Innovations- und Marktpotential von nachwachsenden Rohstoffen
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Innovations- und Marktpotential von nachwachsenden Rohstoffen vom Anbau bis zur Verarbeitung Armin Vetter, Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, Jena, Deutschland Der Selbstversorgungsgrad der EU im Lebensmittel- und Futterbereich liegt weit über 100 %. Damit gewann der Anbau nachwachsender Rohstoffe als Alternative für die Landwirtschaft zunehmend an Bedeutung. In Deutschland wurde diese Schwelle bereits etwa 1960 erreicht. Mit der erwarteten verstärkten Nutzung der Gentechnik in der Züchtung ist eine weitere Überproduktion zu erwarten. Auf dem Weltmarkt können die Produkte z. T. nur mit erheblichen „Exportsubventionen“ abgesetzt werden. Um die eigenen Märkte zu sichern wurden umgekehrt Zollschranken für Importe errichtet. Die Zielstellung der WTO, den Welthandel weiter zu liberalisieren macht einen Abbau der Zollschranken notwendig. Dies geschieht vor allem im Interesse der europäischen Industrie, hat aber Konsequenzen für die Landwirtschaft in der Europäischen Union. Ziel der Landwirtschaftspolitik innerhalb der EU muss es daher sein, die Agrarüberschüsse zu reduzieren und die Subventionen zu senken. Über eine großflächige, intensive Produktion, ohne Umweltauflagen, wäre eine Produktion von wenigen Getreidearten (Winterweizen, Braugerste, Körnermais) und Raps möglich. Dies hätte aber einen deutlichen Rückgang der in der Landwirtschaft tätigen Bevölkerung zur Folge. Des weiteren muss beachtet werden, dass wir in Europa, im Gegensatz zu Nord- und Südamerika, in einer kleinräumig gegliederten Kulturlandschaft landwirtschaftliche Produktion betreiben. Diese Kulturlandschaft hat mehrere Funktionen gleichzeitig zu erfüllen (Abb. 1). Nutzfunktion - Erhaltung und Schaffung von Arbeitsplätzen im ländlichen Raum - Produktion von Lebensmitteln Schutzfunktion - abiotischer Ressourcenschutz - Grund- und Oberflächenschutz - Kohlendioxidbindung - Sauerstoffproduktion Kulturlandschaft - Acker - Grünland - Wald - Naturschutzflächen Erholungsfunktion - ästhetischer Ressourcenschutz - vielfältig gestaffelte und gegliederte Kulturlandschaft - Bedeutung für Sport, Erholung und Uraub - biotischer Ressourcenschutz - Erhaltung einer vielfältigen Flora und Fauna - teilweiser Konflikt zur Nutzfunktion Abbildung 1: Die Kulturlandschaft und ihre Funktionen Diese Funktionen können von der Gesellschaft unterschiedlich gewichtet werden. So hatte in Kriegs- und Nachkriegszeiten immer die Nutzfunktion das Primat. Gegenwärtig 1 und aller Voraussicht auch in Zukunft haben wir ein Überangebot an Nahrungs- und Futtermitteln in der EU, dass heißt die Nutzfunktion für die Ernährung verliert im Verhältnis zur Schutz- und Erholungsfunktion an Bedeutung. Die Landwirtschaft muss, um ihren Stellenwert in der Bevölkerung zu erhalten somit neben der Produktion von Nahrungsmitteln zu einem Pfleger der Kulturlandschaft werden. Die von der EU beschlossene AGENDA 2000, die nicht als ein starres Regelwerk betrachtet werden darf, trägt in ihrem Agrarteil dem Rechnung. Des weiteren kann sie über die Produktion nachwachsender Rohstoffe einen erheblichen Beitrag zum Erhalt der Kulturlandschaft und zur Lösung territorialer und globaler Umweltprobleme leisten. Die Nutzung der Photosynthese der Pflanzen in Form aus der Atmosphäre entzogenen Kohlendioxids und dessen Einbaus in hochmolekulare Stoffe (Zellulose, Zucker, Stärke, Öle, etc.) sollte daher in Zukunft mit hoher Priorität angesehen werden. Nachwachsende Rohstoffe sind somit als Kontext zwischen Landwirtschaft, Industrie und Umwelt zu betrachten (Abb. 2). Schonung fossiler Ressourcen CO2-Neutralität Treibhauseffekt Erweiterte Fruchtfolgen Senkung des spezifischen Mitteleinsatzes Erhaltung genetischer Ressourcen und Artenvielfalt Bereitstellung biologisch abbaubarer Produkte