Biomasse gilt als erneuerbare Energiequelle, dennoch ist sie umstrittener als viele denken. Während Biomasse in der Schweiz etwa 5% der Energieversorgung deckt, liegt ihr Wirkungsgrad bei nur 0,5 bis 1 Prozent. Im Gegensatz dazu versprechen Solar- und Windenergie deutlich höhere Effizienz. Was ist Biomasse genau, und warum spaltet diese grüne Energie die Gemüter? Wir beleuchten die Vorteile der Biomasse-Energie, aber auch die versteckten Probleme: von der Konkurrenz um Anbauflächen bis zu Umweltrisiken, die bei massivem Ausbau entstehen.

Was ist Biomasse und wie funktioniert die Energiegewinnung

Definition: Biomasse als Energiequelle

Organische Materialien, die sich zur Energiegewinnung eignen, werden als Biomasse bezeichnet. Gemäß der EU-Definition umfasst Biomasse den biologisch abbaubaren Bestandteil von Erzeugnissen, Reststoffen oder Abfällen aus Land- und Forstwirtschaft, Fischerei und Aquakultur. Dazu zählen Holzreste, Pflanzen, Treib- oder Schwemmgut aus Gewässern und biologische Abfälle. Die Besonderheit: Biomasse speichert Sonnenenergie in Form chemischer Energie und steht damit unabhängig von Wetter und Tageszeit zur Verfügung.

Trockene und feuchte Biomasse

Bei der Energiegewinnung unterscheiden Fachleute zwischen holzartiger, trockener Biomasse und wenig verholzter, nasser Biomasse. Trockene Biomasse umfasst Waldholz, Feldgehölze, Altholz sowie feste Abfälle aus Industrie, Gewerbe und Haushalten. Feuchte Biomasse hingegen besteht aus Hofdünger wie Gülle und Mist, Ernterückständen sowie biogenen Abfällen aus der Lebensmittelindustrie, Gastronomie und Haushalten. Je nach Art und Zusammensetzung eignen sich unterschiedliche Umwandlungstechnologien: Trockene, verholzte Biomasse wird über thermische Prozesse wie Verbrennung oder Vergasung verwertet, während feuchte Biomasse eher über bio-chemische Umwandlungspfade wie Vergärung verarbeitet wird.

Biogas-Produktion

Biogas entsteht durch anaerobe Vergärung organischer Stoffe unter Luftabschluss. In landwirtschaftlichen Biogasanlagen kommen tierische Exkremente wie Gülle und Festmist sowie Energiepflanzen als Substrat zum Einsatz. Der beheizte Fermenter bildet das Kernstück der Anlage und muss gas-, wasserdicht sowie lichtundurchlässig sein. Mikroorganismen bauen das organische Material ab und wandeln es zu Roh-Biogas um, das aus 55 bis 60 Prozent Methan, rund 40 Prozent Kohlendioxid und einem geringen Anteil anderer Gase besteht. Nach der Gasaufbereitung, bei der Kohlendioxid und Schwefelwasserstoff technisch abgetrennt werden, entsteht aufbereitetes Biogas mit einem Methangehalt von über 96 Prozent. Dieses kann in Blockheizkraftwerken zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt oder ins Erdgasnetz eingespeist werden.

Biokraftstoffe

Biokraftstoffe werden aus Biomasse erzeugt und kommen für den Betrieb von Verbrennungsmotoren zum Einsatz. Ausgangsstoffe sind nachwachsende Rohstoffe wie Ölpflanzen, Getreide, Zuckerrüben oder Zuckerrohr, Wald- und Restholz sowie tierische Abfälle. Bei Kraftstoffen der ersten Generation wird nur die Frucht für die Kraftstoffproduktion genutzt, während ein Großteil der Pflanze als Futtermittel verwendet wird. Biodiesel entsteht aus Pflanzenölen wie Raps-, Palm- oder Sojaöl durch eine chemische Reaktion mit Alkohol. Bioethanol wird aus stärkehaltigen Pflanzen wie Zuckerrüben, Getreide oder Zuckerrohr gewonnen. Kraftstoffe der zweiten Generation nutzen fast die vollständige Pflanze einschließlich schwer aufschließbarer Cellulose.

