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Die CO2-Einbindung lebender Bäume im Wald wird durch ein komplexes Zusammenspiel von Faktoren bestimmt: dem Zuwachs der Waldbestände, natürliche Störungen wie Stürme, Trockenheit und Käferkalamitäten sowie die Intensität der Holzentnahme. Für die Projektionen der nationalen Treibhausgasemissionen im Waldsektor kommt das Matrixmodell des Thünen-Instituts zum Einsatz. Dieser Kurzbericht präsentiert vergleichende Ergebnisse der Waldmodellierung mit dem Modell FABio-Forest des Öko-Instituts und Sensitivitätsanalysen zu natürlichen Störungen. Die Ergebnisse beider Modelle weisen nur geringfügige Abweichungen auf, die vermutlich eher auf unterschiedliche Annahmen zur Waldbewirtschaftung als methodische Differenzen zwischen beiden Modellen zurückzuführen sind. Die Sensitivitätsanalysen mit FABio-Forest zu variierenden Störungsintensitäten zeigen, dass störungsbedingte Unterschiede in der THG-Bilanz lebender Bestände 20-35 Mio. t CO2 betragen können. Dieser modellierte Effekt übertrifft die Abweichungen zwischen den beiden Waldmodellen deutlich. Für künftige Projektionen der nationalen Treibhausgasemissionen empfiehlt es sich daher, die Unsicherheiten bezüglich natürlicher Störungen im Wald explizit auszuweisen.

Wie viele Treibhausgasemissionen entstehen bei der Nutzung von Holzbrennstoffen zur Wärmegewinnung? Diese Frage lässt sich einfach mit dem ⁠UBA⁠-CO2-Rechner für verschiedene Arten und Mengen an Holzbrennstoffen beantworten. Im vorliegenden Factsheet finden sich die hierzu im UBA-CO2-Rechner verwendeten Emissionsfaktoren. Dabei werden sowohl die Treibhausgasemissionen aus Ernte, Herstellung und Transport als auch die direkten Verbrennungsemissionen berücksichtigt. Im Factsheet werden die wissenschaftlichen Grundlagen und die Bezüge zu aktuellen Forschungsprojekten erläutert. Außerdem wird der Zusammenhang mit dem Klimaschutzgesetz und den darin verankerten Anforderungen an den deutschen Wald aufgezeigt.

Um das Ziel der Treibhausgasneutralität bis 2045 gemäß des Bundes-Klimaschutzgesetzes (KSG) in Deutschland erreichen zu können, müssen anthropogen verursachte Emissionen drastisch reduziert werden. Nicht zu vermeidende Emissionen, z.B. aus der Landwirtschaft, müssen folglich durch natürliche Kohlenstoffsenken aufgenommen werden. Hierzu beauftragte das Umweltbundesamt das Vorhaben "Transformation zu einem vollständig treibhausgasneutralen Deutschland", kurz "CARE". Der vorliegende Bericht fasst die Ergebnisse zu einem Arbeitspaket abschließend zusammen. Konkret bietet er einen Überblick zu den möglichen Beiträgen der natürlichen Kohlenstoffsenken in Deutschland, um die Klimaschutzziele bis 2045 zu erreichen. Es werden die notwendigen Maßnahmen und entsprechenden Wirkungszeiträume wichtiger Senken- und Emissionsminderungspotenziale dargestellt. Außerdem werden die Sensitivitäten dieser Potenziale aufgezeigt, wenn z.B. zukünftig mit vermehrten Störungen, wie Dürreperioden zu rechnen ist. Maßnahmen, die im Einklang mit natürlichem Klimaschutz stehen, haben Synergien mit dem Erhalt und Schutz von Biodiversität und Ökosystemleistungen. Sie tragen zur Anpassung der Landnutzung an den Klimawandel bei, indem sie Wasserrückhalt, Kühlung in der Landschaft und die Bodenfruchtbarkeit verbessern. Die Extensivierung der Waldbewirtschaftung zugunsten von höheren Laubholzvorräten ist eine wesentliche Maßnahme, um CO2 aus der Atmosphäre in der Biomasse der Bäume zu binden. Gleichzeitig müssen Holzprodukte langfristig genutzt werden, um den darin enthaltenen Kohlenstoff zu speichern. Die Wiedervernässung von landwirtschaftlich genutzten organischen Böden, ist die effektivste Maßnahme, um Emissionen aus der Landnutzung zu reduzieren. Weitere wichtige Maßnahmen des natürlichen Klimaschutzes sind die Erhöhung des Bodenkohlenstoffs durch die Etablierung von Agroforstsystemen, der Anbau von Zwischenfrüchten und mehrjährigen Kulturen wie Kleegras. Die Pflanzung von weiteren Stadtbäumen ist ebenfalls eine Möglichkeit für zusätzliche CO2-Bindung im Siedlungsbereich.

