzeinschlag und der Holzverbrennung den Kohlendioxidabbau durch das Nachwachsen übersteigen, wodurch die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre kontinuierlich ansteigen würde, so wie eine Badewanne, die schneller gefüllt wird, als sie abfließt, den Wasserstand in der Wanne kontinuierlich erhöht (bis sie überläuft und Ihr Haus beschädigt).

Die Situation ist vergleichbar mit einer Regierung, die ein ständig wachsendes Haushaltsdefizit hat. Die ausstehende Verschuldung steigt jedes Jahr, selbst wenn die Regierung alle von ihr ausgegebenen Anleihen bei Fälligkeit vollständig zurückzahlt. In gleicher Weise wird durch die zunehmende Nutzung von Bioenergie aus Holz der Atmosphäre jedes Jahr mehr Kohlendioxid zugeführt, was die ausstehende Kohlenstoffschuld erhöht, selbst wenn die Wälder nachhaltig bewirtschaftet werden und sich die geernteten Flächen schließlich so weit erholen, dass die bei der Gewinnung und Verbrennung des Holzes entstandene Kohlenstoffschuld vollständig zurückgezahlt werden kann.

Mögliche Kohlenstoffneutralität ist keine Klimaneutralität

Selbst im günstigsten Fall, wenn Holz die Kohle verdrängt, wird das überschüssige Kohlendioxid, das von Holz emittiert wird, erst in vielen Jahrzehnten oder noch länger durch das Nachwachsen der Wälder beseitigt, wenn die geernteten Wälder heute noch wachsen – was bei den meisten der Fall ist – und noch viel länger, wenn Holz andere fossile Brennstoffe verdrängt. Zu diesem Zeitpunkt kann man sagen, dass die Bioenergie aus Holz kohlenstoffneutral geworden ist. Bis dahin erhöht die Bioenergie aus Holz den Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre über das Niveau, das er sonst hätte, was die globale Erwärmung beschleunigt.

Doch werden die Auswirkungen dieser zusätzlichen Erwärmung auf das Klima rückgängig gemacht, wenn das überschüssige Kohlendioxid durch das Nachwachsen der Bäume beseitigt wird? Ist eine eventuelle Kohlenstoffneutralität gleichbedeutend mit Klimaneutralität?

Die Antwort lautet “Nein”.

Selbst ein vorübergehend erhöhter Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre verursacht irreversible Klimaschäden (IPCC 2022; Solomon et al. 2009). Das überschüssige Kohlendioxid aus der Bioenergie aus Holz erwärmt das Klima unmittelbar nach dem Eintritt in die Atmosphäre. Die durch diese zusätzliche Erwärmung verursachten Schäden werden auch dann nicht rückgängig gemacht, wenn die Kohlenstoffschuld aus Holzenergie schließlich zurückgezahlt wird: Die Eisschilde Grönlands und der Antarktis schmelzen schneller, der Meeresspiegel steigt höher, Waldbrände werden wahrscheinlicher, der Permafrost taut schneller auf, und Stürme werden stärker, als wenn das Holz nicht verbrannt worden wäre. Eine eventuelle vollständige Wiederaufforstung wird das verlorene Eis nicht ersetzen, den Meeresspiegel nicht senken, die Klimakatastrophe nicht ungeschehen machen, den Kohlenstoff nicht wieder in den Permafrost einlagern und die durch Überschwemmungen oder Waldbrände verlorenen Häuser nicht zurückbringen. Die übermäßige Erwärmung durch Bioenergie aus Holz erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass verschiedene Kipp-Punkte des Klimas überschritten werden, die zu einem außer Kontrolle geratenen Klimawandel führen könnten: “Emissionspfade, die über 1,5 °C hinausgehen, haben ein größeres Risiko, ‘Kipp-Punkte’ zu überschreiten, Schwellenwerte, jenseits derer bestimmte Auswirkungen nicht mehr vermieden werden können, selbst wenn die Temperaturen später wieder gesenkt werden” (IPCC 2018, S. 283). Kohlenstoffneutralität ist keine Klimaneutralität.

Warum ist das wichtig? Wir haben die globale durchschnittliche Oberflächentemperatur bereits um 1,1 Grad Celsius (2 Grad Fahrenheit) über das vorindustrielle Niveau angehoben, und der Großteil der Menschheit leidet bereits unter den Auswirkungen (Callaghan et al. 2021, IPCC 2022). Die Folgen einer Erwärmung um mehr als 2 Grad Celsius werden voraussichtlich verheerend sein. Der Meeresspiegel könnte bis zum Ende dieses Jahrhunderts um weit mehr als einen Meter ansteigen und Millionen von Menschen an den Küsten Überschwemmungen aussetzen (Kulp & Strauss 2019). Mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung würde tödlichen Hitzewellen ausgesetzt sein (Mora et al. 2017). Die Erträge von Nutzpflanzen wie Weizen, Mais, Reis und Soja würden sinken, obwohl die Vereinten Nationen davon ausgehen, dass die Weltbevölkerung um Milliarden wachsen wird (Zhao et al. 2017, Vereinte Nationen 2019). Dürren, Waldbrände und starke Stürme werden häufiger und extremer werden (IPCC 2018). Die Erwärmung könnte die Erde über verschiedene Kipppunkte hinausschieben, die zu irreversiblen Schäden führen könnten (IPCC 2018). Diese Auswirkungen würden Hunger, wirtschaftliche Störungen, Massenmigration, Bürgerkriege und Kriege verstärken (Burke et al. 2015; Hsiang & Burke 2014; Koubi 2019; Levy 2019). Wissenschaftler und fast alle Nationen der Erde sind sich daher einig, dass die globalen Treibhausgasemissionen so tief und schnell wie möglich sinken müssen, um bis etwa Mitte des Jahrhunderts netto null zu erreichen.

