Verfügbarkeit von biogenen Reststoffen in der Metropolregion Frankfurt-Rhein-Main
Die Datenquellen und die Berechnungsmethoden zu den nachfolgenden Tabellen werden in der Veröffentlichung The Regional Nature of Circular Bioeconomy: Comparing the Availability of Residual Biomass at National, Regional and City Level (Güldemund et al. 2023) im Detail erläutert. Einige methodische Hinweise, gegliedert nach den übergeordneten Abfallkategorien finden sich nachfolgend.
Kommunale Abfälle
Die Daten zu den kommunalen Abfällen liegen auf Kreisebene statistisch direkt vor. Daten zu den Abfallkategorien Biotonne, Garten- & Parkabfälle und Papier, Pappe & Karton (inkl. Verpackungen) sind in den Landesabfallbilanzen zu finden (SL-H 2019; LfU-BA 2019; LfU-RLP 2020). Die Daten zu den Klärschlämmen finden sich für Hessen und Bayern ebenfalls in den Landesabfallbilanzen, für Rheinland-Pfalz kann dem Statistischen Bericht zur öffentlichen Klärschlammentsorgung entnommen werden (SL-RLP 2019).
Tabelle: Verfügbarkeit von kommunalen Abfällen in der Metropolregion FrankfurtRheinMain
Landwirtschaftliche Reststoffe
Die Daten zu den landwirtschaftlichen Reststoffen basieren auf Ertrags und Flächendaten der Regionaldatenbank für Deutschland (Destatis 2023). Mit Hilfe von Umrechnungsfaktoren für Feldfrüchte (Korn/Stroh und Frucht/Blätter Verhältnis und nachhaltige Entnahme (BMJ 2017; Scarlat et al. 2010; Thorenz et al. 2018) bzw. für Viehwirtschaft (Verhältnisse und Haltungsformen von Stallmist und Gülle; DBFZ Ressourcendatenbank, (Krause et al. 2020)) werden aus der Primärproduktion die nachhaltig zu produzierenden Reststoffmengen ermittelt.
Die folgende Gleichung zeigt die Berechnung des (technischen) landwirtschaftlichen Stroh- und Blattrestepotenzials pro Jahr. Für die Berechnung des theoretischen Potenzials wird die nachhaltige Abfuhrrate weggelassen.
\(CR_i [t] = P_{prim,i}[t] * r_{crop,i} * s_i\) ,
mit: \(P_{prim,i}[t] = A_i [ha] ∗ Y_i \left[\frac{dt}{ha}\right] ∗ 10^{−1}\)
| \(CR\) | Stroh/Blattreststoffe der Kulturpflanzen i | \(P_{prim}\) | Primärerzeugnisse/-produktion |
| \(i\) | Kulturpflanzenart | \(A\) | Anbaufläche |
| \(r_{crop}\) | Verhältnis Korn/Stroh oder Frucht/Blatt | \(Y\) | Ernteerträge |
| \(s\) | nachhaltige Entnahmerate |
Die folgende Gleichung zeigt die Berechnung des technischen Potenzials tierartspezifischen Mists und Gülle pro Jahr. Für die Berechnung des theoretischen Potenzials wird idealtypisch nur das Haltungssystem berücksichtigt, das die größte Menge an Rückständen produziert. Die tierartspezifischen Mist- und Güllefaktoren errechnen sich aus tierartspezifischen Mist- /Güllemengen, die gemäß NUTS-1-Tieranteilen gewichtet sind. Mit Koeffizienten und einem Umrechnungsfaktor (Volumengewicht von Gülle) aus der DBFZ-Ressourcendatenbank lassen sich diese in Trockenmasse [DM] umrechnen.
\(LR_l [t] = P_{manure,l}[t] * h_{manure,l} + P_{slurry,l}[t] * h_{slurry,l}\) ,
mit: \(P_{x,l}[t] = LIV_{prim,l}[anima] * r_{liv,x,l} \left[\frac{t DM}{anima}\right]\)
| \(LR\) | Gülle/Mist der Nutztier-Gruppe | \(LIV_{prim}\) | Viehbestand/Tiere |
| \(l\) | Nutztier-Gruppe | \(r_{liv}\) | Viehhaltung/Mist oder Viehhaltung/Gülle Faktoren |
| \(P\) | Primärerzeugnisse/-produktion von Mist oder Gülle | \(x\) | Mist oder Gülle |
| \(h\) | Anteil der Mist- oder Güllehaltung |
Forstwirtschaftliche Reststoffe
Die forstwirtschaftlichen Reststoffe werden mithilfe von räumlichen Landbedeckungsdaten bestimmt. Aufbauend auf dem Corine Landbedeckungsdatensatz (Büttner et al. 2021) und räumlichen Informationen über Schutzgebiete, Terrain, Boden und Feuchtgebieten lassen sich die Forstflächen bestimmen. Diese dienen als Grundlage um mithilfe von Zuwachsraten (net annual increment, NAI; (BMEL 2016)), dem Verhältnis der Stammrinde zur Summe der Stammrinde (biomass expansion factor, BEF; (Teobaldelli et al. 2009)) und der maximale Entnahmerate (maximum extraction rate, MER; (BMEL 2016) und (van den Berg et al. 2010)) die forstwirtschaftliche Rückstandsmengen zu bestimmen.
