2. Ressourcen für die Bioökonomie

Pflanzen synthetisieren mithilfe des Sonnenlichts bei der Photosysnthese direkt einfache Zucker wie Fructose und Glucose aus Wasser und Kohlendioxid. Vom Wasser wird Wasserstoff abgespalten, wobei Sauerstoff entsteht. Der Wasserstoff wird auf das Kohlendioxid übertragen und in einer Kohlenstoffverbindung festgelegt.

 

 

 

Wichtige zuckerhaltige Nutzpflanzen, die beträchtliche Anbauflächen weltweit einnehmen, sind Zuckerrohr und Zuckerrübe.
1,9 Milliarden Tonnen Zuckerrohr und 270 Millionen Tonnen Zuckerüben wurden 2021 weltweit erzeugt (FAO 2022). Wichtige Anbauländer für Zuckerrohr sind Brasilien (38 %) und Indien (22 %), die zusammen 60 % der gesamten Erntemenge erzeugen (FAO 2022). In Brasilien werden ca. 45 % des erzeugten Zuckerrohrs für die Herstellung von Bioethanol eingesetzt (https://encyclopedia.pub/entry/17495).
Weltweite Bioethanolproduktion 2021: 104,5 Mrd.l (https://www.isosugar.org/sugarsector/ethanol). Davon insgesamt ca. 25 % aus Zuckerrohr (Hoang 2021, https://encyclopedia.pub/entry/17495)
Zuckerrüben werden vor allem in Russland, Frankreich, USA, Deutschland und der Türkei angebaut. Sie werden vor allem zu Zucker verarbeitet. In Deutschland wurden 2021 ca. 31,9 Mio. t Zuckerrüben erzeugt (BLE 2022). Ein Teil der angebauten Zuckerrüben wird aber auch zur Ethanol- oder Biogasherstellung verwendet. In Deutschland wurden 2021 ca. 1,3 Mio. t Zuckerrüben bei der Ethanolherstellung eingesetzt und etwa genauso viel für die Biogasherstellung (FNR 2022).

Die Vielfalt der Produkte aus Zuckerrübe wird auf dieser Internetseite gezeigt: https://www.zuckerverbaende.de/wir-sind-zucker/verarbeitung-der-zuckerruebe/verwertung-der-zuckerruebe/

Statistische Daten zum Anbau und der Verwendung von Zuckerrüben in Deutschland sind in diesem Bericht der Bundesanstalt für Ernährung und Landwirtschaft zusammengefasst:
https://www.ble.de/SharedDocs/Downloads/DE/BZL/Daten-Berichte/Zucker/2022BerichtZucker.pdf?__blob=publicationFile&v=2

 

 

 

 

Aus der Glukose synthetisiert die Pflanze zügig Stärke, da diese besser gespeichert werden kann und die osmotischen Verhältnisse nicht negativ beeinflusst. Stärke besteht aus zahlreichen Glukoseeinheiten, die über glykosidische Bindungen zu Amylose oder Amylopektin verknüpft sind.

 

 

Wichtige stärkehaltige Nutzpflanzen, die einen Großteil der weltweiten Anbauflächen einnehmen, sind die Getreidearten Mais, Reis und Weizen. 

 

Mais 

Mais nimmt mit Abstand den größten Teil der insgesamt geernteten Getreidemenge ein und betrug 2021 weltweit 1,2 Mrd. t. Etwa 31 % dieser Menge (ca. 384 Mio. t) wurden allein in den USA produziert. Weiter wichtige Anbauländer sind China und Brasilien. Der Anbau von Mais ist in den letzten Jahren stark ausgeweitet worden, was vor allem mit seiner Verwendung für die Bioethanol- und Biogaserzeugung sowie als Futtermittel zusammenhängt (FAO 2022). Vor allem in den USA wird der größte Teil des erzeugten Bioethanols aus Mais hergestellt. Die USA stellten 2021 fast 57 Mrd. l Bioethanol her, wovon 93,8 % aus Mais erzeugt wurden (RFA 2022, S.25: https://d35t1syewk4d42.cloudfront.net/file/2145/RFA%202022%20Outlook.pdf) Dafür wurden 127 Mio.t Mais eingesetzt (USDA 2023, Feed Grains Yearbook: https://www.ers.usda.gov/data-products/feed-grains-database/feed-grains-yearbook-tables/). Mit einem Anteil von 55 % der weltweiten Ethanolproduktion ist die USA der größte Hersteller von Bioethanol. Man kann also sagen, dass der größte Teil des weltweit verfügbaren Bioethanols aus Mais erzeugt wird.

Reis
60 % des weltweit erzeugten Reises (2021: 787 Mio. t) werden in China (27 %), Indien (25 %) und Bangladesch (7 %) angebaut. Reis wird vor allem für die Lebensmittelproduktion verwendet.

Weizen
Der Weizenanbau konzentriert sich nicht so stark auf einzelne Produktionsländer. Hier verteilen sich lediglich 40 % der weltweit erzeugten Menge von 787 Mio. t auf die drei Ländern China (18 %), Indien (14 %) und Russland (10 %). Die restlichen 60 % werden in verschiedenen anderen Teilen der Erde produziert. Die in China und Indien erzeugten Mengen werden auch dort konsumiert, während Russland, USA, Kanada, die EU und die Ukraine große Teile ihrer Produktion exportieren (Wolf et al. 2018)
Etwa 80 % des Weizens werden für die Nahrungsmittelproduktion eingesetzt, der Rest für industrielle Anwendungen oder als Tierfutter.
In Deutschland wurden 2021 auf 2,9 Mio. ha etwa 21,5 Mio. t Weizen angebaut. Etwa 3 % dieser Menge wurde für die Bioethanolherstellung verwendet (FAOSTAT 2022 und FNR 2022).

 

Eine detaillierte Beschreibung der chemischen Struktur zucker- und stärkehaltiger Pflanzen sowie wirtschaftlich bedeutender Vertreter findet sich im Kapitel 1.1 des Lernangebots zu zukunftsweisenden Kraftstoffen auf der HOOU Plattform: https://learn.hoou.de/course/view.php?id=180