Neue Optionen für Holzheizungen in Maine sind mit dem Klimahandel verbunden

Jun 06, 2023

MAINE, USA – In einem Lagerhaus einer Papierfabrik in der Nähe der University of Maine überwacht der Ingenieur Ian Toal eine riesige, komplizierte Maschine, die Sägemehl in einen Schlüsselbestandteil für eine neue Art von Heizöl verwandelt.

Forscher dieser Pilotanlage in Old Town, Teil des Forest Bioproducts Research Institute der UMaine, haben jahrelang Alternativen zu fossilen Brennstoffen entwickelt, indem sie Holz verwenden, das andernfalls im Abfall landen würde.

Das Ziel, so Toal, bestehe darin, den Klimawandel zu bekämpfen, indem man darauf hinarbeitet, Öl durch eine „erneuerbare Brennstoffquelle“ zu ersetzen – erneuerbar, weil Bäume im Gegensatz zu Kohle und Öl, die im Untergrund gefördert werden, über Jahrzehnte nachwachsen. Dies trägt schließlich dazu bei, den Kohlenstoff auszugleichen, den sie bei der Verbrennung ausstoßen.

„Ich habe einen 5-Jährigen zu Hause, von dem ich mir immer noch nicht vorstellen kann, in was für einer Welt er aufwachsen wird“, sagte Toal, der einen staubigen weißen Laborkittel und eine Schutzbrille trug, während er einen Rundgang durch das Labor gab Biokraftstoffanlage Ende Mai. „Alles, was ich tun kann, um dazu beizutragen, dass die Welt, in der wir leben, näher kommt oder besser wird, ist für mich Motivation.“

Da die Bewohner über die hohen Ölkosten des vergangenen Winters nachdenken und Investitionen für die Zukunft planen, ist Holzheizung eine zunehmend attraktive Option mit komplexen Auswirkungen auf den Klimawandel.

Viele Klimawissenschaftler sind mit der Behauptung nicht einverstanden, dass die Verbrennung von Holz zur Energiegewinnung im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen einen Vorteil bei der Verlangsamung der Klimakrise hat. Es handelt sich um eine kontroverse Strategie, die auf vielen kniffligen Annahmen zur Waldbewirtschaftung, Zeitplänen und vielem mehr beruht.

Diese Debatte ist besonders wichtig in Maine, dem waldreichsten Staat und, wie The Monitor in dieser Serie berichtete, dem Staat, der am stärksten auf schmutziges, teures Öl zum Heizen von Häusern angewiesen ist.

Da Bäume aus Kohlenstoff bestehen, sind die ausgedehnten Wälder von Maine eine riesige Speicherbank für Kohlenstoffemissionen, die sonst den Planeten erwärmen würden.

Obwohl die politischen Entscheidungsträger des Bundesstaats einen gewissen Wert in der Holzenergie sehen, während Maine auf seine Klimaziele hinarbeitet, liegt ihr Fokus bei der Dekarbonisierung der Hauswärme auf Verwitterung und elektrischen Wärmepumpen.

Aber die ausgedehnten Wälder Maines machen Holzwärme auch billig und allgemein verfügbar. Und Ölhändler preisen bereits eine transformative neue Erfindung des flüssigen Brennstoffs auf Holzbasis an, die in der Altstadt entwickelt wird.

Eine bekannte lokale Wärmequelle

Bestimmte Formen der Holzheizung sind in Maine bereits üblich. Holzpellets und Brennholz, die in heimischen Kaminen und Öfen verwendet werden, sind für die meisten Bewohner die günstigsten Heizoptionen.

Staatlichen und bundesstaatlichen Daten zufolge erhalten die Einwohner von Maine aus diesen Holzprodukten mehr tatsächliche Wärmeeinheiten als aus jedem anderen Brennstoff außer Öl – und der Holzverbrauch steigt tendenziell an, wenn die Ölpreise steigen, wie dies Ende letzten Jahres der Fall war.