Umweltentlastung NACHWACHSENDE ROHSTOFFE Erhaltung und Schaffung von Arbeitsplätzen Entlastung des Agrarmarktes Keine Vernichtung von Nahrungsmitteln Absenkung der Intervention Rohstoffproduktion in Entwicklungsländern Spielraum für WTOVerhandlungen Abbildung 2: Sicherung einer flächendeckenden Landwirtschaft Erstverarbeitung im ländlichen Raum Entwicklung neuer innovativer Produkte Know-how-Export Wirkung nachwachsender Rohstoffe Der Anbau und die Verarbeitung von nachwachsenden Rohstoffen kann somit zur Stärkung des ländlichen Raumes beitragen. Oft wurde an die EU die Forderung gestellt, ein eigenständiges Programm für nachwachsende Rohstoffe aufzustellen. Das ist bei den vielfältigen Produktlinien nicht möglich. Auf den Anbau und die Verarbeitung haben, neben den aufgeführten Einflussfaktoren, gesetzliche Vorgaben einen wesentlichen Einfluss (Tab. 1). 2 Tabelle 1: Deutsche Regelungen/Gesetze, den Absatz nachwachsender Rohstoffe betreffend 0 Ökosteuer • Heizöl etc. 1 Mineralölsteuer • RME, Rapsöl, Ethanol befreit • Regelung zum Agrardiesel 2 Erneuerbare Energiengesetz • Mindestvergütung für alternativen Strom 3 Biomasseverordnung 4 Altholzverordnung 5 Kreislaufwirtschaftsgesetz (TA-Siedlungsabfall) • getrennte Sammlung von BAW gefordert • Deponierung von Stoffen mit Glühverlust > 5 % verboten 6 Immissionsschutzgesetz • thermische Verwertung von Holz und Stroh (TA-Luft, 1., 4. und 13. BimSchV) 7 Düngemittelverordnung/Klärschlammverordnung • Ascheverwertung 8 Bauordnungen • Bauen mit Holz 9 Öffentliches Vergaberecht (VOL/VOB) 10 Altautoverordnung • Quote für Recycling 11 Pflanzenschutzgesetz • Lückenindikation Die aufgeführten Verordnungen betreffen sowohl den Anbau als auch die Verwertung nachwachsender Rohstoffe. Mindestens genauso wichtig sind Zielvorgaben der EU wie das Weißbuch und internationale Abkommen, z. B. das Kyoto-Abkommen zur Senkung klimarelevanter Gase. Bei der Betrachtung des Marktes und des möglichen Marktpotentials sind somit die aufgeführten Kriterien im Kontext zu betrachten. Das gleiche trifft auf Innovationen, d. h. die Forschung bei nachwachsenden Rohstoffen zu. Bei der Einführung Nachwachsender Rohstoffe Ende der 80iger/Anfang der 90igerJahre wurden die aufgeführten Grundsätze nicht immer beachtet, was automatisch zu Misserfolgen führte. Dies betraf insbesondere Miscanthus sowie die Herstellung von Ethanol aus Weizen, Kartoffeln, etc. und die Produktion von Faserlein für den Textilsektor. Grund war, dass bei den beiden erstgenannten Produktlinien die Rahmenbedingungen nicht stimmten, und bei Faserlein kein Markt vorhanden war. Zwischenzeitlich hat sich der Anbau in Deutschland auf ca. 700.000 ha stabilisiert (Tab. 2). Die Höhe der Flächenstilllegung hat dabei immer geringeren Einfluss auf den Anbauumfang. Tabelle 2: Anbau nachwachsender schaft und Forsten Rohstoff 1995 Nicht stillStillgelegte legungsFläche fläche Stärke 130.000 2.700 Zucker 8.000 0 Rapsöl 5.000 331.000 Sonnenblu13.000 17.000 menöl Leinöl 54.000 3.250 Flachs und 3.370 10 Hanf Heilstoffe 4.000 800 Sonstige 0 7.100 Summe 217.370 361.860 Insgesamt 579.230 Rohstoffe in Deutschland (Quelle: Bundesministerium für Ernährung, Landwirt1997 1999 2000 2001 Nicht StillNicht StillNicht StillNicht Stillstillgeleg- legungs- stillgelegte legungs- stillgeleg- legungs- stillgeleg- legungste Fläche fläche Fläche fläche te Fläche fläche te Fläche fläche 138.000 0 125.000 0 125.000 0 125.000 0 9.000 0 7.000 0 7.000 0 7.000 0 80.000 107.000 10.000 359.742 75.000 332.978 135.000 325.000 20.000 3.100 21.000 7.048 20.000 5.279 20.000 5.000 96.000 6.000 675 0 4.000 0 0 1.000 242.034 111.775 510.034 3 199.000 4.000 1.041 107.000 38 4.000 1.096 78 50.000 2.000 0 0 4.000 899 4.000 606 4.000 0 0 684 0 1.354 242 2.000 370.000 369.452 324.000 341.391 343.242 332.000 739.452 683.391 675.242 Vor allem die Produktion von Energierohstoffen, z. B. Getreide