BioBraz: Biokraftstoffe in Brasilien

Landwirtschaft ist eine wichtige Säule der brasilianischen Wirtschaft. Etwa 27% des Bruttoinlandsproduktes sowie 37% der Arbeitsplätze sind von diesem Sektor abhängig. Dies bedingt jedoch auch, dass große Mengen landwirtschaftliche Reststoffe anfallen, welche nur unzureichend oder nicht genutzt werden. Vor diesem Hintergrund entwickelte der Projektpartner Spirit Design ein Geschäftskonzept, dieses enorme Potenzial mittels moderner Biogastechnologien nutzbar zu machen und aus Biomethan einen Biokraftstoff der 2. Generation herzustellen. Das Ziel von BioBraz war es, dieses Geschäftskonzept auf technische Machbarkeit und langfristige Wirtschaftlichkeit zu prüfen. Der Fokus hierfür lag auf dem Gebiet des Itaipu Stausee im Bundesstaat Paraná, einem Gebiet das sich durch intensive landwirtschaftliche Nutzung in einem sensiblen Ökosystem auszeichnet.


© Bild: Österreichische Energieagentur/ Martin Höher
Itaipu Wasserkraftwerk

Biomethanaufbereitung in Kraftstoffqualität
Das Geschäftskonzept sieht die Bildung einer Bioenergie-Genossenschaft vor. Dabei werden dezentrale Biogasanlagen auf den einzelnen Betrieben installiert und das erzeugte Biogas in einer zentralen Biogas-Aufbereitungsanlage zu  Biomethan in Kraftstoffqualität aufbereitet. Der Transport erfolgt mittels Pipeline. Der Methan wird vorwiegend von den Mitgliedern der Genossenschaft genutzt. Der Gärrest wird anschließend zu Bio-Dünger verarbeitet und steht ebenfalls der regionalen Landwirtschaft zur Verfügung. Überschüssige Produktion wird an andere landwirtschaftliche Genossenschaften bzw. am freien Markt verkauft. Das Geschäftskonzept basiert hauptsächlich auf einer fairen Verteilung von Besitz, Risiko und Einnahmen unter den beteiligten  Landwirten. Dies ist sowohl aus legislativer als auch aus organisatorischer Sicht von Vorteil und scheint die geeignetste Form der Zusammenarbeit sein. Wesentliche Ziele sind eine regionale Versorgung und Verbrauch von Energie sowie die Schaffung von geschlossenen Materialkreisläufen in der landwirtschaftlichen Produktion. Langfristig sollen durch die Nutzung von Biomethane die Treibhausgasemissionen des Landwirtschaftssektors erheblich reduziert werden. Besonderes Augenmerk wurde auf Übertragbarkeit des Konzepts auf andere Regionen in Brasilien sowie andere Länder gelegt.


© Bild: Österreichische Energieagentur/ Martin Höher
Biomethan Tankstelle auf dem Gelände des Itaipu Technology Park (PTI) und Methanaufbereitungsanlage

Analyse des Geschäftskonzepts
Die Machbarkeitsstudie umfasste die theoretische Umsetzung sowie den Betrieb der Anlagen in einem Zeitraum von 10 Jahren. Je nach Größe und Art der Tierhaltung wurden die landwirtschaftlichen Betriebe in drei Kategorien unterschieden (kleines, mittleres und großes Potential). In weiterer Folge wurde die technisch-ökonomische Machbarkeit von drei Entwicklungsszenarien abgebildet. Diese zeigen die optimale Entwicklung, die nachteilige Entwicklung und die wahrscheinlichste Entwicklung der Rahmenbedingungen. Zusätzlich wurde die Analyse durch intensive Stakeholder-Beteiligungsprozesse innerhalb der Zielregion unterstützt.

Dabei zeigte sich, dass unter gegebenen Rahmenbedingungen das Projektdesign hinsichtlich Größe und eingesetzter Technologien optimiert werden sollte.   