Welche Bundesstaaten haben den höchsten Anteil an Haushalten, die irgendeine Form von Holzwärme nutzen?

Efficiency Maine bietet bis zu 6.000 US-Dollar Rabatt auf die Kosten bestimmter Zentralheizungsöfen oder -kessel, die Pellets oder Brennholz verbrennen, das auf der Website des Rabattanbieters als „lokaler, erneuerbarer Brennstoff“ beschrieben wird.

In Maine gibt es überall Schnittholz, das aus Hinterhöfen und von Holzfirmen geschnitten wird, während Pelletsysteme mit einem Brennstoff betrieben werden, der größtenteils in Maine aus gepresstem Sägemehl aus örtlichen Mühlen und anderen Arten von „Abfallholz“ hergestellt wird.

Scott Nichols besitzt das in New Hampshire ansässige Unternehmen Tarm Biomass, das Pelletöfen und andere Holzheizgeräte verkauft. Für Hausbesitzer ist Holz ein idealer Bestandteil der Heizstrategie, zu der auch elektrische Wärmepumpen gehören können.

„Wir sollten bei jeder Gelegenheit auf fossile Brennstoffe verzichten, und wenn wir über eine lokale Ressource wie Holz verfügen, die auch einen lokalen wirtschaftlichen Nutzen bringt, scheint das eine kluge Entscheidung zu sein“, sagte er. „Und vielleicht ist das in 30 Jahren oder wann auch immer, wenn wir eine Form der Technologie ohne Verbrennung haben, die die Vorteile von Holz ersetzen kann, dann ist das großartig – aber im Moment sind wir bei weitem nicht bei dem, was wir brauchen.“

Nichols sagte, dass diese Holzwärmequellen in Maine aus zwei Gründen so durchweg günstig seien: der reichlichen Holzversorgung vor Ort und weil sie kostengünstig sein müssten, um mit der Bequemlichkeit und Verfügbarkeit von Öl und Propan konkurrieren zu können.

Bill Bell, der geschäftsführende Direktor der Maine Pellet Fuels Association, sagte, er habe diese Dynamik gesehen, als die Ölpreise in den 2010er Jahren fielen und sich die Akzeptanz von Pellets verlangsamte. Wenn fossile Brennstoffe eine einfache Wahl seien, sagte er, sei es schwieriger, die Menschen von einem Wechsel zu überzeugen.

„Unser Hauptkonkurrent ist die Trägheit“, sagte Bell. „Die für uns wichtige Zeit ist gerade jetzt, wenn die Menschen einen Winter hinter sich haben und die Zeit haben, rational darüber nachzudenken: ‚Wissen Sie, wir haben sehr viel für Öl oder Propan bezahlt, und wir sollten über die Herstellung nachdenken.‘ vielleicht eine Veränderung.‘ "

Pflanzliche Alternativen

Bestimmte Ölhändler erforschen etwas ganz anderes als Pellets oder Brennholz. Sie arbeiten an der Umwandlung von Holz und anderen Pflanzen in flüssige Biokraftstoffe, die ihren Namen tragen, weil sie aus lebendem Material bestehen. Sie haben schon einmal einen Biokraftstoff verwendet, wenn Sie Benzin mit einer Mischung aus Ethanol auf Maisbasis gekauft haben (vielleicht E10 oder E15 genannt, wobei sich die Zahlen auf den Prozentsatz des beigemischten Ethanols beziehen).

Die Heizungsindustrie entwickelt eigene Biokraftstoffe und Mischungen aus Biokraftstoff und fossilem Öl, die ihrer Meinung nach das Heizöl, das Hausbesitzer im Winter mehrmals in ihre Tanks geliefert haben, nahezu direkt ersetzen könnten.

Diese Brennstoffe sind so konzipiert, dass sie mit geringem Aufwand und kostengünstigen Nachrüstungen und Upgrades in die bestehenden Heizsysteme der Bewohner integriert werden können – etwa durch Additive, die den neuen Brennstoff bei kalten Temperaturen fließen lassen, oder durch Dichtungen und Dichtungen aus dafür vorgesehenen Materialien funktionieren besser mit Biokraftstoffen.