Das Projekt BioSINK erforscht die Auswirkungen der Energieholznutzung auf die Kohlenstoffsenkenleistung des Waldes in Deutschland. Hierzu wurden mit dem Holzverwendungsmodell TRAW, dem Waldmodell FABio-Forest und der Treibhausgasbilanzierung für Energieholz mit dem Modell HoLCA ein Referenzszenario und drei Holzenergieszenarien berechnet. In diesem Anhangsdokument werden ergänzende Ergebnisse und Daten zum Endbericht des Projekts bereitgestellt.

Das Aktionsprogramm Natürlicher Klimaschutz (ANK) zielt darauf ab, Synergien zwischen Klimaschutz und Biodiversität zu schaffen. Der Bericht beleuchtet mittels Literaturanalyse die Bedeutung einer nachhaltigeren Landnutzung, um Kohlenstoff in Biomasse und Böden zu binden und gleichzeitig die biologische Vielfalt zu fördern. Ein zentraler Fokus liegt auf Änderungen der Grünlandbewirtschaftung, der Wiederherstellung von Mooren und Feuchtgebieten, sowie dem Schutz, der Vermehrung und der Anpassung von Wäldern an den Klimawandel. Darüber hinaus wird die Bedeutung von Agroforstsystemen hervorgehoben, die sowohl den Kohlenstoffgehalt im Boden als auch die Biodiversität fördern können. Der Bericht weist schließlich auf mögliche Wechselwirkungen und Zielkonflikte bei der Umsetzung von Maßnahmen hin, die in der Literatur berichtet werden, wie etwa die Konkurrenz um Fläche für alternative Nutzungen. Zudem werden Hemmnisse bei der Umsetzung des ANKs diskutiert.

Das Projekt BioSINK erforscht die Auswirkungen der Energieholznutzung auf die Kohlenstoffsenkenleistung des Waldes in Deutschland. Hierzu wurden mit dem Holzverwendungsmodell TRAW, dem Waldmodell FABio-Forest und der Treibhausgasbilanzierung für Energieholz mit dem Modell HoLCA ein Referenzszenario und drei Holzenergieszenarien berechnet. Eine Literaturrecherche zur Kohlenstoffspeicherung im Wald in Abhängigkeit zur Holzentnahme wurde durchgeführt. Zentrale Ergebnisse sind: (a) Die Energieholzverwendung steigt bis zum Jahr 2030 an, da sie als erneuerbare Wärmequelle angereizt wird. Danach sinkt sie aufgrund von Effizienzmaßnahmen in Gebäuden. Durch die steigende stoffliche Holznutzung, insbesondere im Bau, kann Mitte der 2030 Jahr die Nadelholznachfrage nicht mehr aus heimischem Nadelholz gedeckt werden (Annahme mittlerer oder starker natürlicher Störungen). (b) Die Laubholznachfrage kann über dem gesamten Modellierungszeitraum aus heimischem Laubholz gedeckt werden. Eine steigende Laubholzentnahme führt aber zu einer Verringerung der Senkenleistung der Wälder und steht so im Konflikt zu Zielen des natürlichen Klimaschutzes. (c) Zwar verschlechtern natürliche Störungen die Senkenleistung der Wälder, unabhängig von der Intensität der natürlichen Störungen verbessert aber eine verringerte Energieholzentnahme in den berechneten Szenarien die Senkenleistung. Ein Vorratsaufbau in Beständen mit geringen Risiken erscheint daher als eine robuste Strategie, um im LULUCF-Sektor Senkenziele zu erreichen. In instabilen Nadelbaumbeständen sind waldbaulicher Maßnahmen zur Stabilisierung notwendig. (d) Es wird vorgeschlagen, in die Produkt-THG-Bilanz die direkten CO2 Verbrennungsemissionen aus der Energieholznutzung aufzunehmen, anstatt sie mit Null zu bewerten. So ist es möglich, Effekte auf LULUCF-Senken zu berücksichtigen. Unter dieser Annahme führt die Energieholznutzung in Deutschland im Vergleich zum Energiemix zu deutlichen THG-Emissionen.

