Verschlechtert Mais die Klimabilanz?

Wie steht es mit der Klimabilanz des Maisanbaus? Welchen Beitrag liefert Mais als Bioenergielieferant zum Klimaschutz?

Die Antworten aus Wissenschaft, Politik und Verbänden sind widersprüchlich. Während die einen grundsätzlich Zweifel an einer positiven Klimabilanz des Maisanbaus äußern, weisen andere Stimmen auf die im Vergleich geringen Klimagas-Emissionen und überlegene Ressourceneffizienz von Mais hin. Bei der Bewertung von landwirtschaftlichen Produktionsverfahren ist der Ansatz einer reinen Vermeidung von klimaschädlichen Gasen zu kurz gedacht, auch die Effizienz der Flächennutzung ist zu berücksichtigen.

Klimabilanz Maisanbau: bei richtigem Anbaumanagement sehr gut

Mais wandelt – wie alle Pflanzen – klimaschädliches Kohlendioxid (CO₂) über die Photosynthese in Sauerstoff um. Ein Maisfeld in der Größe eines Fußballfeldes bindet auf diese Weise annähernd so viel CO₂ wie der jährliche CO₂-Ausstoß von acht (bis 13) PKW. Im Vergleich zu anderen Ackerfrüchten zeigt Silomais zudem gemeinsam mit der Zuckerrübe die höchste Leistung bei der CO₂-Bindung. Mit einer Flächenleistung von 30 t CO₂ pro Hektar speichert Mais sogar mehr CO₂ als Energiehölzer. Nur Chinaschilf zeigt auf Standorten mit guter Wasserversorgung höhere Leistungen. (Ergänzung Dez. 2019:) Bei biologischen Prozessen handelt es sich in der Regel um Kreisläufe. Das in Kulturpflanzen gespeicherte CO₂ wird je nach Verwertung früher oder später wieder freigesetzt. Bei einjährigen Kulturpflanzen ist eine längerfristige CO₂-Bindung vor allem über Humusaufbau möglich.
 
In der Klimabilanz von Mais ist der CO₂-Speicherung die Produktion klimaschädlicher Gase, also der Treibhausgase (THG), gegenüberzustellen. Das sind zum einen Lachgas (N₂O), das nach der Stickstoff-Düngung im Boden entsteht, und zum anderen CO₂, das durch den Kraftstoffeinsatz für Feldarbeiten, bei der Herstellung von Stickstoffdünger und beim Humusabbau anfällt. Dabei zeigt sich, dass die anbaubedingten THG-Emissionen eines Maisanbaus gegenüber Raps oder Weizen niedriger ausfallen, weil Mais mit einem geringeren Energieeinsatz in Form von Düngern, Diesel und Pflanzenschutzmitteln auskommt. Untersuchungen in 650 Betrieben mit unterschiedlichen Silomaisanteilen an der landwirtschaftlichen Nutzfläche konnten zudem zeigen, dass die anbaubedingten Emissionen mit zunehmend höheren Maisanteilen tendenziell sinken. Gleichzeitig waren die Energieerträge pro Fläche bei Mais deutlich höher und reduzierten dadurch die THG-Emissionen je Ernteeinheit. Positiv wirken sich auch die Effizienzsteigerungen in allen Bereichen der Biogaserzeugung aus. Für den Betrieb einer Biogasanlage mit 500 Kilowatt (KW) und 100 Prozent Energiepflanzeneinsatz sind nach Angaben des Fachverbandes Biogas e. V. heute nur noch 200 ha nötig – bereits ca. 50 ha weniger als vor 5 Jahren.

Fehler im Anbaumanagement können die Klimabilanz jedoch belasten. Ein zu hoher, nicht nach Bedarf kalkulierter Mineraldüngereinsatz wirkt sich ungünstig auf die CO₂-Bilanz aus. Auch der Humusabbau, insbesondere bei zu engen Fruchtfolgen oder Grünlandumbruch, beeinflusst die Klimabilanz negativ. Eine bedarfsgerechte Düngung und der Ersatz von mineralischem Stickstoffdünger durch organische Dünger und Gärreste aus der Biogasanlage erweisen sich als vorteilhaft für die CO₂-Bilanz. Zwischenfrüchte und aufgeweitete Fruchtfolgen sind weitere wichtige Maßnahmen für eine klimafreundliche und nachhaltige Maisproduktion.