Adaptierung und Alternativen des Konzepts
Eine Umgestaltung bzw. Adaptierung des Konzeptes sollte in erster Linie auf Kosteneinsparungen durch Skaleneffekte setzen sowie eine Diversifizierung in der Verwendung von Biogas, Biomethane und den Koppelprodukten in Betracht ziehen. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse wurde ein  Umsetzungsplan entwickelt, mit welchem die Wirtschaftlichkeit erhöht und das Konzept gleichzeitig an die lokalen Rahmenbedingungen angepasst werden kann. Das vorgeschlagene Design unterstützt dabei in erster Linie eine vielseitigere Nutzung von Biogas mit bereits etablierten Technologien und den schrittweisen Aufbau von Biomethanproduktionskapazitäten sowie der Anpassung des Mobilitätssektors.

Die Empfehlungen umfassen unter anderem eine Neugestaltung der Logistik von Rohstoffen und Gas sowie eine Standardisierung und Vergrößerung der Produktionseinheiten um Investitions- und Betriebskosten zu verringern. Darüber hinaus sollte die mögliche Anwendung eines trockenen statt eines nassen Fermentationsverfahrens in Betracht gezogen werden. Um die Aufbauphase eines Biomethanmarktes im Verkehrssektor zu überbrücken, werden die Biogasanlagen vorerst konventionell eingesetzt (Strom, Wärme, Treibstoff und Dünger). Eine Gesetzesänderung macht den Handel von elektrischer Energie (Guthaben) unter Genossenschaftsmitgliedern möglich. Alternative Geschäftskonzepte, beispielsweise die Verwendung von Biogas für Heiz- und Kühlzwecke (z. B. Hühnerställe, Glashäuser) sowie die Herstellung von Prozesswärme erscheinen vielversprechend, wurden jedoch bisher nicht beurteilt.

Auf Basis der vielseitigen Nutzungsmöglichkeiten von Biogas kann es möglich sein, in Brasilien langfristig einen Markt für Biomethan zu etablieren und damit ländliche Regionen wirtschaftlich, ökologisch und sozial zu unterstützen. Allerdings sind Skaleneffekte und eine enge Zusammenarbeit zwischen lokalen Interessensgruppen entlang der Wertschöpfungskette ausschlaggebend für erfolgreiche Umsetzungsprozesse.

Großes Einsparungspotential bei Treibhausgasemissionen
Aus der Perspektive von Umwelt- und Klimaschutz können mit dem Projekt die Treibhausgasemissionen des Transportsektors um 1.127 Tonnen CO2 Äquivalente pro Jahr reduziert werden. Gleichzeitig sinken  die Treibhausgasemissionen des Agrarsektors durch den Ersatz von Mineraldünger und dem kontrollierten Reststoffmanagement. Zusätzlich verringern geschlossene Stoffkreisläufe und die Verwendung von Bio-Dünger die Umweltauswirkungen der Landwirtschaft, z.B. Eutrophierung und Kohlenstoffbilanz im Boden.

Biogas und Biomethan sind aber auch ein Beitrag zur ländlichen Entwicklung. Die regionale Erzeugung und der Verbrauch von Bioenergie kommen sowohl den Landwirten und anderen Wirtschaftszweigen als auch den Bewohnern der Region zugute. Wesentliche Neuerungen sind neue Wertschöpfungsketten für vormals ungenutzte organische Abfälle und damit verbunden zusätzliches Einkommen aus der Energie- und Düngemittelproduktion. Darüber hinaus hat die Einführung eines neuen Wirtschaftszweiges einen positiven Einfluss auf die regionalen Geschäfts- und Diversifizierungsmöglichkeiten und kann verbesserte Lebens- und Umweltbedingungen nach sich ziehen. Die Auswertung zeigt, dass die Umsetzung des Pilotprojektes im Zielgebiet etwa 50.000 Menschen direkt betreffen würde