Befürworter sagen, dass diese flüssigen Brennstoffe von vorhandenen Ölarbeitern, Lastwagen und anderer Infrastruktur gehandhabt werden können.

„Wenn ich mit Leuten aus der Branche spreche … sind sie irgendwie darauf bedacht, dass das passiert“, sagte Tom Butcher, der technische Direktor der National Oilheat Research Alliance. „Sie wollen zeigen, dass sie Teil einer kohlenstoffarmen Zukunft sein können.“

Die Butcher's Group, bekannt als NORA, wurde durch einen Kongressbeschluss im Jahr 2000 gegründet, um Effizienz- und Sicherheitsverbesserungen bei Ölheizungen zu untersuchen. Es wird durch eine kleine Gebühr auf den Verkauf von Heizöl finanziert, ähnlich den Abbuchungsprogrammen, die es für Agrarrohstoffe gibt.

Auf einer Konferenz der Nordost-Ölwärmeindustrie im Jahr 2019 haben NORA und andere Gruppen versprochen, bis 2050 CO2-neutral zu werden. Ihr Fokus liegt kurzfristig auf landwirtschaftlichen Nutzpflanzen und Lebensmittelabfällen, nicht auf Holz – sie führen zunehmend Mischungen aus normalem Öl ein Beimischungen von Biokraftstoffen aus Pflanzen wie Soja, Raps und Mais sowie Altspeiseöl und anderen Abfallrohstoffen.

Toal, der Werksleiter von UMaine, verwendet in seinem Haus in Freeport Heizöl mit einem Zusatz von 20 % pflanzlichem Biokraftstoff. Ölmischungen mit 5 % oder 20 % Biokraftstoff werden bereits von vielen Ölfirmen in Neuengland verkauft, sagte Butcher, wobei Optionen für 50 % und 100 % in Arbeit sind.

Toal sagte, dass die Verwendung dieser kostengünstigeren Biokraftstoffmischung dazu beigetragen habe, die Auswirkungen der Preissteigerungen bei fossilem Öl in der vergangenen Saison zu mildern, insbesondere in Kombination mit der Wärmepumpe und den Solarpaneelen auf dem Dach seines Hauses.

Flüssiger EL-Heizstoff auf Holzbasis

Toal freut sich auf den Tag, an dem er eine große Modernisierung vornehmen kann – indem er seine Heizölmischung vollständig durch den Holzbrennstoff ersetzt, den er untersucht. Es ist als Ethyllävulinat oder EL bekannt.

Der Prozess, den Toal in Old Town testet, lässt Sägemehl aus einer nahegelegenen Mühle oder Altkarton einer Reihe chemischer Reaktionen unterziehen. Durch die Zugabe von Dampf und etwas Schwefelsäure wird der Kohlenstoffgehalt des Holzes konzentriert und in mehrere nützliche Produkte umgewandelt – darunter Lävulinsäure, der Hauptbestandteil der EL-Herstellung.

EL ist noch nicht auf dem Markt, aber Biofine Developments Northeast, UMaines privater Partner in der Pilotanlage, baut seine erste EL-Fabrik im kommerziellen Maßstab in Lincoln. Ziel ist es, Anfang 2026 in Betrieb zu gehen.

Steve Fitzpatrick, der Gründer und CEO von Biofine, sagte, der von ihm entwickelte Kraftstoff verbrenne effizient und mit 35 % geringeren Partikelemissionen als Diesel mit extrem niedrigem Schwefelgehalt, der Heizöl entspricht.

Auf die Frage nach den voraussichtlichen Kosten des Kraftstoffs sagte Fitzpatrick: „Mit den etablierten bundesstaatlichen Steueranreizen für erneuerbare Kraftstoffe kann EL wettbewerbsfähig auf dem Heizöl(markt) verkauft werden.“ Biofine unterzeichnete im Jahr 2020 eine Vereinbarung zum Verkauf von EL mit Sprague Energy, einem großen Ölhändler im Nordosten.