Um ⁠Treibhausgas⁠-Neutralität (THG-Neutralität) bis 2045 zu erreichen, sind die Steigerung der Senkenleistung der Wälder und die Erhöhung des Holzproduktspeichers, basierend auf einer nachhaltigen und effizienten Holznutzung, von herausragender Bedeutung. In dem Faktenpapier wird dargestellt, welche Hebel für den stärkeren Waldklimaschutz und für die Verlängerung der Speicherleistung von Holzprodukten, durch weniger energetische und mehr stoffliche Holznutzung, notwendig sind. Die Zusammenschau bezieht sich auf den neuesten Ergebnissen von Reise et al. (2024) und weiterer Literatur. Der Bericht von Reise et al. (2024) ist Teil eines Projekts im Auftrag des Umweltbundesamts, das vom Öko-Institut, Fraunhofer IEE und Fraunhofer ISI durchgeführt wird (FKZ 3720 41 506 0). Dabei werden in sektorübergreifenden Szenarien Maßnahmen und Instrumente für das Erreichen von THG-Neutralität in 2045 modelliert.

Im Rahmen des Projektes "Transformation zu einem vollständig treibhausgasneutralenDeutschland" (CARE) (FKZ 3720 41 506 0) wird untersucht, welche Pfade notwendig sind, um die deutschen Klimaschutzziele zu erreichen, sowie welche Maßnahmen aus politischer Sicht unterlegt werden müssen, um diese Transformationspfade umzusetzen. Im Rahmen einer Aufstockung zum CARE-Projekt wurde analysiert, wie für den Wald Instrumente als Förderung oder Honorierung ausgestaltet werden können, um bestmöglich zur Umsetzung der im Klimaschutzgesetz definierten Klimaschutzziele im LULUCF-Sektor und somit zur Treibhausgasneutralität in Deutschland beizutragen. Der vorliegende Bericht fasst die Ergebnisse des Aufstockungsprojekts in drei Abschnitten zusammen. Abschnitt A beschreibt zunächst die "Allgemeine Ausgangssituation" bzgl. aktueller Studien zu Anreizsystemen, die Ausgangssituation im Wald für einen Honorierungsansatz sowie eine Übersicht zu bestehenden Förderansätzen. Im Zentrum der Machbarkeitsanalyse in Abschnitt B steht das vom BMUV vorgeschlagene Anreizsystem. Die dort vorgeschlagenen Parameter werden vorgestellt, mögliche Indikatoren detailliert beschrieben sowie Datengrundlage, Aufwand für Nachweisführung und bestehende Fördertatbestände identifiziert. Auf dieser Basis erfolgt eine Analyse der Machbarkeit des Anreizsystems des BMUV. Abschnitt C widmet sich der Vorstellung und Analyse eines Konzepts für die Entwicklung eines modularen Anreizsystems zur Honorierung von Biodiversitäts- und Senkenleistungen. Dazu wird die Entwicklung eines Zwei-Säulen-Modells für die Honorierung von Biodiversitäts- und Senkenleistung vorgeschlagen. Die zwei Säulen beinhalten A) die Förderung ökologischer Waldwirtschaft und B) die Schaffung eines marktwirtschaftlichen Zertifikatehandels. Abschließend wird auf Ergebnisse der Prüfung der rechtlichen Rahmenbedingungen des Anreizsystems eingegangen.

