Definition: Was ist Biomasse?
Biomasse bezeichnet die gesamte organische Substanz, die von Lebewesen gebildet wird oder aus ihnen hervorgegangen ist. Dazu gehören Pflanzen, Tiere, Pilze, Mikroorganismen, Holz, Blätter, Wurzeln, Algen, Erntereste, Bioabfälle, Gülle, Mist, Klärschlamm und viele weitere organische Materialien. In der Umweltwissenschaft beschreibt Biomasse die Menge lebender oder abgestorbener organischer Substanz in einem bestimmten Gebiet, Ökosystem oder Stoffstrom.
Der Begriff wird in verschiedenen Zusammenhängen genutzt. In der Ökologie steht Biomasse für die organische Masse von Pflanzen, Tieren oder Mikroorganismen. In der Energiewirtschaft bezeichnet Biomasse organisches Material, das zur Erzeugung von Wärme, Strom, Gas oder Kraftstoffen genutzt werden kann. In der Landwirtschaft und Kreislaufwirtschaft spielt Biomasse als Nährstoffträger, Futter, Rohstoff, Dünger und Kohlenstoffspeicher eine wichtige Aufgabe.
Biomasse in Ökosystemen
In natürlichen Ökosystemen bildet Biomasse die Grundlage von Nahrungsketten und Stoffkreisläufen. Pflanzen erzeugen durch Photosynthese organische Substanz aus Kohlendioxid, Wasser und Sonnenenergie. Diese pflanzliche Biomasse dient Pflanzenfressern als Nahrung. Räuber, Zersetzer und Mikroorganismen nutzen wiederum tierische und pflanzliche Reste.
Biomasse ist nicht gleichmäßig verteilt. Tropische Wälder besitzen besonders große Mengen oberirdischer Biomasse in Stämmen, Ästen und Blättern. Moore speichern sehr viel organische Substanz im Boden, weil abgestorbene Pflanzenreste unter nassen, sauerstoffarmen Bedingungen nur langsam abgebaut werden. Ozeane enthalten im Vergleich weniger stehende Biomasse, produzieren aber durch Algen und Plankton fortlaufend große Mengen organischer Substanz.
Primärproduktion
Primärproduktion beschreibt die Bildung neuer Biomasse durch Pflanzen, Algen und bestimmte Bakterien. Sie ist ein zentraler Prozess für das Leben auf der Erde. Durch Photosynthese wird Sonnenenergie in chemische Energie umgewandelt. Dabei entstehen Zucker und andere organische Verbindungen, aus denen Blätter, Holz, Wurzeln, Früchte und Samen aufgebaut werden.
Die Höhe der Primärproduktion hängt von Licht, Temperatur, Wasser, Nährstoffen und Kohlendioxid ab. In warmen, feuchten und nährstoffreichen Regionen kann viel Biomasse entstehen. In trockenen Wüsten, kalten Polarregionen oder nährstoffarmen Gewässern ist die Produktion geringer.
Zersetzung
Abgestorbene Biomasse wird durch Pilze, Bakterien, Bodentiere und andere Zersetzer abgebaut. Dabei werden Nährstoffe freigesetzt und wieder für Pflanzen verfügbar. Ein Teil des Kohlenstoffs wird als Kohlendioxid oder Methan an die Atmosphäre abgegeben. Ein anderer Teil kann als Humus oder Torf im Boden gespeichert werden.
Die Geschwindigkeit des Abbaus hängt von Feuchtigkeit, Sauerstoff, Temperatur und Materialzusammensetzung ab. Weiche Blätter und leicht abbaubare Pflanzenreste zersetzen sich schneller als Holz, Rinde oder wachsreiche Pflanzenteile. In Mooren läuft der Abbau besonders langsam, weshalb dort große Kohlenstoffspeicher entstehen.
Biomasse als Energieträger
Biomasse kann energetisch genutzt werden. Holz kann verbrannt werden, um Wärme zu erzeugen. Gülle, Bioabfälle oder Energiepflanzen können in Biogasanlagen vergoren werden. Pflanzenöle, Zucker oder Stärke können zu Biokraftstoffen verarbeitet werden. Dadurch wird gespeicherte Sonnenenergie nutzbar gemacht.
Bioenergie gilt als erneuerbar, weil Biomasse nachwachsen kann. Dennoch ist sie nicht unbegrenzt verfügbar. Flächen, Wasser, Nährstoffe und ökologische Belastbarkeit setzen Grenzen. Eine nachhaltige Nutzung muss berücksichtigen, ob Biomasse aus Reststoffen stammt, ob Böden genug organisches Material behalten und ob Nahrung, Naturschutz oder andere Nutzungen verdrängt werden.
Holzbiomasse
Holz ist eine der wichtigsten Formen energetisch genutzter Biomasse. Es wird als Scheitholz, Hackschnitzel, Pellets oder Restholz verwendet. Holz kann fossile Brennstoffe ersetzen, verursacht aber bei der Verbrennung Feinstaub und setzt Kohlendioxid frei. Die Klimawirkung hängt davon ab, wie nachhaltig der Wald bewirtschaftet wird und ob Holz vorher stofflich genutzt werden kann.
