Durchwachsene Silphie – Energiepflanze für die Energiewende

Inhaltsverzeichnis

• Die Durchwachsene Silphie
• Die Silphie in der Papierherstellung
• Durchwachsene Silphie statt Mais für Biogas
• Schutz für Boden, Grundwasser und Umwelt
• Die Silphie als Futterpflanze und Bienenweide
• Ein natürlicher Kreislauf
• Wie weit ist die Entwicklung der Durchwachsenen Silphie bisher?

Leuchtend gelb blüht ein echtes Kraftpaket im Energiepark Hahnennest, rund 30 Kilometer nördlich des Bodensees. Hier wird auf 300 Hektar Ackerland die Durchwachsene Silphie, auch Donau-Silphie genannt, angebaut und lockt Bienen und andere Insekten auf die Felder. Wer sich näher mit der Durchwachsenen Silphie beschäftigt, dem wird klar: Diese Pflanze hat Potenzial als nachwachsender Rohstoff (NaWaRo). Die heimische Faserpflanze zählt zu den Korbblütlern und kann nicht nur für die Energieproduktion in Biogasanlagen genutzt werden, sondern schützt Wasser, Land und Luft.

Die Durchwachsene Silphie

Die Silphium perfoliatum ist eine in Nordamerika beheimatete Pflanzenart aus der Familie der Korbblütler (Asteraceae). Sie ist eine ausdauernde und mehrjährige Pflanze, die aufgrund ihrer großen Biomasseproduktion als Energiepflanze angebaut werden kann. Bisher wird sie deutschlandweit auf ca. 6.000 ha angebaut und dient zum Beispiel als Alternative zu Mais für die Energiegewinnung. Zum Vergleich: In Deutschland werden 60 % der Anbaufläche für Futtermittel und 22 % für Lebensmittel genutzt. 17 % dieser Fläche werden für andere Zwecke, wie dem Anbau von Energiepflanzen genutzt. Im Jahr 2019 wuchsen also auf 2,37 Millionen Hektar Energiepflanzen, zwei Drittel davon Mais ⁽¹⁾.

Aber die Silphie kann noch mehr, in ihrem Lebenszyklus steckt viel Potenzial.

Die Silphie in der Papierherstellung

In der Papier- und Verpackungsindustrie haben Holzfasern ein schlechtes Image, da diese zu 80 % importiert werden und häufig aus dem Regenwald stammen. Etwa vier Millionen Tonnen Zellfasern muss Deutschland jährlich einführen. Dem Nachhaltigkeitsproblem wirken die Silphie-Fasern entgegen. Anders als Bäume braucht die Silphie nur ein Jahr, um nachzuwachsen. Im Vergleich zu Baumholzfasern verbraucht die Papierherstellung aus Silphie weniger Energie und Wasser. Außerdem kann auf jegliche Chemikalien verzichtet werden. Verpackungen enthalten im Moment zur Hälfte Silphie und eignen sich für direkten Kontakt mit Lebensmitteln. Experten halten einen Anteil von bis zu 70 % Silphie für möglich, ohne dass die Reißfestigkeit beeinträchtigt wird.

Der Verpackungshersteller OutNature gewann 2020 den Deutschen Verpackungspreis in der Kategorie Neues Material. Aus der Silphie-Faser stellt das Unternehmen Papier und Verpackungen her, die zwar nicht komplett, aber langfristig zu 50 % aus Silphie-Fasern bestehen sollen. Vom Saatgut bis zum fertigen Papier kann alles in Deutschland hergestellt werden – das spart Transportwege und damit einhergehende CO₂-Emissionen. Ein Schritt in die richtige Richtung.

Durchwachsene Silphie statt Mais für Biogas

Die Durchwachsene Silphie gilt als potenzielle Energiepflanze und ist besonders wegen ihrer Anpassung an trockene Klimabedingungen interessant. Anders als Mais zieht sie ihre Feuchtigkeit nicht nur aus dem Boden, sondern auch aus ihren Blattbechern. Längere Kälteperioden übersteht sie schadlos und lässt sich über einen Zeitraum von zehn Jahren regelmäßig ernten. Zudem verfügt sie über eine hohe Biomasse und eine hohe Ausbeute an Biogas, die mit der von Energiemais vergleichbar ist. So produziert die Durchwachsene Silphie im Anbau ab dem zweiten Jahr zwischen 13 und 20 Tonnen Biomasse pro Hektar Anbaufläche. Bei Versuchen in Thüringen wurden Erträge von 18 bis 28 t Trockenmasse ab dem zweiten Standjahr erreicht. Im Vergleich zum Mais erreicht die Durchwachsene Silphie ein Niveau von 10 bis 20 % unterhalb des Mais.

Schutz für Boden, Grundwasser und Umwelt

Die Mehrjährigkeit der Silphie bietet weitere Vorteile gegenüber dem Mais. Im Anbaujahr bildet die Pflanze eine bodenständige Rosette, aus der im zweiten Jahr bis zu drei Meter hohe, vierkantige Stängel wachsen. Dank der Beschattung des Bodens durch das Blattwerk fallen im zweiten Anbaujahr Herbizide weg. Auch eine Düngung ist ab dem zweiten Anbaujahr nicht mehr notwendig. Auf Flächen mit Durchwachsener Silphie, die dem Umweltinteresse gelten, dürfen Pflanzenschutzmittel und mineralische Düngemittel über das erste Jahr hinaus nicht eingesetzt werden⁽²⁾.