Ryan Rogers, Geschäftsführer des Heizölunternehmens Dead River in Presque Isle, ist ein langjähriger EL-Evangelist, der es in seinem eigenen Zuhause getestet und jahrelang die kleinen Änderungen an der Heizausrüstung untersucht hat, die erforderlich waren, um es auf den Markt zu bringen.

„Das Gerede über den Klimawandel hat der (Öl-)Industrie, in der ich angefangen habe, sozusagen ein Ablaufdatum gesetzt“, sagte Rogers. „Was ich wirklich hoffe, ist, den Menschen bewusst zu machen, dass wir aus lokalen Quellen ein Produkt herstellen können, das unsere Wirtschaft ankurbeln kann.“

Eine reichlich vorhandene Abfallressource

Um sich für staatliche Subventionen für erneuerbare Brennstoffe zu qualifizieren, muss das Biofine-Werk sein Produkt in erster Linie mit dem sogenannten „Slash“ herstellen – den Holzresten, die bei der Ernte ganzer Bäume für andere höherwertige Verwendungszwecke wie Schnittholz und Papierprodukte zurückbleiben – und „ „vorkommerzielle Durchforstungen“, bei denen es sich um kleinere Bäume handelt, die im Rahmen der routinemäßigen Bewirtschaftung aus dem Wald entfernt werden.

Holzprodukte und Abfälle aus den Wäldern von Maine, 2020

Das in den ausgedehnten Wäldern von Maine geerntete Holz und Altholz wird für vielfältige Zwecke verwendet – von Schnittholz, Zellstoff und Papier bis hin zu Pellets für die Hausheizung oder Hackschnitzeln für die Stromerzeugung. Hier sind die aktuellsten verfügbaren Landesdaten darüber, wie diese Ernte ausfällt.

Das Ziel dieser Standards besteht darin, sicherzustellen, dass der Großteil des Holzes im Wald seinen Kohlenstoff weiterhin speichert und verhindert, dass er in die Atmosphäre gelangt.

Die riesigen Waldgebiete von Maine sind eine sogenannte Kohlenstoffsenke – und zwar eine entscheidende. Ein staatlicher Bericht aus dem Jahr 2022 zeigte, dass diese Wälder bereits den größten Teil der Kohlenstoffemissionen von Maine binden, die hauptsächlich aus dem Transport und der Heizung von Häusern stammen.

Bäume und Pflanzen atmen Kohlendioxid ein und geben diesen Kohlenstoff während ihres Wachstums an ihren Körper ab – und behalten ihn auch dann, wenn sie gefällt und zu Holz oder Papier verarbeitet werden. Sie geben ihren Kohlenstoff ab, wenn man sie zersetzt oder wenn sie verbrannt werden.

Da sich die Wälder in Maine größtenteils in Privatbesitz befinden, argumentieren Befürworter der Holzindustrie, dass die Landbesitzer eine Reihe von Möglichkeiten benötigen, um Geld damit zu verdienen, dass sie ihre Wälder als Wälder behalten, anstatt das Land für die Bebauung, beispielsweise für Wohnzwecke, zu verkaufen. In einem Harvard Forest-Bericht aus dem Jahr 2017 heißt es, dass Neuengland aktiv Waldflächen für die Entwicklung verliert, da die Naturschutzbemühungen nachlassen.

Befürworter der Holzwärme argumentieren außerdem, dass Altholz, das für energetische Zwecke wie Biokraftstoffe genutzt werden soll, andernfalls auf dem Waldboden oder in Stapeln außerhalb von Sägewerken verfaulen würde, was die Gefahr von Waldbränden mit sich bringen und früher oder später bei der Zersetzung seinen Kohlenstoff freisetzen würde.

„Sie ersetzen fossile Brennstoffe, die nicht aus erneuerbaren Quellen stammen … indem Sie den natürlichen Kreislauf von Holzwachstum, Tod und Verrottung nutzen“, sagte Fitzpatrick.