Feste Biomasse: Holz und Pellets

Holz in verschiedenen Formen dient als Brennstoff für Biomasseheizungen. Pellets werden größtenteils aus Sägemehl und Hobelspänen hergestellt, die als Nebenprodukte der Sägewerksindustrie anfallen. Beim Holzeinschnitt entstehen 60 Prozent Schnittholz und 40 Prozent pelletierfähige Sägenebenprodukte. Ein Kilogramm Pellets hat einen Heizwert von etwa 5 kWh, was einem Energiegehalt von rund einem halben Liter Heizöl entspricht. Hackschnitzel entstehen durch das Hacken von Produktionsresten bis hin zu ganzen Bäumen. Bei der Verbrennung von Holz wird nur so viel CO₂ freigesetzt, wie die Pflanzen zuvor aus der Luft gebunden haben. Allerdings trifft die CO₂-Neutralität nur zu, wenn höchstens so viel Holz entnommen wird, wie im gleichen Zeitraum nachwächst.

Vorteile der Biomasse-Energie

Vielseitige Einsatzmöglichkeiten

Die Biomasse-Energie zeichnet sich durch ihre Flexibilität aus. Aus organischen Materialien lassen sich Strom, Wärme und Treibstoff produzieren. Die Technologien sind technisch erprobt und wirtschaftlich etabliert. Ob als fester Brennstoff, Biokraftstoff oder Biogas: Biomasse kann sektorübergreifend in Strom-, Wärme- und Verkehrsanwendungen genutzt werden.

Für die Stromerzeugung kommen Biomasse-Kraftwerke zum Einsatz, in denen Altholz und Industrierestholz verbrannt werden. Bei der Wärmeerzeugung reicht das Spektrum von Kaminöfen und Pelletheizungen in Privathaushalten bis zu Dampferzeugern in Industrie und Gewerbe. Biogasanlagen oder Holzheizwerke versorgen Dörfer und Städte mit Nahwärme. In der Schweiz werden rund 9% des Endenergieverbrauchs mit Biomasse gedeckt, hauptsächlich durch Holzenergie zur Wärmeerzeugung. Bei der erneuerbaren Wärme lag der Bioenergieanteil 2024 bei 81%.

CO2-Neutralität bei nachhaltiger Nutzung

Bei der Nutzung von Biomasse wird nur so viel Kohlendioxid freigesetzt, wie die Pflanzen während ihres Wachstums aufgenommen haben. Durch die Nutzung erneuerbarer Energien konnten die CO2-Emissionen 2024 um 256,3 Millionen Tonnen reduziert werden, davon allein rund 72,9 Millionen Tonnen durch die Nutzung von Biomasse.

Eine gute Klimabilanz setzt jedoch voraus, dass Abfall- und Reststoffe genutzt werden, die Transportwege kurz bleiben und die Energie sinnvoll eingesetzt wird. Durch die Nutzung von Abfällen und Reststoffen werden Emissionen aus unkontrollierter Verrottung vermieden. Zusätzlich fallen Emissionen durch Anbau von Energiepflanzen, Einsatz von Düngemitteln, Ernte, Transport und Betrieb der Anlagen an.

Unabhängig von Wetter und Tageszeit

Im Gegensatz zu Solar- und Windenergie kann Biomasse zeitlich flexibel eingesetzt werden. Die Biomasse lässt sich über längere Zeit lagern und bei Bedarf flexibel nutzen, unabhängig von Tageszeit oder Wetter. Biomasse steht auch zur Verfügung, wenn Wind und Sonne keinen Strom liefern. Mit 48,3 TWh lieferte Biomasse 2024 17,1% des erneuerbaren Stroms.

Biomasse sorgt für gesicherte Leistung und unterstützt die Netzstabilität. Im Winter können zuverlässig Spitzenlasten abgedeckt werden. Für die Schweiz ist dies besonders bedeutsam, da Biomasse gezielt dort eingesetzt werden kann, wo es fast keine erneuerbaren Alternativen gibt: industrielle Prozesse mit hohen Temperaturen, die Abdeckung von Spitzenlasten in Fernwärmenetzen oder die Produktion von Winterstrom.

