Bewertung der Ressourceneffizienz integrierter Systeme der Milchviehhaltung unter besonderer Berücksichtigung der energetischen Nutzung von Biomasse
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Untersuchungen dieses Forschungsvorhabens liefern einen Beitrag zur Bewertung der Energieintensität, des Global Warming Potentials und zur Landnutzung von landwirtschaftlichen Produktionsprozessen. Besonders intensiv wurde die Frage der Wertung von Umweltwirkungen von multifunktionellen Produktionsverfahren im Rahmen des Life Cycle Assessments diskutiert und es werden Lösungen in den Bereichen Ethanolherstellung und Käseherstellung präsentiert. Die durchgeführten Untersuchungen zur Energieintensität und zu den Treibhausgasemissionen der Ethanolproduktion aus Körnermais in Wisconsin zeigen, dass die ökologische Nachhaltigkeit des Verfahrens stark abhängig ist von der Nutzung des Nebenproduktes Maisschlempe. Die angewandte Allokationsmethode innerhalb des Gesamtverfahrens hat einen bestimmenden Einfluss auf das Ergebnis. Die Untersuchungen ergeben, dass die bislang in der Literatur herausgestellte positive Beurteilung des Einsatzes von getrockneter Maisschlempe aus der Bioethanolproduktion in die Milchviehfütterung bzw. Tierfütterung aus ökologischer Perspektive, im Speziellen hinsichtlich der Energieintensität weder im Bereich der Nutzung des Nebenprodutes aus der Ethanolherstellung als auch aus ernährungsphysiologischer Sicht in der Tierfütterung, nicht nachhaltig ist. Insgesamt ist die Produktion des Ethanols aus Körnermais aus Sicht des Energieeinsatzes und der entstehenden Treibhausgasemissionen als nicht empfehlenswert einzustufen. Mit zunehmender Ethanolproduktion verändert sich die Nutzung der Fläche in Wisconsin. Der bereits seit Jahrzehnten überwiegende Anteil von Mais als Monokultur erhöhte sich innerhalb der vergangenen 10 Jahre um etwa ein Drittel zu Lasten des stickstoffbindenden und bodenverbessernden Grundfutters für die Rinderhaltung, der Luzerne. Allein durch die Veränderung der Landnutzung standen im Jahr 2009 160 t weniger Stickstoff aus dem Bindungsprozess durch Leguminosen in Wisconsin zur Verfügung als noch im Jahr 1994. Dementsprechend ist ein Anstieg des Einsatzes von Mineraldünger in der Region zu verzeichnen, womit ein steigender Energieeinsatz sowie steigende Treibhausgasemissionen für den Betriebsmitteleinsatz im Pflanzenanbau verbunden sind. Zusätzlich ist der Einsatz von Stickstoff-Mineraldünger in den Jahren 1994 bis 2009 um durchschnittlich 28 kg ha^-1 Körnermais angestiegen. Es ist auch ein Ertragszuwachs zu verzeichnen, jedoch nicht einhergehend mit dem zunehmenden Mineraldüngereinsatz pro ha. Die Multifunktionalität des Käseherstellungsprozesses von Cheddar wurde in Zusammenhang mit dem Nebenprodukt Trockenmilchpulver untersucht. Methoden zur Vermeidung von Allokation als auch unterschiedliche Allokationsmethoden (ökonomisch, Masse, Nährstoffgehalt) zur Herausstellung von Umwelteinflüssen in der Käseherstellung wurden verglichen. Die Energieintensität zur Herstellung von Cheddar-Käse liegt in einem Wertebereich von 5.08 MJ kg^-1 bis 15.01 MJ kg^-1 und das GWP in einem Wertebereich von 0.31 kg CO2eq kg^-1 bis 0.99 kg CO2-eq kg^-1. An der Weiterentwicklung der Indikatoren Energieintensität und Global Warming Potential wird weiterhin gearbeitet. Da im GreenCheese-Projekt die Methode zur Bilanzierung im Bereich des Milchproduktionsverfahrens bereits vordefiniert war, erfolgt erst jetzt im Nachgang meiner Arbeiten dort eine Anpassung der Ergebnisse an die eigenen Vorarbeiten und daraus werden dann die Richtwerte für beide Indikatoren abgeleitet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 2010. Input of resources in dairy farming - energy, arable land and reduction of greenhouse gas emissions. Research Seminar at Agriculture and Agri-Food Canada. Quebec City, Canada, November 4th 2010
Kraatz, S.
- (2011). Global warming potential and energy intensity of cheese manufacturing in Wisconsin. 2011 ASABE Annual International Meeting, Louisville, Kentucky, August 7-10 2011. ASABE paper-no. 1110984. St. Joseph Michigan
Aguirre-Villegas, H., F. Milani, S. Kraatz, and D.J. Reinemann
- (2011). Methods for solving the multifunctionality problem in the life cycle assessment of ethanol production. 2011 ASABE Annual International Meeting, Louisville, Kentucky, August 7-10 2011. ASABE paper-no. 1110828. St. Joseph Michigan
Kraatz, S., J.C. Sinistore, and D.J. Reinemann
- 2011. Influence of feeding dry or wet distillers grains and manure handling systems on greenhouse gas emissions and energy intensity of milk production in Wisconsin. IBE Conference, Atlanta, GA, March 5th 2011
Passos-Fonseca, T.H., H. Aguirre-Villegas, J.C. Sinistore, S. Kraatz, R. Larson and D.J. Reinemann
- 2011. Understand the Carbon Footprint of Cheese: Sustainable Cheese Production. UW Cooperative Extension ANRE Program Area Annual Meeting, October 26-28, Wisconsin Dells, WI
Aguirre-Villegas H, Kraatz S, Milani F, Newenhouse A, Passos-Fonseca T, Reinemann D
- 2011. Variability and uncertainty analysis on a life cycle assessment case-study of combined dairy and biofuels production in Wisconsin. 2011 ASABE Annual International Meeting, Louisville, Kentucky, August 7-10 2011
Passos-Fonseca, T.H., J.C. Sinistore, H. Aguirre-Villegas, S. Kraatz, and D.J. Reinemann