Die folgende Gleichung zeigt die Berechnung des technischen Potenzials pro Jahr. Zur Berechnung des theoretischen Potenzials ist der gesamte Waldbestand (ohne Restriktionsfaktoren) für die Nutzung zu betrachten.
\(FR_f [t] = (BI_{total,f}[t] - BI_{stem,f}[t]) * MER\) ,
mit: \(BI_{total,f}[t] = A_{forest,f}[ha] * NAI_f \left[\frac{t}{ha*a}\right]\) und \(BI_{stem.f}[t] = \left(\frac{BI_{total,f}[t]}{BEF_f}\right)\)
| \(FR\) | Forstrückstände | \(A\) | Forstfläche |
| \(f\) | Forsttyp (Laubwald, Nadelwald, Mischwald) | \(NAI\) | Netto-Jahreszuwachs (in Trockenmasse) |
| \(BI\) | Biomassezuwachs Gesamtbiomasse oder Anteil Stammrinde | \(BEF\) | Biomasse-Expansionsfaktor (Reststoff/Nicht-Reststoffverhältnis) |
| \(MER\) | Maximale Entnahmerate |
Abfälle aus Industrie und Service
Da Daten zu den Erzeugungsmengen industrieller Abfälle- für die dargestellte Kombination aus Abfallkategorie und Herkunftssektoren statistisch nicht auf Kreisebene vorliegen, nutzen wir Abfallfaktoren. Mit ihnen ist es möglich anhand einer statistisch verfügbaren Information (hier: steuerbarer Umsatz) zu einem Sektor auf dessen Menge an Abfällen bzw. Nebenprodukten einer bestimmten Kategorie zu schließen:
\(WG_{kl,FRM}[kg] = WF_{kl,GER} \left[\frac{kg}{\text{1000 EUR}}\right] * TO_{l,FRM}\left[\text{1000 EUR}\right]\)
| \(WG\) | Abfallmenge |
| \(WF_{GER}\) | Abfallfaktor für Deutschland |
| \(TO\) | steuerbarer Umsatz |
| \(k\) | Abfallkategorie |
| \(l\) | Ökonomischer Sektor |
Die Abfallfaktoren berechnen wir auf nationaler Ebene aus statistischen Daten zu industriellen Abfallmengen (Eurostat 2022) und den zugehörigen steuerbaren Umsätzen auf nationaler Ebene (Destatis 2022).
\(WF_{k,GER}\left[\frac{kg}{\text{1000 EUR}}\right] = \frac{WG_{kl,GER} [kg]}{TO_{l,GER}[\text{1000 EUR}]}\)
| \(WF_{GER}\) | Abfallfaktor für Deutschland |
| \(WG_{GER}\) | Abfallmenge für Deutschland |
| \(TO_{GER}\) | steuerbarer Umsatz in Deutschland |
| \(k\) | Abfallkategorie |
| \(l\) | Ökonomischer Sektor |
Daten zum steuerbaren Umsatz der spezifischen Sektoren der zur Metropolregion Frankfurt Rhein-Main gehörenden Kreise stammen aus den statistischen Landesämtern (SL-H 2020; SL-RLP 2020; SL-BA 2022). Teilweise weisen die statistischen Daten zum steuerbaren Umsatz einzelner Kreise bzw. ökonomischer Sektoren Lücken auf. Um diese zu füllen wurden Methoden angewendet, die in (Güldemund et al. 2023) im Detail beschrieben sind.