Die langandauernde Deckung und die tiefe Durchwurzelung von über 2 Metern im Boden wirkt positiv auf das Bodenleben und das Wasserhaltevermögen. Die Silphie ist also auch ein idealer Erosions- und Gewässerschutz, denn sie verhindert eine Nitratauswaschung und ihre Wurzel trägt zum Humusaufbau im Boden bei, der für die Fruchtbarkeit relevant ist. Humus speichert COâ‚‚ und fängt Nährstoffe im Boden auf. Das sorgt für sauberes Trinkwasser. Und: Gegen die Silphie hat Unkraut keine Chance. 

Die Silphie als Futterpflanze und Bienenweide

In Deutschland kultivieren bereits mehr als 1.000 deutsche Landwirte die heimische Faserpflanze. Auch bei Kleingärtnern ist sie durch ihren extensiven Anbau und die Langlebigkeit als Nutzpflanze beliebt. Da Korbblütler für Bienen und andere Insekten interessant sind und die Durchwachsene Silphie eine lange Blütezeit von Juli bis September hat, schafft ihr Anbau neue Lebensräume für viele Tierarten. Denn gerade im Hoch- und Spätsommer finden Bienen nicht mehr allzu viel Nektar. So wird die Silphie zu einer Bienenweide und Imker können mit jährlichen Honigerträgen von bis zu 150 kg/ha rechnen. Auch für Haustierbesitzer dürfte die Pflanze interessant sein, denn Kaninchen, Meerschweinchen, aber auch Schafe oder Ziegen schmeckt das Grünfutter hervorragend. So trägt die Durchwachsene Silphie zum Erhalt bestehender Ökosysteme und zur Biodiversität bei.

Ein natürlicher Kreislauf

Die Durchwachsene Silphie bietet vom Anbau bis zur Ernte und Verarbeitung viele Verwertungsmöglichkeiten. Es entsteht praktisch kein Abfall, alles, was die Pflanze bietet, lässt sich in irgendeiner Form verwerten.

Nach der Ernte im September wird die Energiepflanze zusammen mit Wasser in eine Aufbereitungslinie der Testanlage eingespeist. Während der Thermodruckhydrolyse werden die Rohstoffe im Reaktor auf 150 bis 180 Grad Celsius erhitzt und 12 Minuten lang einem Druck von 8 Bar ausgesetzt. Dabei entsteht Dampf und die Bestandteile der Silphie verändern ihren Zustand. Dampf und Druck sorgen dafür, dass die Zellbestandteile Lignin, Zellulose und Hemizellulose ihren Zusammenhalt verlieren. Anschließend öffnet sich ein Schieberegler und das Substrat kühlt auf 60 bis 70 Grad Celsius herunter. Am Ende werden feste und flüssige Bestandteile getrennt. 

Die Pflanzenfasern werden gereinigt und in einzelne Bündel aufgeteilt. Sie können zu umweltfreundlichem Papier und zu 100 % recyclebarem Verpackungsmaterial weiterverarbeitet werden. Das Gärsubstrat, beispielsweise aus Lignin, Nährstoffen oder organischen Stoffen, wird in die Biogasanlage zur Wärme und Energieerzeugung eingespeist. Um einen hohen Methangasertrag zu haben, muss die Nutzpflanze rechtzeitig, etwa 3 bis 4 Wochen vor dem Mais, geerntet werden.

Alles weitere wird als Biodünger auf den Feldern für die nachwachsenden Pflanzen verwendet. So schließt sich der Kreislauf.

Wie weit ist die Entwicklung bisher?

Im Energiepark Hahnennest betreiben vier landwirtschaftliche Familienunternehmen seit 2011 eine gemeinsame Biogasanlage. Das Projekt in der Bodensee-Region ist einzigartig im Südwesten, denn vom Substrat bis hin zu Wärme und Energie wird hier alles selbst erzeugt. Energieüberschüsse werden ins Stromnetz eingespeist. Die Stuttgarter Hochschule der Medien und die Schwarz-Gruppe (Kaufland und Lidl) sind Partner des Energieparks.

Gemeinsam mit OutNature erhielt der Energiepark im Rahmen des Ideenwettbewerbs „Bioökonomie-Innovationen für den ländlichen Raum“ den „Innovationspreis Bioökonomie 2020“.

Im Mai 2020 wurde der Energiepark durch eine Anlage zur Faseraufbereitung erweitert, um Papier und Verpackungsmaterialien aus der Energiepflanze Silphie herzustellen. Der Edelstahlbehälter der Testanlage fasst 100 Kubikmeter und kann in zwei Aufbereitungslinien jährlich 40.000 Tonnen Frischmasse zu Papier, Verpackungen oder Wärme verwerten. 

Links

www.donau-silphie.de
www.energiepark-hahnennest.de

Belege
⁽¹⁾ Weltagrarbericht
⁽²⁾ § 32c der Direktzahlungen-Durchführungsverordnung