Wirtschaftliche Chancen für ländliche Regionen

Bioenergie stellt eine bedeutende Wertschöpfungsquelle für die Land- und Forstwirtschaft dar. Im Jahr 2019 waren in der Erneuerbaren-Energien-Branche in Deutschland knapp 300.000 Menschen beschäftigt, davon etwa ein Drittel im Bereich Bioenergie. Für viele land- und forstwirtschaftliche Betriebe ist Bioenergie ein maßgebliches Standbein.

Die dezentrale Erzeugung erhöht die regionale Wertschöpfung, da der erzeugte Mehrwert nicht aus der Region abfließt. Die gesamte Wertschöpfungskette kann regional erfolgen: Produktion und Weiterverarbeitung der Rohstoffe, Planung und Errichtung der Anlagen, Betrieb, Wartung und Reparatur. Die eigene Energiegewinnung aus regionalen Rohstoffen ermöglicht Kommunen die Gewährleistung einer nachhaltigen Energieversorgung zu sozialverträglichen Preisen. Biomasse bietet Landwirten ein zusätzliches Einkommen und stärkt die Entwicklung im ländlichen Raum.

Tank oder Teller: Die Konkurrenz um Anbauflächen

Nahrungsmittel versus Energiepflanzen

Landwirtschaftliche Flächen stehen unter Druck. Sowohl der Nahrungsmittelmarkt als auch der Energiemarkt konkurrieren um dieselben Ackerflächen. In Deutschland werden auf rund 17 Millionen Hektar landwirtschaftlicher Nutzfläche verschiedene Kulturen angebaut: 42% der Ackerfläche dienen dem Futtermittelanbau, 33% der direkten menschlichen Ernährung und 17% der energetischen Nutzung. Von den zwölf Millionen Hektar Ackerfläche entfallen etwa zwei Millionen auf nachwachsende Rohstoffe, wobei der Löwenanteil mit 2,5 Millionen Hektar auf Raps entfällt.

Die Intensivierung der Produktion hat Konsequenzen für den Naturschutz. Wenn die Einkommen pro Hektar steigen, wird es für Landwirte attraktiver, Weizen zu produzieren statt an Umweltprogrammen mit Extensivierung teilzunehmen. Stillgelegte Flächen, auf denen sich Flora und Fauna entwickeln konnten, werden wieder bewirtschaftet. Weltweit werden auf etwa 30 Millionen Hektar Energiepflanzen angebaut, was rund zwei Prozent der weltweiten Ackerfläche entspricht.

Globale Auswirkungen auf Lebensmittelpreise

Die Jahre 2007 und 2008 brachten massive Preisanstiege bei Getreide. In Entwicklungsländern stiegen die Verbraucherpreise teilweise um bis zu 40 Prozent, insbesondere bei den Hauptnahrungsmitteln Reis, Mais, Weizen und Sojabohne. Der verstärkte Anbau von Mais als Energiepflanze in den USA wurde als einer der Auslöser für diese Nahrungsmittelpreiskrise angesehen. Mehr als fünf Prozent der globalen Getreideernte werden zur Herstellung von Biokraftstoffen genutzt.

Allerdings waren Börsen-Spekulationen laut Welthungerhilfe, Oxfam und Weltbank hauptverantwortlich für die Preisexplosionen. Die globale Biodieselproduktion verdreifachte sich zwischen 2006 und 2010 nahezu. Ausschlaggebend für die relativ niedrige Zielfestlegung bei EU-Biokraftstoffquoten war die Befürchtung, dass höhere Quoten spürbar auf die Lebensmittelpreise durchschlagen würden.

Verdrängung von Kleinbauern

Der Druck auf landwirtschaftliche Flächen hat die Bodenpreise explodieren lassen. In Bulgarien kostete ein Hektar Ackerland 2005 noch 860 Euro, zehn Jahre später war es mehr als das Fünffache. In den Niederlanden liegen Hektarpreise bei durchschnittlich über 60.000 Euro, Deutschland bei rund 24.000 Euro. Kleine Betriebe können kein Land zukaufen oder die Pacht bezahlen.