Ökologisch sinnvoll ist oft eine Kaskadennutzung. Dabei wird Holz zuerst langlebig verwendet, etwa im Bau oder in Möbeln. Erst wenn eine stoffliche Nutzung nicht mehr möglich ist, folgt die energetische Verwertung.
Reststoffe und Abfälle
Reststoffe wie Stroh, Landschaftspflegematerial, Bioabfälle, Gülle, Mist oder Klärschlamm können energetisch genutzt werden. Diese Stoffe fallen ohnehin an und müssen behandelt werden. Ihre Nutzung kann daher sinnvoll sein, wenn Nährstoffkreisläufe erhalten bleiben und Schadstoffe nicht in Böden gelangen.
Allerdings sind Reststoffe nicht automatisch frei verfügbar. Stroh trägt zum Humusaufbau bei, Erntereste schützen Böden, und Totholz ist Lebensraum. Eine zu starke Entnahme kann Bodenfruchtbarkeit und Artenvielfalt schwächen.
Biomasse als Rohstoff
Neben Energie kann Biomasse stofflich genutzt werden. Holz wird im Bau, für Papier, Möbel und Werkstoffe verwendet. Pflanzenöle dienen als Ausgangsstoff für Chemieprodukte, Schmierstoffe oder Kunststoffe. Stärke, Zucker und Zellulose können zu Verpackungen, Fasern oder biobasierten Materialien verarbeitet werden. Naturfasern wie Hanf, Flachs oder Holzfasern werden als Dämmstoffe eingesetzt.
Eine stoffliche Nutzung ist oft hochwertiger als direkte Verbrennung, weil das Material länger im Wirtschaftskreislauf bleibt. Wird Kohlenstoff in langlebigen Produkten gespeichert, kann dies zusätzlich zum Klimaschutz beitragen. Am Ende der Nutzungsdauer kann eine energetische Verwertung folgen, wenn Recycling oder Wiederverwendung nicht möglich sind.
Biomasse und Kohlenstoffkreislauf
Biomasse ist eng mit dem Kohlenstoffkreislauf verbunden. Pflanzen nehmen Kohlendioxid auf und speichern Kohlenstoff in organischer Substanz. Tiere und Mikroorganismen geben Kohlenstoff durch Atmung zurück. Abgestorbene Biomasse wird zersetzt oder langfristig im Boden gespeichert. Wälder, Moore, Grünland und Böden sind deshalb wichtige Kohlenstoffspeicher.
Wird Biomasse verbrannt oder schnell abgebaut, gelangt Kohlenstoff wieder in die Atmosphäre. Wird sie in Böden oder langlebigen Produkten gespeichert, bleibt er länger gebunden. Besonders Moore sind wertvolle Kohlenstoffspeicher, weil nasse Bedingungen den Abbau verlangsamen. Werden Moore entwässert, zerfällt die gespeicherte Biomasse und setzt Treibhausgase frei.
Biomasse und Ernährung
Biomasse ist auch Grundlage der Ernährung. Getreide, Gemüse, Obst, Hülsenfrüchte, Gras, Futterpflanzen und tierische Produkte beruhen auf pflanzlicher Primärproduktion. Ein Teil der landwirtschaftlichen Biomasse wird direkt gegessen, ein anderer Teil dient als Tierfutter oder Rohstoff.
Die Nutzung von Biomasse für Energie oder Materialien kann mit Ernährung konkurrieren, wenn dieselben Flächen beansprucht werden. Besonders Energiepflanzen auf Ackerland stehen deshalb in der Kritik. Reststoffnutzung, effizientere Ernährungssysteme und geringere Lebensmittelverluste können Nutzungskonflikte verringern.
Nachhaltige Nutzung von Biomasse
Nachhaltige Biomassenutzung setzt auf begrenzte Entnahme, Kreislaufführung und Vorrang hochwertiger Nutzung. Böden brauchen organische Substanz, Wälder brauchen Totholz und stabile Bestände, Tiere brauchen Lebensräume. Wird Biomasse zu stark entnommen, können Humus, Wasserhaushalt, Artenvielfalt und Bodenleben leiden.
Besonders wichtig ist die Reihenfolge der Nutzung. Lebensmittel und Futter stehen häufig vor stofflicher Nutzung, diese wiederum vor energetischer Nutzung. Reststoffe sollten so verwendet werden, dass Nährstoffe zurückgeführt und Schadstoffe vermieden werden. Eine solche Kaskadennutzung erhöht den Nutzen derselben Biomassemenge.
Zusammenfassung
Biomasse ist organische Substanz aus Lebewesen oder ihren Resten. Sie bildet die Grundlage von Nahrungsketten, Stoffkreisläufen, Bodenfruchtbarkeit und Kohlenstoffspeicherung. Biomasse kann als Nahrung, Futter, Rohstoff, Dünger oder Energieträger dienen. Ihre Nutzung ist nur dann nachhaltig, wenn Flächen, Wasser, Nährstoffe, Böden und Biodiversität berücksichtigt werden. Besonders wertvoll sind Reststoffe, Kaskadennutzung, Humuserhalt und eine klare Begrenzung der Entnahme aus natürlichen Ökosystemen.