Die Bioenergie aus Holz bewegt die Welt in die falsche Richtung.

Auswirkungen auf die Politik

Was kann getan werden? Erstens muss die Politik aufhören, Bioenergie aus Holz als kohlenstoffneutral zu behandeln. Diese Politik erlaubt es Kraftwerken und Staaten, das Kohlendioxid, das sie durch die Verbrennung von Holz ausstoßen, zu ignorieren, in der falschen Annahme, dass diese Emissionen schnell durch Waldwachstum an anderer Stelle ausgeglichen werden, was zu einem “kritischen Fehler in der Klimabilanz” führt (Searchinger, et al. 2009). Das von Holz emittierte Kohlendioxid sollte auf die gleiche Weise angerechnet werden wie die Emissionen anderer Brennstoffe: vollständig, am Ort der Verbrennung.

Zweitens muss die Subventionierung von Bioenergie aus Holz beendet werden. Die Subventionierung von Holzbioenergie bedeutet, dass die Steuerzahler die Pellet- und Stromerzeuger dafür bezahlen, den Klimawandel zu verschlimmern.

Drittens: Die Tatsache, dass Bioenergie aus Holz schlechter ist als Kohle, rechtfertigt in keiner Weise die weitere Nutzung von Kohle oder anderen fossilen Brennstoffen. Um die schlimmsten Folgen des Klimawandels zu vermeiden, müssen wir nicht nur den größten Teil des verbleibenden fossilen Kohlenstoffs im Boden belassen, sondern auch den größten Teil des Kohlenstoffs in unseren Wäldern auf dem Land halten.

Die gute Nachricht ist, dass bestehende Technologien wie Energieeffizienz und die Nutzung erneuerbarer Energien wie Sonne, Wind und Erdwärme den Bedarf der Menschen an Komfort, Licht, Mobilität, Kommunikation und anderen Zwecken decken können. Die Kosten für diese Technologien sinken rapide und liegen vielerorts bereits unter denen fossiler Brennstoffe (IEA 2021a). Innovationen in den Bereichen saubere Energie, Energiespeicherung, intelligente Netze und andere Technologien erweitern unsere Möglichkeiten, den Energiebedarf aller Menschen zu erschwinglichen Preisen zu decken. Im Gegensatz zur Bioenergie aus Holz ermöglichen diese Technologien den Wäldern, weiter zu wachsen und atmosphärisches Kohlendioxid zu binden. Investitionen in Energieeffizienz und saubere Energie bringen auch zahlreiche positive Nebeneffekte mit sich, darunter eine erhöhte Widerstandsfähigkeit der Gemeinschaft, Arbeitsplätze und eine verbesserte Gesundheit und wirtschaftliches Wohlergehen, insbesondere für Personen und Haushalte mit niedrigem Einkommen (Belesova et al. 2020; Burke et al. 2018; IEA 2021a; IPCC 2018; Pollin et al. 2014; Shindell et al. 2018). Im Gegensatz dazu schädigen Partikelemissionen und andere Schadstoffe aus Holz-Bioenergie die menschliche Gesundheit (Allergy & Asthma Network et al. 2016).

Um die globale Erwärmung unter 2 Grad Celsius zu halten, müssen die Netto-Treibhausgasemissionen bis etwa zur Mitte des Jahrhunderts, also in weniger als 30 Jahren, auf Null sinken. Bioenergie aus Holz erhöht die Treibhausgasemissionen und verschlimmert den Klimawandel in diesen kritischen Jahren und darüber hinaus, selbst wenn das Holz die Kohle ersetzt. Es gibt wirksamere Möglichkeiten, die Treibhausgasemissionen zu senken und die Bedürfnisse der Menschen zu befriedigen, und sie sind jetzt erschwinglich. Die Beendigung von Subventionen und politischen Maßnahmen zur Förderung der Holzbioenergie wird die Emissionen reduzieren und es den Wäldern ermöglichen, weiter zu wachsen und ihre wichtige Rolle als Kohlenstoffsenken zu bewahren, die den Klimawandel abmildern.


Quellen/Original/Links:
https://thebulletin.org/premium/2022-05/does-wood-bioenergy-help-or-harm-the-climate/

Übersetzung:
https://www.deepl.com/de

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