Vergleichsprodukt BProdukt A
4 Vergleich verschiedener Nutzungsvarianten für Bioenergie
4.4 BEWERTUNG UNTERSCHIEDLICHER NUTZUNGSVARIANTEN FÜR BIOGENE ABFÄLLE UND RESTSTOFFE
4.4.4 Nutzungsvarianten für Molke Beschreibung der Varianten
In der Schweiz entstehen aus der Käseproduktion jährlich rund 1.5 Mio m3 Molke [12]. Molke hat einen hohen Energiewert. Heute wird ein Grossteil der Molke verfüttert, diese Entsorgung wird jedoch zu-nehmend schwierig. Lokal bestehen aufgrund beschränkter ARA-Kapazitäten Entsorgungsprobleme, resp. es resultieren hohe Entsorgungskosten. Als bisher einzige energetische Nutzung besteht die Co-Vergärung in ARA.19 Diese ist jedoch in Ecoinvent nicht vorhanden.
19 Eine Pilotanlage besteht in Bever/Engadin.
Die funktionelle Einheit für alle Nutzungsvarianten von Molke lautet „1 kg Molke (mit 94% Wasserge-halt)“. Es wurden die nachfolgenden Nutzungsvarianten untersucht.
Tabelle 18 Darstellung der Varianten für den Vergleich der Nutzung von 1 l Molke in der Schweiz, sowie der resul-tierenden Energiemengen
Nutzung Datensätze Alternative Energieträger Menge Einheit Substituierte Datensätze konventi-onell
Wärme &
Strom
Nutzwärme, ab BHKW mit Gasmotor, Bio-gas, aus Molke, Allokation Exergie, CH
0.429 MJ Wärmeproduktion gem. Angaben im Kap. 4.2.1
Strom, ab BHKW mit Gasmotor, Biogas, aus Molke, Allokation Exergie, CH
Stromproduktion gem. Angaben im Kap.
0.0694 kWh
4.2.1
0.464 MJ Wärmeproduktion gem. Angaben im Kap.
Wärme &
Strom
Nutzwärme, ab BHKW mit Zündstrahlmotor,
Biogas, aus Molke, Allokation Exergie, CH 4.2.1
Strom, ab BHKW mit Zündstrahlmotor, Biogas, aus Molke, Allokation Exergie, CH
Stromproduktion gem. Angaben im Kap.
0.0787 kWh
4.2.1
Transportleistung gem. Angaben im Kap.
Transport (Methan)
Transport, Pkw, Methan, 96 Vol.-%, aus Biogas, aus Molke
0.403 Pkm
4.2.2 Transport
(Ethanol) Transport, Pkw, Ethanol, 100%, aus
Molke 0.288 Pkm Transportleistung gem. Angaben
im Kap. 4.2.2
Proteine 0.008 Kg 1 kg Proteine ersetzt 4.2 kg
Pro-teinerbsen
Ersetzt kein traditionelles Produkt
Hefe 0.020 kg
Resultate
In Abbildung 110 ist der Nettonutzen der oben aufgeführten verschiedenen Nutzungsmöglichkeiten von Molke für die Umweltaspekte „Verbrauch an nicht-erneuerbaren Energieträgern“ (KEA, nicht er-neuerbar) und „Treibhauspotential“ dargestellt.
Nettonutzen
Nettonutzen MAX Nettonutzen MIN
Nettonutzen (Treibhauspotential)
0 0.02 0.04 0.06 0.08
kg CO2-Äq / kg Molke
Nettonutzen MAX Nettonutzen MIN
Abbildung 110 Nettonutzen (KEA nicht-erneuerbar / Treibhauspotential) der verschiedenen Nutzungsvarianten von von 1 kg Molke in der Schweiz. Ein Nettonutzen > 0 bedeutet dass die Nutzung des Alternative Energie-trägerträgers eine geringere Umweltbelastung verursacht, als der Einsatz traditioneller Energieträger.
- Sowohl beim KEA nicht erneuerbar, wie auch beim Treibhauspotential resultiert bei allen Nut-zungsformen (Wärme, Strom, Transport) von Molke ein positiver Nutzen gegenüber der konven-tionellen Wärme- und Stromproduktion, resp. Transportnutzung – wenn er für den Fall der Etha-nol-Produktion bezüglich KEA recht klein ausfällt.
- Beim THP weisen alle vier Varianten in etwa den gleichen Nutzen auf.
- Im Falle des KEA kann eine BHKW-Nutzung deutlich mehr Nettonutzen bringen als die Trans-portvarianten, muss aber nicht. Das Resultat ist sehr stark von der gewählten Kombination an Heizung und Strommix, welche ersetzt werden, abhängig.
- Die deutlichen Unterschiede bei der kombinierten Nutzung in BHKW und sind auf die unter-schiedlichen Heizsysteme, resp. Strommixe zurückzuführen.
Abbildung 111 zeigt den Nettonutzen bei einer Betrachtung mit aggregierenden Methoden (UBP’06 resp. EI’99).
