Bioenergie wird bei der Dekarbonisierung unserer Volkswirtschaften eine immer größere Rolle spielen, als Mittel zum Ersatz fossiler Brennstoffe und als potenzieller Weg zur Erzeugung „negativer Emissionen“ durch Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (BECCS). Bioenergie ist vielseitig, nutzt die Energie aus organischen Materialien – Biomasse – und kann eine Reihe von Dekarbonisierungsmöglichkeiten bieten, darunter Stromerzeugung, Flugtreibstoffe und Heizung, und BECCS ist einzigartig als die einzige Technologie, die identifiziert wurde, um Kohlendioxid aus der Atmosphäre zu entfernen großen Maßstab. Während Biomassematerial als Nebenprodukt von forstwirtschaftlichen und landwirtschaftlichen Aktivitäten gesammelt werden kann, erfordert ein hoher Bioenergiebedarf die Nutzung von Land für den Anbau spezieller Bioenergiepflanzen, wie z Miscanthus Gras oder Pappeln. Bioenergie ist daher landnutzungsintensiv, und angesichts des bereits schwerwiegenden globalen Drucks auf Land gibt es berechtigte Bedenken, dass eine erweiterte Rolle für Bioenergie zum Verlust wichtiger Ökosysteme für die Biodiversität führen wird; bisherigen Forschung hat die negativen Auswirkungen aufgezeigt, die Bioenergiepflanzen auf die Biodiversität haben, wenn sie in natürlichen Ökosystemen angebaut werden.

Ein Vogelnest, das an unserem Pappel-Bioenergiestandort an der UC Davis, Kalifornien, gefunden wurde.

Da landwirtschaftliche Flächen bereits mehr als ein Drittel der Erdoberfläche der Erde bedecken, scheint es klar, dass keine weitere Umwandlung natürlicher Ökosysteme stattfinden sollte. Bioenergiepflanzen könnten auf landwirtschaftlich genutzten Flächen angebaut werden, wenn sie als Folge der gesteigerten landwirtschaftlichen Produktivität und Ernährungsumstellung weg von der landintensiven Fleisch- und Milchproduktion frei werden, während die Bioenergiepflanzen den Landbewirtschaftern weiterhin ein Einkommen bieten würden.

Wir haben die erste Metaanalyse abgeschlossen, um die Auswirkungen des Anbaus von Non-Food-Bioenergiepflanzen auf die Biodiversität auf landwirtschaftlichen Nutzflächen (bewirtschaftetes Grasland oder Ackerkulturen) anstelle von natürlichen Ökosystemen zu verstehen. Beim Screening von über 4,000 Studien für unsere Meta-Analyse verwendeten wir Daten aus 21 Feldstudien, die unsere strengen Screening-Kriterien erfüllten. Unsere Studie befasste sich ausschließlich mit Non-Food- oder speziellen Bioenergiepflanzen, einschließlich Energiegräsern von Miscanthus und Rutenhirse und Kurzumtriebs-Energiebäume aus Weide und Pappel.

We gefunden dass die Biodiversität bei Landnutzungsänderungen von landwirtschaftlichen Nutzflächen zu Non-Food-Bioenergiepflanzen um 75 % zunimmt, wobei der Vogelreichtum um 81 % und der Vogelartenreichtum um 100 % zunimmt. Davon profitieren auch Insekten, Pflanzen und die Biodiversität des Bodens. Wir fanden heraus, dass diese Bioenergiepflanzen die Biodiversität im landwirtschaftlichen Maßstab im Vergleich zur landwirtschaftlichen Landnutzung auf Lebensmittelbasis aus drei Hauptgründen verbessern: verringerte Bewirtschaftungsintensität auf Bioenergiefeldern, die Bereitstellung von Merkmalen durch diese Pflanzen, die natürlichen Ökosystemen ähnlicher sind als Ackerkulturen, und zunehmende Komplexität oder Heterogenität in der Landschaft.