Zwischen 2003 und 2014 gab in der EU ein Drittel aller Bauern auf. In manchen Ländern kontrollieren nur 0,5 Prozent der Landnutzer die Hälfte aller Ackerflächen. Kleinbauern ernähren jedoch 70 Prozent der Weltbevölkerung, und das vergleichsweise ressourcenschonend.

Bevölkerungswachstum und steigender Fleischkonsum

Die Weltbevölkerung wird nach aktuellen Prognosen von derzeit 8 Milliarden auf knapp 10 Milliarden Menschen im Jahr 2050 ansteigen. Gleichzeitig führt zunehmender globaler Wohlstand zu steigendem Bedarf an hochwertigen Nahrungsmitteln, insbesondere tierischen Produkten wie Fleisch, Fisch, Milch und Eiern. Infolge dessen nimmt die Konkurrenz um Fläche und Biomasse zu.

Allein 35 Prozent des weltweit angebauten Getreides sind für die Tierhaltung bestimmt, in Deutschland sind es durchschnittlich über 60 Prozent. Die verstärkte Nachfrage nach Fleisch- und Milchprodukten spielt eine bedeutende Rolle bei der Getreidepreisbildung. Flächen, die für den Anbau von Futtermitteln genutzt werden, fehlen für den Anbau von Lebensmitteln.

Versteckte Umweltprobleme der Bioenergie

Der iLUC-Effekt: Indirekte Landnutzungsänderungen

Die Biomasse-Energie verursacht Umweltprobleme, die auf den ersten Blick nicht sichtbar sind. Der iLUC-Effekt beschreibt einen Verdrängungsmechanismus: Wenn Anbauflächen in Europa für Energiepflanzen genutzt werden, müssen Nahrungs- und Futtermittel anderswo produziert werden. Das International Food Policy Research Institute berechnete, dass der zusätzliche Bedarf von 15,1 Millionen Tonnen Biotreibstoff bis 2020 zu einer indirekten Landnutzungsänderung von 4,1 bis 6,9 Millionen Hektar führen würde. In der Praxis werden dafür natürliche Ökosysteme wie Wälder, Savannen und Grasländer vernichtet.

Die Rodung von Vegetation und der Umbruch der Böden setzen gewaltige Mengen Kohlenstoff frei. Studien der EU-Kommission zeigen: Biodiesel aus Pflanzenölen wie Palmöl, Raps und Soja setzt mehr Kohlenstoff frei als fossiler Diesel, wenn indirekte Landnutzungsänderungen berücksichtigt werden. Bei einem iLUC-Faktor von 55 g CO₂ je Megajoule würden die Treibhausgasemissionen von Biodiesel die errechneten Emissionen fossilen Dieselkraftstoffs sogar übersteigen.

Rodung von Wäldern und Verlust von Ökosystemen

Tropische Regenwälder gehören zu den artenreichsten Lebensräumen der Erde. Großflächige Ölpalmen-Monokulturen haben Folgen für die Wirbeltiervielfalt dort. In Polen stieg die Gesamtmenge an Holz-Biomasse zwischen 2005 und 2020 um das 140-fache: von 35.000 Kubikmeter auf fast 5 Millionen. Kraftwerke verbrennen jeden Tag das Äquivalent von mehreren Hektar Wald. Totholz, das für die Artenvielfalt immens wichtig ist, wird aus den Wäldern herausgeholt.

Monokulturen und Biodiversitätsverlust

Forscher schrieben im Fachmagazin PNAS, dass die Ausweitung des Anbaus von Energiepflanzen für die Artenvielfalt genauso schädlich ist wie der Klimawandel selbst. In Deutschland werden auf rund einer Million Hektar Mais für die Biomasse-Produktion angebaut. Feldvögel verzeichneten einen dramatischen Rückgang um etwa 40 Prozent in den letzten 20 Jahren. Grünland gehört in seinen verschiedenen Ausprägungen zu den artenreichsten Biotopen Mitteleuropas und beherbergt 52 Prozent des Artenbestandes. Von 2003 bis 2008 ging bundesweit vier Prozent des Grünlands verloren.

