Projekt 01858/01

Auswirkungen umweltfreundlicher Anbau- und Verarbeitungsverfahren auf die Eignung von Korngut verschiedener Getreidearten als Rohstoff fĂŒr die Bioethanolproduktion in umweltfreundlicher Arbeitsweise

ProjekttrÀger

UniversitĂ€t HohenheimInstitut fĂŒr Pflanzenbau und GrĂŒnlandFachgebiet: Spezieller Pflanzenbau
Fruwirthstr. 23
70599 StuttgartZielsetzung und Anlass des Vorhabens Die Umweltfreundlichkeit und die Effizienz der Ethanolgewinnung aus Getreide wird in Frage gestellt. Daher sollte die Bedeutung umweltfreundlicher Rohstoffproduktionsverfahren und energiesparender Konversionsverfahren untersucht werden. Moderne Niedertemperatur-Maischverfahren erlauben darĂŒber hinaus den Einsatz Enzyme zur StĂ€rkeverzuckerung. Die Vermeidung von FremdenzymzusĂ€tzen bedeutet eine Kostenersparnis. Als ZielgrĂ¶ĂŸen wurden der Kornertrag (dt/ha), die Bioethanolausbeute (l/dt Rohstoff), der Bioethanolertrag (l/ha) und die Energie-output-input-Relation definiert. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZur Rohstoffproduktion wurden an zwei klimatisch differenzierten Standorten faktorielle Feldversuche durchgefĂŒhrt. Jeder Versuch umfaßte zwei Sorten der Arten Winterweizen und -triticale in ReinbestĂ€nden und in MischbestĂ€nden aus den bis zu vier Komponenten bei variierter ProduktionsintensitĂ€t (Stickstoff-, Pflanzenschutzaufwand). MischbestĂ€nde dienten der Erweiterung der WiderstandsfĂ€higkeit gegenĂŒber Schadfaktoren (Krankheitsbefall) und damit der Reduktion des Aufwands an Pflanzenschutzmitteln. Gleichzeitig sollten die ertrags- und die verarbeitungsrelevanten VorzĂŒge (EnzymaktivitĂ€t) verschiedener Genotypen kombiniert werden. In MischbestĂ€nden wurde die Zusammensetzung des Ernteguts nach Sortenanteilen erfaßt. GĂ€rversuche dienten der Bestimmung der Bioethanolausbeuten mit und ohne Fremdenzymzusatz, die BioethanolertrĂ€ge wurden errechnet. Die gemessenen Werte der MischbestĂ€nde wurden Erwartungswerten gegenĂŒbergestellt, die aus den gemessenen Werten der ReinbestĂ€nde beteiligter Mischungskomponenten errechnet wurden. Differenzen wurden als Mischungseffekte bezeichnet. Schließlich wurden, ergĂ€nzt durch Literaturangaben, Energiebilanzen auf der Basis voll-stĂ€ndiger Rohstoffkonversion (mit Fremdenzymzusatz) erstellt. Ergebnisse und Diskussion Im Mittel wurden weder im Krankheitsbefall noch im Kornertrag eklatante Differenzen zwischen Rein- und MischbestĂ€nden festgestellt. Dies hing auch mit einem insgesamt geringen Befallsdruck an beiden Standorten zusammen. In Interaktion mit der ProduktionsintensitĂ€t traten jedoch bei verschiedenen Mischungen, vorrangig durch die ĂŒberproportionale Ausbreitung einzelner Mischungskomponenten, die Erwartungswerte ĂŒbertreffende KornertrĂ€ge auf. Die Verarbeitung des Kornguts aus ReinbestĂ€nden ohne Fremdenzymzusatz (= autoamylolytisch) fĂŒhrte zu wesentlich grĂ¶ĂŸeren Unterschieden in der Bioethanolausbeute als bei fremdenzymierter Verarbeitung. Bei autoamylolytischer Verarbeitung von Korngut aus MischbestĂ€nden blieben die Unterschiede geringer, hier traten erhebliche Mischungseffekte auf. Teilweise wurde bei gemischtem Korngut dasselbe Ausbeuteniveau erzielt wie mit sortenreinem Korngut der enzymstĂ€rksten Komponente. Dies ist durch die Mitverzuckerung enzymschwĂ€cherer durch enzymstĂ€rkere Rohstoffkomponenten erklĂ€rbar. Nur in wenigen FĂ€llen reichte allerdings die autoamylolytisch erzielte Bioethanolausbeute an das mit Fremdenzymzusatz ermittelte Niveau heran. Daher wurde die BioethanolertĂ€ge/ha bei autoamylolytischer Rohstoffverarbeitung in stĂ€rkerem Maße durch den Kornertrag bestimmt als bei Fremdenzymierung. Bereits ohne