Zu Beginn wird das Werk in Lincoln etwa 70.000 „grüne Tonnen“ Altholz aus der Umgebung verwenden, um 3 Millionen Gallonen Kraftstoff pro Jahr herzustellen. Laut Bundesdaten könnte dies theoretisch 1,4 % der 213 Millionen Gallonen Heizöl ersetzen, die im Jahr 2020 an Mainers verkauft wurden.

Durch die Ausweitung der Produktion in Lincoln und den Bau von Anlagen an anderen ehemaligen Standorten von Zellstoff- und Papierfabriken, wo die Holzversorgung in der Nähe bereits gesichert ist, könnte die Produktion von Biofine laut Fitzpatrick „innerhalb von wahrscheinlich 10 Jahren oder vielleicht sogar weniger buchstäblich auf Hunderte Millionen Gallonen steigen“. ."

„Sobald wir die erste kommerzielle Anlage in Betrieb nehmen … hoffe ich, dass es bei den Leuten nicht den falschen Eindruck erweckt, aber ich sage, man kann diese Anlagen nicht schnell genug bauen“, sagte er. „Ich denke, die Nachfrage wird riesig sein. Ich denke, es wird dem Staat und vielleicht auch dem Nordosten sehr gut tun.“

Befürchtungen vor intensiver Ernte

Abfallholz ist in Maine besonders häufig anzutreffen, auch weil es immer weniger von Kraftwerken genutzt wird, die es zur Versorgung des regionalen Stromnetzes verbrennen. Diese Biomasseanlagen hatten in den letzten Jahren in Maine und New Hampshire wirtschaftliche Probleme und viele wurden geschlossen.

Gegner von Holzheizungen befürchten jedoch, dass das Wachstum der Holzheizungsindustrie dazu führen könnte, dass ganze Bäume zur Energiegewinnung verbrannt werden – was dem Wald viel mehr Kohlenstoff entzieht und damit wiederum den Klimawandel beschleunigt.

Diese Bedenken haben sich im Energiesektor mit Holzpellets bewahrheitet. Eine Untersuchung der gemeinnützigen Nachrichtenagentur Mongabay im vergangenen Jahr ergab, dass ein großes Unternehmen im Südosten der USA entgegen den Behauptungen, es wolle sich auf Altholz konzentrieren, Wälder abholzt und ganze Bäume zur Herstellung von Pellets verwendet. Diese werden nach Großbritannien und Europa exportiert, wo sie als wichtiger, häufig genutzter erneuerbarer Brennstoff für die Stromerzeugung gelten.

„Das haben wir einfach nicht“ in Neuengland, sagte Eric Kingsley, ein in Portland ansässiger Berater für Forstprodukte. „Wir arbeiten in klarer Synergie mit der bestehenden Forstindustrie und erfüllen einen lokalen Bedarf, keinen britischen oder europäischen Bedarf.“

Während Abfallholz sowohl für die Herstellung von Pellets als auch für den von Biofine entwickelten Biokraftstoff bevorzugt wird, gibt es auch andere potenzielle Einsatzstoffe. Wenn Biofine nicht mehr genug Holz zur Verfügung hätte, sagte Entwicklungsleiter Mike Cassata, würden sie das, was sie zur Herstellung ihres Treibstoffs verwenden, durch Altpapier und Pappe aus Müll ergänzen.

„Es würde für uns keinen Sinn machen, ganze Bäume anstelle von Siedlungsabfällen zu verwenden“, sagte Cassata. „Der ganze Baum kommt nicht für (die Bundessubvention) infrage; er ist im Hinblick auf die Kohlenstoffbindung nicht so vorteilhaft. Es ist nichts, was uns wirklich interessieren würde.“

CO2-Neutralität ist nicht gleich Klimaneutralität

Unabhängig von der Holzart, die zur Herstellung von Energieprodukten verwendet wird, gibt es bei der Verbrennung immer noch Kohlenstoff ab. Tatsächlich gibt Holz aufgrund seines Feuchtigkeitsgehalts mehr Kohlenstoff pro Wärmeeinheit ab als Öl oder Kohle.