© Bild: Österreichische Energieagentur/ Martin Höher

Schulung und Information der Bevölkerung
Ohne die Kooperation und Unterstützung der Bevölkerung ist die künftige Umsetzung eines kooperativen Biomethankonzeptes nicht möglich. Die aktive Beteiligung regionaler Interessengruppen im Planungsprozess war daher eine wichtige Säule des Projekts. Mittels lokaler Informationsveranstaltungen und zusätzliche Schulungen wurde einerseits Information zu den Möglichkeiten von Biomethan verbreitet, aber auch die Erfordernisse für die Umsetzung eines solchen Projektes erläutert. Die Veranstaltungen stießen auf reges Interesse. Dies kommt auch dadurch zum Ausdruck, dass sich insgesamt 22 Landwirte mit Unterzeichnung einer Absichtserklärung für die Fortsetzung der Planungen aussprachen. 


© Bild: Österreichische Energieagentur/ Martin Höher
Informationsveranstaltung für Farmer in der Region Santa Helena


Projektkonsortium:

Die Österreichische Energieagentur kann auf umfangreiche Erfahrungen in der Leitung und Koordination internationaler Projekte, unter anderem bei der Durchführung von Programmen der Entwicklungszusammenarbeit zurückgreifen. Als nationales Kompetenzzentrum für Energie konnte sie umfangreiche Erfahrungen in der technischen und ökonomischen Analyse von Biogas- und Biomethanprojekten, einschließlich der Bewertung von Treibhausgasemissionen, Eutrophierung, Energie- & Materialströme und Primärenergieinput einbringen. Als Koordinator war sie darüber hinaus für den strukturierten und koordinierten Projektablauf und das Qualitätsmanagement verantwortlich.

Spirit Design beschäftigt sich mit der Entwicklung von Biogasprojekten, wie beispielsweiße der Entwicklung eines mit Biomethan betriebenen multifunktionalen Arbeits- und Transportfahrzeugs. Vor zwei Jahren startete das Programm Atmove, welches auf eine Verbesserung der gesamten Infrastruktur für die Entwicklung der Biomethanmobilität abzielt. Hierfür werden bestehende Technologielösungen an die Bedürfnisse von Schwellenländern angepasst. Spirit Design war verantwortlich für das Design des Geschäftskonzeptes und dessen Einbettung in das strategische Gesamtkonzept sowie Datenerhebung und Kommunikation.

CIBiogás-ER ist eine gemeinnützige Institution mit den Schwerpunkten Wissenschaft, Technologie und Innovation welche sich aus 16 Mitgliedern (z. B. Itaipu Bincional, Eletrobras, UNIDO, FAO) zusammensetzt. Hier werden Projekte im Zusammenhang mit erneuerbaren Energien entwickelt und regional umgesetzt. Allgemeines Ziel ist die Entwicklung geeigneter politischer Rahmenbringungen für Nutzung von Biogas in Lateinamerika und in der Karibik zu unterstützen. Weitere wichtige Tätigkeitsfelder sind der Aufbau von Wissen, technischem Know-how und Technologietransfer. CIBiogás hat bereits erfolgreich mehrere innovative Biogasanlagen im Zielgebiet von BioBraz etabliert und war somit für die Einbindung der Interessensgruppen und Abstimmung des Projektdesign verantwortlich.

Projektdaten
AuftraggeberAustrian Federal Ministry of Agriculture, Forestry, Environment and Water Management
Projektleiter/inMartin Hoeher (AEA)
ProjektteamLorenz Strimitzer (AEA)
Florian Kabas (Spirit Design)
Renate Kepplinger (Spirit Design)
Marcelo Alves de Sousa (CIBiogás)
Samuel Campos da Silva (CIBiogás-ER)
Joao Carlos Christmann Zank (CIBiogás)
ProjektpartnerSpirit Design
CIBiogás
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