die energetische Bewertung von Nebenprodukten (Stroh, Schlempe) ergaben sich nach Abzug des Energieaufwands fĂŒr die Rohstoffproduktion und die -konversion Energiegewinne von 14 bis 77 %. Im Widerspruch zu bestehenden Energiebilanzen fĂŒhrte eine hohe RohstoffproduktionsintensitĂ€t zu Minderungen im Nettoenergieertrag um bis zu 23%. Hieran ist in erster Linie der Stickstoffaufwand beteiligt. Die Ergebnisse sind darĂŒberhinaus vorrangig durch die energiesparenden Maisch- und Destillierverfahren bestimmt. Unter Einbezug des DĂŒngewerts von Schlempe und des Heizwerts von Stroh wurden Energie-output-input-Relationen von bis zu 5,36 ermittelt. Öffentlichkeitsarbeit und PrĂ€sentation 1. Publikationen in wiss. Zeitschriften AUFHAMMER, W., H.J. PIEPER, H. STÜTZEL und V. SCHÄFER, 1993: Eignung von Korngut verschiedener Getreidearten zur Bioethanolproduktion in AbhĂ€ngigkeit von den Aufwuchsbedingungen. Bodenkultur 44, 183-194 AUFHAMMER, W., H.J. PIEPER, E. KÜBLER und V. SCHÄFER, 1994: Eignung des Kornguts von Weizen und Triticale fĂŒr die Bioethanolproduktion in AbhĂ€ngigkeit vom Verarbeitungszeitpunkt nach der Reife. Bodenkultur 45, 177-187 SCHÄFER, V., 1995: Effekte von Aufwuchsbedingungen und Anbauverfahren auf die Eignung von Korngut verschiedener GetreidebestĂ€nde als Rohstoff fĂŒr die Bioethanolproduktion. Dissertation, Hohenheim AUFHAMMER, W., H.J. PIEPER, J. KÄSSER, V. SCHÄFER, T. SENN und E. KÜBLER, 1996: Zur Eignung des Kornguts unterschiedlich stickstoffgedĂŒngter GetreidebestĂ€nde als Rohstoff fĂŒr die Bioethanolproduktion. J. Agronomy Crop Sci. (im Druck) SCHÄFER, V., W. AUFHAMMER, E. KÜBLER, H.J. PIEPER und T. SENN, 1996: Eignung sortengemischter BestĂ€nde von Winterweizen und Wintertriticale zur Produktion von Rohstoff fĂŒr die Bioethanolgewinnung. Pflanzenbauwiss. (im Druck) 2. TagungsbeitrĂ€ge: SCHÄFER, V. und W. AUFHAMMER, 1993: Anbau von Weizen, Triticale und Roggen als Rohstoff fĂŒr die Bioethanolproduktion. 37. Tagung der Gesellschaft fĂŒr Pflanzenbauwissenschaften, Gießen SCHÄFER, V., 1994: Energiebilanzen bei der Bioethanolproduktion. 11. Baden-WĂŒrttemberg-Kolloquium Energie und Umwelt - eine technische ökologische und gesellschaftliche Herausforderung, Karlsruhe SCHÄFER, V., 1995: Anbau art- und sortengemischter GetreidebestĂ€nde als Rohstoff fĂŒr die Bioethanolproduktion. 3. Arbeitstagung der Arbeitsgemeinschaft Saatgut und Sortenwesen in der Gesellschaft fĂŒr Pflanzenbauwissenschaften und PflanzenzĂŒchtung, Hannover SCHÄFER, V. 1995: Suitability of cultivar mixtures of winter wheat and winter triticale to produce grain for bioethanolprozessing. Colloquium der Fa. CIBA, Basel 3. Demonstrationen: Feld-Versuchsanlage anlĂ€ĂŸlich der DLG-Feldtage Oberbigelhof, Juni 1994 Feld-Versuchsanlage auf der Versuchsstation Ihinger Hof, Vegetationsperiode 1994 und auf dem Oberen Lindenhof, Vegetationsperioden 1991/92 Ca. 12 VortrĂ€ge in Seminaren der Fachgebiete Spezieller Pflanzenbau und GĂ€rungstechnologie Fazit Soweit die bisherigen Ergebnisse zeigen, ist die Effizienz der Bioethanolproduktion ĂŒber umweltfreundlichere und kostengĂŒnstigere Rohstoffproduktions- und Konversionsverfahren erhöhbar. Weitere Untersuchungen zur Optimierung der Verfahren, z.B. zum Ersatz von mineralischem N durch N-RĂŒckstĂ€nde von Leguminosen und/oder zum Einbezug von Schlempe als DĂŒngemittel, sind erforderlich.Das Konzept des integrierten Pflanzenschutzes konnte zur Reduzierung der Pflanzenschutzmittelanwendung beitragen.

Übersicht

Telefon

0711/459-2386

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Bundesland

Baden-WĂŒrttemberg

Fördersumme

59.821,15 €

Förderzeitraum

22.04.1993 - 19.09.1996