Eine räumliche Erfassung theoretischer Biomassepotenziale biogener Neben-, Rest- und Abfallstoffe für die Etablierung einer zirkulären Bioökonomie und damit einen Beitrag zur Erreichung der Klimaziele zu schaffen, ist im Moment von besonderer Relevanz. Dennoch fehlt eine umfassende europaweite Datenbank, in der die theoretischen Potenziale verschiedener biogener Reststoffe räumlich dargestellt werden. Im Rahmen von H2020-BBI-JTI geförderten EU-Projekts CAFIPLA werden verschiedene landwirtschaftliche, urbane und industrielle Reststoffe erfasst, kartiert und das theoretische Biomassepotenzial in einem webbasierten Dashboard visualisiert. Als Grundlage wird ein umfangreicher Datensatz basierend auf Recherchearbeiten, automatisierten Datenanalysen, Interviews und Stakeholder Workshops generiert. Dadurch ist es möglich, die theoretisch anfallende Menge biogener Reststoffe und je nach Datenlage auch die zeitliche Entwicklung der Mengen auf regionaler und nationaler Ebene darzustellen.
Am Deutschen Biomasseforschungszentrum wird im Projekt Pilot-SBG eine Anlage zur Herstellung von erneuerbaren Kraftstoffen basierend auf Methan und Wasserstoff entwickelt. Das Methan soll u. a. aus landwirtschaftlichen Reststoffen gewonnen werden. Um die Biomassepotenziale hierfür zu berechnen und deren Verfügbarkeiten über die Jahre räumlich abzubilden, sind Zeitreihen regionaler Produktionsmengen als Berechnungsgrundlage notwendig. Mittels regionaler Daten zu Anbauflächen und jährlicher Ertragsinformationen können solche Zeitreihen regionaler Produktionsmengen berechnet werden. Anbauflächen werden auf Landkreisebene (NUTS-3) jedoch nur im mehrjährigen Abstand erhoben, während auf Bundeslandebene entsprechende Daten jährlich verfügbar sind. In diesem Beitrag wird daher eine Methode präsentiert, um regionale Anbauflächen für die Zwischenjahre an Hand der Bundeslandtrends zu modellieren. Mittels der modellierten Anbauflächen und den jährlich erhobenen Hektarerträgen ist es so möglich, Aussagen über die zeitlichen Entwicklungen der Flächen und darauf basierend auch der regionalen Produktionsmengen zu treffen. In diesem Beitrag werden zwei Modellierungsverfahren miteinander verglichen: lineare Flächeninterpolation und ein Ansatz zur Flächenmodellierung mittels Bundeslandtrend (gewichteter Anteil). Die Ergebnisse zeigen, dass die Modellierung mittels gewichtetem Bundeslandtrend genauere Werte liefert und somit die Genauigkeit der linearen Flächenmodellierung deutlich übertrifft.
Die organische Bodensubstanz (OBS) steuert maßgeblich die Ökosystemleistungen von Böden. Die Untersuchung der Gehalte, Vorräte und Qualität von organischem Kohlenstoff (C org ) in Böden und von Bodenparametern, die zur OBS-Stabilisierung beitragen, ist daher fundamental und Aufgabe z.B. der Bodendauerbeobachtung. Spektroskopische Methoden, v.a. Verfahren im Bereich der sichtbaren Wellenlängen (Vis), des Nahen Infrarot (NIR) und des Mittleren Infrarot (MIR), bieten sich als Alternative zu chemischen Verfahren der Bodenanalyse an. Vorteile der Bodenspektroskopie sind die schnelle Durchführbarkeit und Reproduzierbarkeit von Messungen, ein geringer Aufwand in der Probenaufbereitung und die Abschätzung mehrerer Zielgrößen in einer Messung. So resultieren v.a. bei großen Probenzahlen Kostenvorteile, nicht zuletzt durch die Möglichkeit digitale Archive anzulegen. Ziel dieser Studie war es, die Eignung spektroskopischer Verfahren im Vergleich zu labor- analytischen Methoden zu testen. Parallel zu einer ausführlichen Literaturstudie wurden in einer Gelände- und Laborstudie Oberböden unterschiedlichen Stoffbestands (150 Acker- und 50 Grünlandstandorte) in vier Teilgebieten unterschiedlicher geologischer Ausgangssubstrate der Bodenbildung untersucht. C org -Gehalte und OBS-Fraktionen unterschiedlicher Stabilität wurden mittels Spektroskopie sehr gut erfasst; z.B. lag die Detektionsschwelle auf der Feldskala mit kombinierten VisNIR-MIR- Geländemessungen bei 0,15 - 0,29% Corg . Insbesondere mit MIR-Daten oder auch kombinierten VisNIR-MIR-Daten wurden insgesamt – auch im Gelände auf der Regionalskala – die besten Ergebnisse erzielt. Die Bestimmung langfristiger Trends der Entwicklung des C org-Gehaltes erscheint somit möglich. Die direkte Schätzung der C org -Vorräte fiel deutlich ungenauer aus. Heterogene Stoffverteilungen wurden auf der Feldskala gut erfasst. Die dafür entwickelten Schätzmodelle konnten auch auf Basis externer Spektralbibliotheken erfolgreich kalibriert werden. Der Einsatz der Bodenspektroskopie synergistisch zu den 'klassischen' laboranalytischen Methoden kann empfohlen werden, insbesondere die Anwendung der MIR-Spektroskopie und die Auswertung der spektroskopischen Daten setzen jedoch Expertenwissen voraus. Es werden Handlungsempfehlungen für die Nutzung spektroskopischer Methoden zum zeitlich und räumlich hochaufgelösten, langfristigen Monitoring (bzw. zur Dauerbeobachtung) relevanter Bodenkenngrößen gegeben.