Wir weisen darauf hin, dass unsere positiven Ergebnisse davon abhängen, dass landwirtschaftliche Flächen für die Nutzung von Bioenergiepflanzen freigegeben werden, was aus einer erhöhten Produktivität des Landes und einer Ernährungsumstellung weg von Fleisch und Milchprodukten resultieren könnte. Damit diese Vorteile realisiert werden können, müssen für eine Zunahme des Anbaus von Bioenergiepflanzen landwirtschaftliche Flächen freigegeben werden, andernfalls könnte es zu potenziell negativen indirekten Landnutzungsänderungen kommen, z. B. durch die Umwandlung natürlicher Ökosysteme in die Nahrungsmittelproduktion.

Darüber hinaus stammen unsere positiven Ergebnisse aus Studien im landwirtschaftlichen Maßstab, bei denen die Feldgrößen typischerweise unter 10 ha lagen; Ungewissheit bleibt hinsichtlich der Auswirkungen auf die Biodiversität sehr großer Flächen von Bioenergiepflanzen, wie z. B. 100 ha. Zwei zentrale Unsicherheiten in Bezug auf den Ausbau der Bioenergie sind die Größe der Felder und der Landschaftsmaßstab, in dem diese Pflanzen angebaut werden.

In unserem Papier haben wir auch die Auswirkungen berücksichtigt, die Bioenergiepflanzen auf kulturelle Ökosystemleistungen haben würden, da sie zusammen mit ihrer Wirkung auf die Biodiversität wahrscheinlich wichtig für die Akzeptanz erweiterter Bioenergie sein werden. Wir haben über 2,000 Artikel auf Beweise für die visuelle Ästhetik und die Erholungswirkung von Non-Food-Bioenergiepflanzen durchsucht, wobei nur 12 Studien relevante Informationen lieferten, die auf eine wichtige Wissenslücke in diesem Bereich hinweisen. Obwohl wir Beweise dafür gefunden haben, dass die visuelle Wirkung von Bioenergiepflanzen derzeit kein Hauptanliegen der Öffentlichkeit ist und dass diese Pflanzen sich in eine Landschaft einfügen und sogar die visuelle Attraktivität einer Landschaft verbessern können, sind die Beweise begrenzt und es sind weitere Arbeiten erforderlich, um dies festzustellen öffentliche Einstellung zum großflächigen Einsatz dieser Energiepflanzen.

Diese Ergebnisse unserer systematischen Überprüfung und Meta-Analyse kommen rechtzeitig nach dem COP26-Klimagipfel im November in Glasgow, wo die politischen Entscheidungsträger unter Druck stehen, das Niveau der Minderungsmaßnahmen zu erhöhen. Gleichzeitig befindet sich die Biodiversität weltweit in einem kritischen Zustand, mit einem Millionen Pflanzen- und Tierarten vom Aussterben bedroht. Die Implikationen unserer Ergebnisse für politische Entscheidungsträger sind, dass die landwirtschaftliche Biodiversität unterstützt werden kann, wenn Bioenergiepflanzen in der Landschaft verbreitet werden, vorausgesetzt, dass landwirtschaftliche Flächen freigegeben werden können. Große Felder oder Monokulturen von Bioenergiepflanzen sind jedoch mit potenziellen Risiken verbunden. In der Zwischenzeit stellen wir eine entscheidende Wissenslücke über die Auswirkungen von Non-Food-Bioenergiepflanzen auf kulturelle Ökosystemleistungen fest, und es ist weiteres öffentliches Engagement erforderlich, um die visuelle Wirkung und öffentliche Akzeptanz dieser Pflanzen in lokalen Gemeinschaften zu bestimmen.

Caspar Donnison ist Postdoktorand im Bereich Bioenergie und Klimaschutz an der University of California, Davis. Seine Forschung untersucht die sozialen und ökologischen Auswirkungen von Bioenergie mit der Technologie zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (BECCS). Folgen Sie ihm auf Twitter unter @Caspardonnison.

Gail Taylor ist Professorin und Lehrstuhlinhaberin für Pflanzenwissenschaften an der University of California, Davis. Folgen Sie ihr auf Twitter unter @taylorlabsoton.