Nitrat-Belastung durch Gärreste

Seit 2004 führte das Erneuerbare-Energien-Gesetz zum intensiven Bau von Biogasanlagen in Norddeutschland. Landwirte bringen Gärreste aus Biogasanlagen zusätzlich zur Gülle auf die Felder aus, was zu massiver Überdüngung führt. Je nach Region werden 30 bis 40 Kilogramm Nitrat pro Hektar ausgewaschen. In vielen Regionen wird der Grenzwert von 50 Milligramm Nitrat pro Liter Grundwasser um ein Vielfaches überschritten. Zu viel Nitrat im Trinkwasser kann bei Kindern Blausucht verursachen und bei Erwachsenen zum Krebsrisiko beitragen. Das Umweltbundesamt warnt vor einer möglichen Erhöhung der Trinkwasserpreise von bis zu 45 Prozent.

Flächeneffizienz und Nachhaltigkeitsanforderungen

Vergleich mit Solar- und Windenergie

Studien zeigen erhebliche Unterschiede bei der Flächeneffizienz verschiedener Energieträger. Pro Hektar Ackerfläche versorgt der Anbau von Mais für Biogasanlagen lediglich sieben Haushalte jährlich mit Strom, während Photovoltaik-Freiflächenanlagen auf gleicher Fläche 230 Haushalte erreichen. Windräder übertreffen beide deutlich: Pro Hektar versiegelter Fläche können 6.000 Haushalte mit Strom versorgt werden.

Bei der Wärmeversorgung zeigt sich ein ähnliches Bild. Abwärme und Strom von Biogasanlagen decken den Bedarf von sieben Haushalten, PV-Anlagen schaffen mithilfe von Wärmepumpen 170 Haushalte pro Hektar, Windräder sogar 4.300. Im Verkehrssektor fährt ein PKW mit Raps-Biodiesel von einem Hektar Fläche 33.000 Kilometer jährlich, mit Biomethan-Antrieb 66.000 Kilometer. Ein Elektroauto mit PV-Strom legt dagegen 4 Millionen Kilometer zurück, eines mit Windstrom sogar 100 Millionen Kilometer.

Das Umweltbundesamt berechnete, dass pro Hektar rund 40-mal mehr Strom durch Photovoltaik-Neuanlagen erzeugt werden kann als beim Maiseinsatz in Biogasanlagen. Für 100 Prozent Strom aus Windkraft und Photovoltaik wird künftig deutlich weniger als die Hälfte jener Fläche benötigt, die derzeit für den Anbau von Energiepflanzen genutzt wird.

EU-Richtlinie RED II

Die Erneuerbare-Energien-Richtlinie 2018/2001 führte zu neuen Vorgaben bei Nachhaltigkeitsanforderungen und Treibhausgaseinsparung für die Stromerzeugung und Biokraftstoffherstellung aus Biomasse. Die EU-Mitgliedstaaten setzten die Vorschriften bis zum 30. Juni 2021 um. In Deutschland traten die nationalen Verordnungen am 8. Dezember 2021 in Kraft und setzen die europäischen Vorgaben eins zu eins um.

Die Treibhausgaseinsparung betrug 2016 durchschnittlich 73 Prozent im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen. Biomasse zählt nach Artikel 29 RED weiterhin uneingeschränkt als erneuerbare Energie, allerdings wurden die Regelungen hinsichtlich Nachhaltigkeitskriterien verschärft.

Zertifizierung und Nachhaltigkeitskriterien

Biomasse muss bestimmte Nachhaltigkeitskriterien erfüllen, darunter ein Mindesteinsparpotential für Treibhausgase, Erhaltung der Biodiversität und Einhaltung von Sozialstandards. Die Zertifizierung erfolgt durch Gesellschaften wie Agrizert, Bureau Veritas, DQS, Intertek oder TÜV. Biomasse darf nicht von Flächen stammen, die nach 2007 durch Rodung oder Drainage von Moorböden erschlossen wurden oder als Grünland mit hoher Biodiversität gelten.