Natürliche Ressourcen und Ökosystemleistungen sind unsere Lebensgrundlagen. Ihre Nutzung kann durch Erhöhung der Ressourceneffizienz optimiert werden. Zahlreiche Indikatoren zur Beschreibung der Inanspruchnahme natürlicher Ressourcen weisen allerdings darauf hin, dass trotz erhöhter Effizienz, Nachhaltigkeitsgrenzen überschritten werden. Dieser Bericht präsentiert einen methodischen Ansatz der mehrdimensionalen Bewertung der Inanspruchnahme natürlicher Ressourcen bei der Biomassebereitstellung. Dazu wurden zunächst Ansätze zur Effizienzbewertung der Biomassebereitstellung und Landnutzung sowie bestehende Konzepte zur Bewertung von Ökosystemleistungen erfasst und analysiert. Der Bericht stellt einen im Vorhaben entwickelten methodischen Ansatz zur Bewertung der Ressourceneffizienz der Biomassebereitstellung anhand von Beispielen aus der Land- und Forstwirtschaft vor, die nachhaltige Ressourcenleistung. Diese ergibt sich aus der in einem gemeinsamen Bezugssystem skalierten Inanspruchnahme natürlicher Ressourcen und dem normalisierten Nutzen von Ökosystemleistungen. Zur Anwendung und zum Test des Ansatzes wurden für die Umweltdimensionen Luft, Wasser, Boden und Biodiversität verschiedene Indikatoren ausgewählt. Mit Hilfe von Modellen wurden beispielhaft verschiedene Produktionssysteme aus der Land- und Forstwirtschaft simuliert und alternative Szenarien anhand des Ansatzes bewertet. Szenarien des Pflanzenbaus und der Tierhaltung beschreiben einen Intensitätsgradienten von der konventionellen Marktfrucht- und Milchproduktion zu extensiveren Varianten und die Auswirkungen auf Humusbilanz, Stickstoffsaldo und anderen Umweltindikatoren. Beispiele aus der Forstwirtschaft betrachten den möglichen Waldumbau von Nadelbaumbeständen und Naturschutzszenarien in Buchenwäldern und Änderungen in Produktivität, Totholzvorräten, Bestandesstrukturen und weiteren Indikatoren. Die nachhaltige Ressourcenleistung erlaubt eine Differenzierung und Bewertung der vorgestellten Szenarien. Dabei kommt der Skalierung der Indikatoren eine wichtige Rolle zu. Annahmen zu Grenz- und Schwellenwerten bei der Skalierung müssen transparent und der Bewertungsmaßstab einheitlich sein, sollen Produktionssysteme und Szenarien untereinander und über die Zeit bezüglich ihrer nachhaltigen Ressourcenleistung miteinander verglichen werden.

Feste Biomasse stellt heute den größten Anteil an erneuerbarer Wärme und ihre Nutzung wird durch verschiedene Instrumente angereizt. Gleichzeitig sind jedoch die nachhaltig nutzbaren Bioenergiepotenziale in Deutschland begrenzt. Vor diesem Hintergrund ist die zentrale Frage des Projektes BioWISE, wie bestehende Instrumente und Regelungen so angepasst werden können, dass die Nachfrage nach fester Biomasse im Wärmesektor gemindert wird. Es wurden fünf Instrumente zur Analyse und Anpassung ausgewählt. Die Wirkungsanalyse der angepassten Instrumentenvorschläge zeigt, dass ein restriktiver Instrumentenmix notwendig ist, die angestrebten Obergrenzen für den Einsatz fester Biobrennstoffe für Gebäudewärme zu erreichen. Kommt es aufgrund der 65 % Erneuerbare-Energien-Regelung zu einer deutlich erhöhten Nachfrage von Holzzentralheizungen, ist die Zielgröße nur knapp erreichbar. Diese dürfen nur noch in Gebäuden der beiden niedrigsten Effizienzklassen eingesetzt werden und müssen mit Solarthermieanlagen kombiniert werden. Gleichzeitig muss der Verbrauch fester Biomasse in Einzelraumfeuerungen durch Anpassungen der 1. BImSchV deutlich reduziert werden. Feste Biomassebrennstoffe zeigen eine hohe Heterogenität in ihren Brennstoffeigenschaften. Es wurde ein methodischer Ansatz entwickelt, wie im Modellverbund bei der Allokation fester Biomassebrennstoffe auf Sektoren die Brennstoffherkunft bzw. die Brennstoffeigenschaft fester Biobrennstoffe berücksichtigt werden kann.