Klimabilanz Silomais für Biogas positiv

Wie sieht die Klimabilanz von Mais als Energielieferant für Biogasanlagen aus? In einer Veröffentlichung der Agentur für Erneuerbare Energien wird dieser Fragestellung nachgegangen. Die Treibhausgas-Emissionen der Stromerzeugung aus Gras oder Mais wurden denen aus dem überwiegend fossilen deutschen Kraftwerkmix gegenübergestellt, um die Ergebnisse vergleichen zu können. Je nachdem, welche Energiepflanzen (z.B. Mais oder Gras) oder Reststoffe (z.B. Gülle) für die Produktion von Biogas eingesetzt werden und wie die Anbau- und Produktionsverfahren gestaltet sind, erreicht Strom aus Biogas im Vergleich zu fossilen Energieträgern unterschiedlich hohe Treibhausgasreduktionen. Demnach verursacht eine Kilowattstunde Biogas-Strom aus Gras im Verhältnis zu einer Kilowattstunde Braunkohle- oder Steinkohlestrom über 90 % weniger Treibhausgase und über drei Viertel weniger Treibhausgase im Verhältnis zu Strom aus Erdgas. Die Klimabilanz einer Kilowattstunde Biogas-Strom aus Mais ist nur geringfügig schlechter als bei der Nutzung von Gras als Energiepflanze. Dabei wurde der Input an fossilen Energierohstoffen (z.B. für Düngemittel, Ernte, Transport und Verarbeitung der Energiepflanzen) einberechnet. Durch Effizienzsteigerungen bei der Biogasproduktion können diese Emissionen weiter reduziert werden. Durch eine möglichst weitreichende Nutzung der bei der Verstromung von Biogas entstehenden Wärme (die hier nicht einberechnet wurde) erschließen sich weitere Möglichkeiten zur Optimierung der Klima- und Energiebilanzen.
Pressemeldung (2014) Landwirtschaftlicher Klimaschutz durch Biogas

J. Mühlenhoff (2013) Anbau von Energiepflanzen – Umweltauswirkungen, Nutzungskonkurrenzen und Potenziale. Hrsg.: Agentur für Erneuerbare Energien e. V.

 

Im Rahmen des Verbundprojekts BIOGAS-EXPERT ergaben sich in verschiedenen Landschaftsräumen Schleswig-Holsteins sogar die höchsten Nettoenergiegewinne bei den maisgeprägten Fruchtfolgen. Diese Ergebnisse liegen in der optimalen Verwertung organischer Düngemittel und den daraus resultierenden hohen Biomasse- und Methanhektarerträgen begründet und sind standortbezogen zu werten.

Landnutzungsänderungen verschlechtern Klimabilanz

Emissionen durch Landnutzungsänderungen können die Klimaschutzleistung von Bioenergiepflanzen erheblich mindern und mitunter sogar zur Klimabelastung umkehren. Emissionen aus Landnutzungsänderungen entstehen, wenn beispielsweise Grünland auf Standorten mit großen Vorräten an organischer Bodensubstanz oder Moore zu Ackerland umgewandelt werden und in der Folge durch den Humusabbau CO₂ freigesetzt wird.

Angesichts der immer knapper werdenden Ackerflächen stellt sich die Frage, welche Bioenergiepflanzen aus Sicht der Klimabilanz die besten Ergebnisse liefern. Die Antworten aus den zahlreichen nationalen und europäischen Forschungsprojekten sind nicht eindeutig. Sind Kulturarten, die aufgrund ihres niedrigen Dünger- und Energieinputs auch geringere THG-Emissionen verursachen, die Favoriten? Oder sind bei Flächenknappheit Pflanzen mit höchster Flächeneffizienz wie Mais die richtige Wahl? 

Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) Biogas