Biofine betrachtet EL als CO2-neutral, da sich im Wald verbleibendes Abfallholz innerhalb von Jahren zersetzen und seinen Kohlenstoff freisetzen würde, und weil Bäume nachwachsen und neuen Kohlenstoff speichern, der schließlich die Emissionen aus der Verbrennung des Brennstoffs ausgleicht.

Laut Biofine stößt EL tatsächlich weniger Kohlenstoff aus, als in dem Holz enthalten war, aus dem es hergestellt wurde. Ein Nebenprodukt des Raffinierungsprozesses, Biokohle, wird als nützlicher Dünger oder Bodenzusatzstoff bewertet, der seinen Kohlenstoffgehalt „fast unbegrenzt“ behält, sagte Fitzpatrick.

Doch einige Wissenschaftler, die eine Umstellung auf holzbasierte Energie ablehnen, bestreiten diese rosige Perspektive.

„Die CO2-Neutralität, auf die sich die Industrie konzentriert, wird nicht zur Klimaneutralität führen“, sagte John Sterman, Professor für Systemdynamik am MIT, der beim Betrieb eines weit verbreiteten Klimalösungssimulators namens En-ROADS hilft. Diese Datenplattform zeigt, dass die Nutzung von mehr Bioenergie für Wärme oder Strom die globalen Temperaturen im Allgemeinen erhöhen und nicht senken würde.

Das Hauptproblem, sagte Sterman, liege in der Zeitachse. Wenn Holz verbrannt wird, gibt es Kohlenstoff in die Atmosphäre ab, wo dieser Kohlenstoff die Erde erwärmt. In der Zwischenzeit wachsen neue Bäume, atmen Kohlenstoff ein und fügen ihn zu ihrer Masse hinzu.

Aber selbst wenn diese neuen Bäume die gleiche Menge Kohlenstoff aufgenommen haben, die ursprünglich durch die Holzverbrennung freigesetzt wurde, macht das die zwischenzeitlich eingetretenen Erwärmungseffekte nicht rückgängig.

„Das bedeutet alles während dieser Zeit und danach … haben Sie einen wärmeren Planeten“, sagte Sterman. „Es wird einen höheren Meeresspiegel geben, es wird mehr Wetterextreme geben, es wird geringere Ernteerträge geben, es werden mehr Menschen durch übermäßige Hitze sterben, und keiner dieser Effekte magisch sein.“ verschwinden, nur weil der atmosphärische CO2-Anstieg aufhören würde.“

Stermans bevorzugte Heizölalternative ist die gleiche, die Maine in seinen Klimaplänen priorisiert hat: intensive Witterungsanpassung von Häusern, um den Energieverbrauch insgesamt zu senken, und effiziente elektrische Wärmepumpen, die keinen eigenen Kohlenstoff ausstoßen und in einem immer saubereren Netz betrieben werden.

Die Ölhändler in Maine wurden mit Kampagnen gegen Wärmepumpen in Verbindung gebracht. Viele Befürworter von Holzheizungen argumentieren, dass sie einen allumfassenden Ansatz bevorzugen – im Einklang mit der traditionellen Verwendung eines Holzofens als Ersatzbrennstoffquelle, die nicht auf Strom angewiesen ist.

„Es gibt einen Platz für Biokraftstoffe und Holzheizung – es ist einfach keine emissionsfreie Lösung“, sagte Hannah Pingree, Vorsitzende des Maine Climate Council. „Es kann also nicht der primäre Fokus sein.“

Diese Geschichte wurde ursprünglich von The Maine Monitor veröffentlicht, einer gemeinnützigen und überparteilichen Nachrichtenorganisation. Um regelmäßig über den Monitor zu berichten, melden Sie sich hier für einen kostenlosen Monitor-Newsletter an.

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