Sinnvolle Nutzung von Abfall und Reststoffen

Die Biogastechnologie nimmt eine zentrale Rolle bei der nachhaltigen Nutzung biogener Abfälle und Reststoffe ein, insbesondere aus Landwirtschaft und Lebensmittelwirtschaft. Durch anaerobe Vergärung lässt sich Biogas erzeugen, während Gärreste als Dünger oder zur Gewinnung von Basischemikalien dienen können. Freiwerdende Flächen könnten künftig für Nahrungsmittelerzeugung oder Biodiversitätsmaßnahmen zur Verfügung stehen.

Fazit

Biomasse bleibt eine zweifelhafte Energiequelle. Unbestreitbar bietet sie Flexibilität und Grundlastfähigkeit, doch die versteckten Kosten wiegen schwer: Flächenkonkurrenz, Preisdruck auf Nahrungsmittel, Biodiversitätsverlust und der iLUC-Effekt machen deutlich, warum diese grüne Energie so umstritten ist.

Beim Vergleich mit Solar- und Windenergie schneidet Biomasse besonders schlecht ab. Pro Hektar liefern Wind- und Solaranlagen ein Vielfaches an Energie.

Unter diesen Umständen macht Biomasse nur bei der Verwertung von Abfällen und Reststoffen Sinn. Setzen Sie bei Neuinvestitionen auf Solar- und Windenergie, nutzen Sie Biomasse gezielt dort, wo echte Alternativen fehlen.

FAQs

Q1. Welche Nachteile hat die Nutzung von Biomasse zur Energiegewinnung? Biomasse verursacht mehrere Probleme: Sie konkurriert mit der Nahrungsmittelproduktion um Anbauflächen, kann zu Preissteigerungen bei Lebensmitteln führen und belastet durch intensive Landwirtschaft die Böden. Zudem entstehen bei der Verbrennung Schadstoffe wie Feinstaub und Stickoxide. Die Flächeneffizienz ist im Vergleich zu Solar- und Windenergie sehr gering – pro Hektar liefern diese Alternativen ein Vielfaches an Energie.

Q2. Was versteht man unter Biomasse als Energiequelle? Biomasse bezeichnet organische Materialien, die zur Energiegewinnung genutzt werden können. Dazu gehören Holzreste, Energiepflanzen, landwirtschaftliche Abfälle wie Gülle und Stroh sowie biogene Abfälle aus Haushalten und Industrie. Die Besonderheit: Biomasse speichert Sonnenenergie in chemischer Form und kann daraus Strom, Wärme oder Treibstoffe erzeugen – unabhängig von Wetter und Tageszeit.

Q3. Wie wirkt sich der Anbau von Energiepflanzen auf die Lebensmittelpreise aus? Der verstärkte Anbau von Energiepflanzen kann die Lebensmittelpreise erhöhen, da landwirtschaftliche Flächen sowohl für Nahrungsmittel als auch für Energie konkurrieren. In den Jahren 2007 und 2008 stiegen die Getreidepreise in Entwicklungsländern teilweise um bis zu 40 Prozent. Mehr als fünf Prozent der globalen Getreideernte werden mittlerweile für Biokraftstoffe verwendet, was den Druck auf die Nahrungsmittelproduktion erhöht.

Q4. Was ist der iLUC-Effekt bei Bioenergie? Der iLUC-Effekt (indirekte Landnutzungsänderung) beschreibt einen Verdrängungsmechanismus: Wenn europäische Anbauflächen für Energiepflanzen genutzt werden, müssen Nahrungs- und Futtermittel anderswo produziert werden. Dafür werden häufig natürliche Ökosysteme wie Wälder und Grasländer gerodet. Die dabei freigesetzten Kohlenstoffmengen können so groß sein, dass Biodiesel mehr CO₂ verursacht als fossiler Diesel.

Q5. Wann ist die Nutzung von Biomasse sinnvoll? Biomasse macht vor allem bei der Verwertung von Abfällen und Reststoffen aus Land- und Forstwirtschaft, Industrie und Haushalten Sinn. In diesen Fällen werden keine zusätzlichen Anbauflächen benötigt und Emissionen aus unkontrollierter Verrottung vermieden. Biomasse sollte gezielt dort eingesetzt werden, wo echte Alternativen fehlen – etwa bei industriellen Hochtemperaturprozessen oder zur Abdeckung von Spitzenlasten in Fernwärmenetzen.