Nettonutzen (UBP'06 & EI'99)
-2.E-02 -2.E-02 -1.E-02 -8.E-03 -4.E-03 0.E+00 4.E-03 8.E-03 1.E-02 BHKW (Gasmotor)
BHKW (Zündst'm.) PKW (Methan) PKW (Ethanol)
EI'99-Pt / kg Molke
-250 -200 -150 -100 -50 0 50 100 150
UBP-Pt / kg Molke
EI'99 MAX EI'99 MIN UBP'06 MIN UBP'06 MAX
Abbildung 111 Nettonutzen (Gesamtbeurteilung mit UBP’06 resp. Eco-indicator’99) der verschiedenen Nutzungsvari-anten 1 kg Molke. Ein Nettonutzen > 0 bedeutet dass die Nutzung des Alternative Energieträgerträgers eine geringere Umweltbelastung verursacht, als der Einsatz traditioneller Energieträger.
- Als deutlich am Vorteilhaftesten erweist sich die Ethanolnutzung in PKW wegen des Zusatznut-zens des Proteins. Die übrigen Nutzungsvarianten zeigen im Falle des Eco-Indikators’99 eben-falls noch einen positiven Nettonutzen, wenn auch um einen Faktor 2-3 kleiner als die Ethanol-Variante. Für die UBP’06-Bewertung gilt diese Aussage nicht mehr – hier entsteht ein Netto-schaden aufgrund der hohen Umweltbelastung der Abwasseremissionen, welche mit der Me-thanproduktion aus Molke einhergehen (siehe auch entsprechende Analysen im Kapitel 3).
- Auch bei der Gesamtbeurteilung sind die Unterschiede bei der kombinierten Nutzung in BHKW auf die unterschiedlichen Heizsysteme, resp. Strommixe zurückzuführen.
Abbildung 112 zeigt den Nettonutzen bei einer Betrachtung mit einer Reihe von verschiedenen Mid-point-Indikatoren.
- Bei den Midpoint Betrachtungen ergibt sich ein etwas komplexeres Bild. Tendenziell zeigen aber die beiden Treibstoff-Varianten ein positiveres Bild als die Nutzung des Biogases in einem BHKW. Letztere weisen teilweise – und in Abhängigkeit der gewählten Varianten (Erdgas, Heiz-öl, …) – sogar einen Nettoschaden auf, d.h. die Nutzung von Biogas aus Molke in einem BHKW führt zu einer grösseren Belastung als die substituierten, traditionellen Wärme- und Strompro-duktionswege.
- Bei der Landnutzung schneidet die Ethanol-Produktion deutlich am besten ab. Dies ist auf die Menge Protein zurückzuführen – ersetzt diese doch ein traditionelles Landwirtschaftsprodukt (die Eiweisserbse), welches mit einem sehr hohen Landverbrauch verbunden ist im Vergleich zur Förderung von Erdgas oder Erdöl.
Nettonutzen (Atemwegserkrankungen)
-4.E-04 -2.E-04 0.E+00 2.E-04 4.E-04 BHKW (Gasmotor)
BHKW (Zündst'm.) PKW (Methan) PKW (Ethanol)
EI-99-Punkte / kg Molke
Nettonutzen (Sommersmog)
-1.E-05 0.E+00 1.E-05 2.E-05 3.E-05 kg C2H4-Äq / kg Molke
Nettonutzen (Versauerung)
-2.E-04 -1.E-04 -5.E-05 0.E+00 5.E-05 1.E-04 kg SO2-Äq / kg Molke
Nettonutzen (Eutrophierung)
-1.E-03 -8.E-04 -4.E-04 0.E+00 4.E-04 BHKW (Gasmotor)
BHKW (Zündst'm.) PKW (Methan) PKW (Ethanol)
kg PO4-Äq / kg Molke
Nettonutzen (terrestrische Ökotoxizität)
-2.E-04 0.E+00 2.E-04
m3 / kg Molke
Nettonutzen (Landnutzung)
-2.E-02 0.E+00 2.E-02 4.E-02 6.E-02 m2 * a / kg Molke
Nettonutzen MAX Nettonutzen MIN
Abbildung 112 Nettonutzen (verschiedene Midpoint-Indikatoren – siehe Kapitel 2.8) der verschiedenen Nutzungsvari-anten von 1 kg Molke. Ein Nettonutzen > 0 bedeutet dass die Nutzung des Alternative Energieträgerträ-gers eine geringere Umweltbelastung verursacht, als der Einsatz traditioneller Energieträger.
Fazit
- Aus gesamtökologischer und energetischer Sicht als am Vorteilhaftesten erweist sich die Nut-zung von Molke als Treibstoff – wobei der Ethanolpfad aufgrund des Zusatzproduktes Protein über alles gesehen noch etwas besser abschneidet als der Methanpfad.
- Die energetische Nutzung von Molke ist aus der Sicht des Energiebedarfes und des Treibhaus-gaspotentials in jedem Fall sinnvoll und führt in allen Varianten gegenüber konventioneller Wär-me- und Stromerzeugung, resp. Transportnutzung zu einer positiven Energiebilanz und zu einer verminderten Treibhausgasbelastung. Die gesamtökologische Beurteilung zeigt dabei, dass die Methanproduktion aus Molke mit einem Abwasserproblem behaftet ist.
4.4.5 Nutzungsvarianten für Bioabfall