für Ethanol bzw. Synthesegas, stärkehaltige Feldfrüchte für Biogas, Rapsöl für Kraftstoffe sowie feste Lignozellulose (Pappeln, Weiden, Stroh) für die Erzeugung von Elektro- und Wärmeenergie können in Zukunft eine größere Bedeutung erlangen. Damit ist im hohen Maße eine Flächenentlastung für den Food-Sektor verbunden. Im Primärproduktionsbereich ist allerdings keine Einkommenssteigerung für die Landwirtschaft zu verzeichnen. Die Wertschöpfung liegt damit vorrangig in der Verarbeitung. Die Landwirtschaft sollte sich bemühen, im Interesse des ländlichen Raumes, an dieser Wertschöpfung teilzuhaben. Für den chemischen Bereich sind vor allem Stärke und pflanzliche Öle von Interesse. Bei Stärke ist z. Z. keine wesentliche Nachfrage/Erweiterung zu verzeichnen. Allerdings geht die Tendenz aus Kostengründen (Beihilfen) von der Erzeugung von Kartoffelstärke zur Erzeugung von Weizen- und Maisstärke. Eine zukunftsträchtige Produktlinie in diesem Bereich ist vor allem die Erzeugung von Polymilchsäure als neuer Verbundwerkstoff als Ersatz von Polyethylen. In diesem Zusammenhang hat auch die Erweiterung des Hanfanbaus eine Chance. Als vorrangiges Einsatzgebiet gelten hier Faserverbundwerkstoffe für den Automobilsektor (Altautoverordnung). Hier wird deutlich, dass die Innovation nicht darin besteht, eine „Superfaser“ zu produzieren, sondern möglichst kostengünstige Verfahren vom Anbau bis zur Faserbereitstellung zu entwickeln. Da die Faserpreise immer mit den erzielbaren Preisen für das Nebenprodukt Schäben gekoppelt sind, ist es mindestens genau so wichtig, für diese ein Einsatzfeld mit hoher Wertschöpfung zu finden. Naturfaserverbundwerkstoffen stehen in der Regel in Konkurrenz zu Glasfaserverbunden. Die Vorteile der erstgenannten bestehen in einem geringeren Gewicht und in der Recyclingfähigkeit. Dies ist auch ausschlaggebend für den derzeitigen Einsatz im Automobilbau. Innovationen in diesem Sektor sollten sich daran orientieren, weitere Einsatzfelder mit den aufgezeigten Vorteilen zu erschließen. Die Recyclingfähigkeit von biologisch abbaubaren Werkstoffen auf der Basis von Stärke ist ebenfalls gegeben. Diese Produkte verursachen bei der Herstellung höhere Kosten. Da die Stärkeproduktion bereits erheblich subventioniert ist, kann rohstoffseitig nicht mit einer wesentlichen Kostendegression gerechnet werden. Weil kein getrennter Entsorgungsweg zu Kunststoffen aus fossilen Rohstoffen besteht, kommt der Vorteil der Recyclingfähigkeit ebenfalls nicht voll zum Tragen,. Um eine breitere Markteinführung zu erreichen, ist in diesem Bereich weniger die Innovation als eine gesetzliche Regelung, z. B. zur einheitlichen Kennzeichnung von biologisch abbaubaren Produkten gefragt. Damit wäre eine Reduktion der Kosten auf Seiten der Entsorgung, d. h. statt Müllverbrennung Kompostierung gegeben. Die Konkurrenzfähigkeit von diesen Produkten würde sich damit automatisch verbessern. In diesem Zusammenhang ist das in der Stadt Kassel laufende Pilotprojekt, gefördert von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V., genau zu verfolgen. Bei der Verwendung von Ölen und Fetten im chemischen Sektor ist in den letzten Jahren der größte Anstieg zu verzeichnen. Dieser wird sich auch weiterhin fortsetzen, wobei die Hauptkulturen Raps und Sonnenblume sein werden. Für Rapsöl spricht seine Preiswürdigkeit, für Sonnenblumenöl, vor allem high-oleic-Sonnenblumenöl, das Fettsäuremuster. Die Nachfrage nach hochölsäurehaltigen Ölen kann z. Z. aufgrund der BSE-Krise (Ablösung Rindertalg) nicht abgedeckt werden. Ölsäure hat den Vorteil eines breiten Einsatzspektrums in der chemischen Industrie (Tab. 3). 