Dieser Bericht entstand im Rahmen zweier Projekte, die aktuell im Auftrag des Umweltbundesamts durchgeführt werden: BioWISE1 und BioSINK2. Im Fokus des Projektes BioWISE steht die Nutzung fester Biomasse im Wärmesektor mit der zentralen Frage, wie Regelungen so angepasst werden können, dass die Nachfrage nach fester Biomasse im Wärmesektor und die damit möglicherweise verbundenen negativen Umweltauswirkungen gemindert werden. Im Projekt BioSINK hingegen steht die Waldsenke im Vordergrund und es wird untersucht, wie diese im In- und Ausland durch die energetische Nutzung von Waldholz beeinflusst wird. Im Spannungsfeld des Ausbaus erneuerbarer Energien, inklusive Energieholz aus dem Wald, und der nötigen Senkenleistung der Waldfläche hat der vorliegende Bericht zum Ziel, einen Überblick über die derzeitigen Nutzungsströme der Holzenergie sowie den Außenhandel mit Holzenergieprodukten in Deutschland zu geben. Des Weiteren erfolgt eine Beschreibung solcher Regelungen und Förderinstrumenten, die die Nutzungsströme von Holzenergie maßgeblich beeinflussen. Im Anschluss wird geprüft, welche Regelungen in Bezug auf die Erfüllung von Nachhaltigkeitskriterien und Treibhausgasemissionsgrenzen derzeit für Bioenergie gelten und ob, bzw. wie diese auf die Holznutzung beschränkend wirken. Zu guter Letzt wird ein Blick ins Ausland und den dort gültigen Regulierungen, Förderinstrumenten und Nachhaltigkeitsaspekten zur Steuerung von Holznutzung im Wärmebereich geworfen.

Im Forschungsvorhaben "Nachhaltige Ressourcennutzung - Anforderungen an eine nachhaltige Bioökonomie aus der Agenda 2030 / SDG-Umsetzung" (FKZ 3717 31 103 0) wurden Chancen herausgearbeitet und Risiken abgeschätzt, die sich aus der Umsetzung staatlicher Bioökonomie-Strategien für die Erreichung der UN-Ziele für nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs) ergeben können. Dazu erstellte das Projektteam zunächst einen Überblick über vorhandene Bioökonomie-Konzepte. Es analysierte den deutschsprachigen Diskurs zur Bioökonomie und arbeitete die wesentlichen ethischen Aspekte des Bioökonomie-Diskurses heraus. Weiterhin führten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein Screening relevanter Technikpfade durch, um Entwicklungslinien der Bioökonomie und deren Potenziale zu bewerten. Daran schloss sich im Rahmen einer Kohärenzanalyse ein Abgleich der Bioökonomie-Konzepte mit den inhaltlichen Anforderungen verschiedener Umwelt- und Nachhaltigkeitsagenden an, wobei die SDGs der Agenda 2030, das Konzept der Planetaren Grenzen und ausgewählte nationale umweltpolitische Agenden (z.B. Deutsche Nachhaltigkeitsstrategie) Gegenstand der Untersuchung waren. Schließlich leiteten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler konkrete Anforderungen an eine nachhaltige Bioökonomie aus ausgewählten Zielen nachhaltiger Entwicklung ab, mit Schwerpunkt auf SDG 2 und SDG 15. Der vorliegende Bericht fasst zunächst die wichtigsten Ergebnisse der zuvor genannten Analysen zusammen. Anschließend werden Politikempfehlungen zur Weiterentwicklung einer nachhaltigen Bioökonomie im Sinne der Agenda 2030 vorgestellt, die im Projekt auf der Grundlage der Analyseergebnisse entwickelt wurden.