Themenfeld A.7: Energetische Nutzung von Endprodukten der Kaskadennutzung

Am Ende des stofflichen Lebenswegs in der Kaskadennutzung steht oft die energetische Verwertung (als Alternative zur Deponierung). In eigenen Vorarbeiten wurden bereits die Eignungen verschiedener landwirtschaftlicher Nebenprodukte und Abfallbiomasse für energetische Nutzungspfade untersucht (Rehnert et al., 2007; Wegener, Lücke, 2008; Vasylenko et al., 2008). Anhand von ausgewählten Produktionspfaden (leichte Holzwerkstoffplatte, WPC und Zellstoffe), bei denen nachwachsende Rohstoffe einer Kaskadennutzung unterliegen, werden in diesem Themenfeld die daraus schlussendlich hervorgehenden End- und Abfallprodukte auf ihre Eignung zur energetischen Verwertung untersucht. Dies umfasst zum einen die Analyse der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Reststoffe (vgl. Themenfelder A.2, A.3 und A.4), anhand derer mögliche energetische Nutzungspfade identifiziert werden sollen. Typische Kennwerte sind beispielsweise organische Trockensubstanz, Korngrößenverteilung, Heizwert oder Ascheschmelzpunkt. Zum anderen sind Stoff- und Energiebilanzen (vgl. Themenfeld B.7) zu erstellen, die auch eine ökobilanzielle und betriebswirtschaftliche Beurteilung der Wertschöpfungsketten erlauben. Die ausgewählten Nutzungspfade sollen daraufhin untersucht werden, wie sich die Wertschöpfungsketten auf betrieblicher Ebene durch die Kaskadennutzung verändern und welchen Einfluss diese Veränderungen auf quantitative und qualitative Aspekte der daraus hervorgehenden End- und Abfallprodukte haben (Mansoornejad et al., 2010). Verfahren des Operations Research zur Lösung von ein- oder mehrstufigen Aufteilungsproblemen in Unternehmensnetzwerken wurden bereits entwickelt (Fromen, 2004). Eigene Vorarbeiten umfassen den Einsatz der linearen Optimierung von Biomass-to-Liquid (BtL)-Konzepten (Lauven, Geldermann, 2010) sowie der Produktions- und Logistikplanung in Bioenergiedörfern (Uhlemair et al., 2010).

Als Ergebnis werden Modelle zur Beurteilung der energetischen Verwertbarkeit der Endprodukte einer Kaskadennutzung sowie zur Ermittlung geeigneter Nutzungspfade vorliegen. Hier ist eine enge Zusammenarbeit mit Themenfeld B.1 vorgesehen. Auf dieser Grundlage können Vorschläge zur Zuordnung (Allokation) der Energie- und Materialaufwendungen zu den verschiedenen Produkten in der Wertschöpfungskette und Vorschläge zu Preis-Anreizsystemen erarbeitet werden (vgl. Themenfeld C.6).