4 Tabelle 3: Verwendung von pflanzlichen Fettsäuren im industriellen Bereich Caprylsäure Caprinsäure Laurinsäure Myristinsäure Palmitinsäure Stearinsäure Ölsäure C8 C 10 C 12 C 14 C 16 C 18 C 18 Waschmittel Kunststoffe Pharmaka Lacke/Farben Gummi Emulgatoren Textilhilfsmittel PSM Wachse Schmierstoffe Papier Eine Hauptaufgabe für die Zukunft sollte es daher sein, die Erträge und die Ertragssicherheit durch züchterische Maßnahmen bei High-Oleic-Sonnenblumen zu erhöhen. Alternative Ölpflanzen mit z. T. speziellen Fettsäuremustern, z. B. Krambe (Erucasäure) und Iberischer Drachenkopf (Linolensäure), deren Anbau aus Fruchtfolgegründen einen wertvollen Beitrag für die Umwelt leisten könnten, haben für die Zukunft schlechtere Chancen. Dies ist vor allem darin begründet, dass sich die Züchtung fast ausschließlich mit den Grand culturen Raps und Sonnenblume beschäftigt. Deutlich wird dies in der folgenden Abbildung 3, in der der Züchtungsfortschritt der letzten 30 Jahre aufgezeigt ist. Rohfettertrag Kornertrag (dt/ha) Winterraps Sonnenblume Senf Leindotter Crambe Somm erraps 1955 - 1957 Lein 1992 - 1994 20 10 0 10 20 30 40 Abbildung 3: Vergleich der Korn- und Rohfetterträge (dt/ha) auf Thüringer Standorten (Mittel der Jahre 1955 – 1957 und 1992 – 1994) So hatte Krambe Mitte der 50er Jahre fast die gleichen Erträge wie Winterraps und 5 Sonnenblumen. Der Rohfettgehalt war sogar höher als bei Sonnenblume. Während sich die Erträge bei Raps und Sonnenblume seither durch züchterische Maßnahmen beträchtlich gesteigert werden konnten, ist der Ertragsanstieg bei Krambe lediglich auf verbesserte agrotechnische Maßnahmen zurückzuführen. Ein weiterer Nachteil der aufgeführten Ölpflanzen ist, dass die anfallenden Nebenprodukte in der Fütterung einen bedeutend geringeren Wert haben, was automatisch bei gleichen Preisen für das Ernteprodukt eine Verteuerung der Öle bedeutet. Folglich wird der Erucasäurebedarf der chemischen Industrie über eine spezielle Rapssorte abgedeckt, obwohl Krambe deutlich höhere Erucasäuregehalte im Öl aufweist. Die Produktion von sekundären Pflanzeninhaltsstoffen (Arzneistoffe, Farbstoffe etc.) nimmt flächenmäßig in der EU nur einen geringen Anteil ein. Hier ist vor allen Dingen ein hoher Importdruck zu verzeichnen. Durch die Erzeugung hoher Qualitäten mit möglichst geringen Stückkosten sollte diese Marktlücke weiter ausgebaut werden. Sie sichert bei entsprechendem Absatz eine hohe Wertschöpfung je Flächeneinheit bei einer hohen Arbeitskräftebindung. Die Einsatzfälle von sekundären Pflanzeninhaltsstoffen reichen von Pharmazie, Kosmetik, Lebensmittelergänzungsstoffen, Naturfarben bis zu biologischen Pflanzenschutzmitteln. Eine Einschätzung der Marktsituation bzw. der weiteren Entwicklung des Marktes gibt Tabelle 4. Tabelle 4: Anbautendenzen in Deutschland Gruppe Arzneipflanzen (Apotheke) Arzneipflanzen Tee Reformhaus Nahrungsergänzungsmittel (Funktional food) Gesundheitspflegemittel Kosmetik Futterergänzungsmittel Gewürzpflanzen Getrocknet Frisch Gefrostet Färberpflanzen Lebensmittel Non-Food Tendenz â Ø â Ö Ö æ æ.....Ò æ â Ö æ æ Ø æ æ Das Innovationspotential ist in diesem Bereich noch erheblich. Hier gilt es vor allem komplexe Produktlinien von der Züchtung über den Anbau, die Gewinnung bis zum marktfähigen Endprodukt zu entwickeln bzw. vorhandene Produktlinien auf ihre Schwachstellen zu analysieren und diese zu beseitigen. Mit der Erstverarbeitung, z. B. der Extraktion pflanzlicher Inhaltstoffe aus den angebauten Drogen könnte ein wesentlicher Beitrag für die Wertschöpfung im ländlichen Raum geleistet werden. Welche Produktlinien in naher Zukunft eine Ausdehnung erfahren werden, hängt vor allem von den ökonomischen und politischen Rahmenbedingungen ab. Innovationen sollten sich an diesen Rahmenbedingungen orientieren bzw. mögliche Änderungen der Rahmenbedingungen abschätzen. Eine weitere Voraussetzung für den Anbau von nachwachsenden Rohstoffen ist die Entwicklung von neuen Produkten mit einer hohen Wertschöpfung. Dazu ist es notwendig, dass Industrie, Forschung und Landwirtschaft, z. B. in Verbundvorhaben eng zusammen arbeiten. 6