Tabelle: Verfügbarkeit von Abfällen aus Industrie & Service in der Metropolregion FrankfurtRheinMain
Interaktive Karte der Rest-und Abfallstoffe in der Metropolregion
In einer interaktiven Übersichtskarte[^1] sind die erfassten Verfügbarkeiten von biogenen Reststoffen in den einzelnen Landkreisen und kreisfreien Städten der Metropolregion Frankfurt-Rhein-Main dargestellt.
siehe: https://biooekonomie-metropolregion.de/bioball/webcan.html
Definitionen der Abfallkategorien
| Quelle | Reststoffkategorie | Beschreibung |
|---|---|---|
| Kommunen | Papier-, Pappeabfälle (LoW 150101 & 200101) |
Papier- und Pappverpackungen (inkl. getrennte kommunale Sammlung) und getrennt gesammelte Papier- und Pappe Fraktion aus Haushalten und ähnlichen gewerblichen und industrielle Abfälle sowie Abfälle aus Einrichtungen. |
| Kommunen | Garten- und Parkabfälle (LoW 200201) |
Biologisch abbaubarer Anteil von Garten- und Parkabfällen (einschließlich Friedhofsabfälle) aus Haushalten und ähnliche gewerbliche und industrielle Abfälle sowie Abfälle aus Einrichtungen |
| Kommunen | Organische Abfälle aus Haushalten (LoW 20030104) |
Abfälle aus der Biotonne aus Haushalten und ähnliche gewerbliche und industrielle Abfälle sowie Abfälle aus Einrichtungen. |
| Kommunen | Kommunaler Klärschlamm (LoW 190805) |
Anlagenbezogene Daten zur Klärschlammentsorgung von öffentlichen Behandlungsanlagen. (Klärschlamm: Aus dem Abwasser abtrennbare, wasserhaltige Stoffe, ausgenommen sind Rechen-, Sieb- und Sandfanggut, jedoch einschließlich der bei der Abwasser- und Klärschlammbehandlung zugegebenen Hilfsmittel.) |
| Landwirtschaft | Getreidestroh | Feldrückstände von Getreide (Winterweizen, Roggen, Triticale, Gerste, Hafer, Silomais, Winterraps, Körnermais) in Form von Stroh, die nicht Teil des Primärprodukts sind, das als Lebens- oder Futtermittel verwendet wird. |
| Landwirtschaft | Blätter | Feldrückstände von Wurzelpflanzen (Zuckerrüben, Kartoffeln) in Form von Blättern, die nicht Teil des als Lebens- oder Futtermittel verwendeten Primärprodukts sind. |
| Landwirtschaft | Gülle & Mist | Tierische Rückstände (Rinder, Milchkühe, Schweine, Zuchtsauen, Schafe und Geflügel), die in der Viehwirtschaft in Form von Gülle, Flüssig- und Festmist anfallen. |
| Forstwirtschaft | Forstwirtschaftliche Reststoffe | Waldrestholz von gefällten Bäumen (umfasst nur die oberirdischen Holz- /Baumbestandteile in Form von Blättern, Rindenstücken und Ästen, nicht aber die unterirdischen Holz-/Baumbestandteile wie Wurzeln.) |
| Industrie & Service | Holzabfälle (EWC W075) |
Abfallart: Holzverpackungen, Sägemehl, Holzspäne und Verschnitt, Rinden- und Korkabfälle und Holz aus der Produktion von Zellstoff und Papier; Holz aus dem Bau und Abbruch von Gebäuden; getrennt gesammelte Holzabfälle; Herkunfts-Wirtschaftszweige: Holzverarbeitung, Papier- und Zellstoffindustrie und Abbruch von Gebäuden. |
| Industrie & Service | Papier- und Pappeabfälle (EWC W072) |
Abfallart: Papier, Pappe und Kartonage; Papier-, Pappe- und Kartonage-Abfälle aus der Sortierung und getrennten Sammlung; Herkunfts-Wirtschaftszweige: getrennte Sammlung (mechanische Abfallbehandlung, getrennt gesammelte Fraktion) |
| Industrie & Service | Pflanzliche Abfälle (EWC W092) |
Abfallart: pflanzliche Abfälle aus der Lebensmittelherstellung und -verarbeitung, einschließlich Wasch- und Reinigungsschlämme; Herkunfts-Wirtschaftszweige: Lebensmittelproduktion (Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Fischerei; Aufbereitung und Verarbeitung von Früchten, Gemüse, Getreide, Speiseöle, Kakao, Kaffee, Tee und Tabak, Konservenherstellung, Produktion von Hefe und Hefeextrakt, Melasse-Aufbereitung und -fermentation, Zuckerverarbeitung, Milchprodukt-Industrie, Back- und Süßwarenindustrie, Produktion von alkoholischen und nicht-alkoholischen Getränken, getrennt gesammelte Fraktionen) |
| Industrie & Service | Tierische und pflanzliche Lebensmittelabfälle (EWC W091) |
Abfallart: tierische Abfälle von Nahrungsmittelzubereitungen und -erzeugnissen, einschließlich Wasch- und Reinigungsschlämme, gemischte Abfälle von Nahrungsmittelzubereitungen und -erzeugnissen, einschließlich biologisch abbaubare Küchen- und Kantinenabfälle und Speiseöle und -fette; Herkunfts-Wirtschaftszweige: Lebensmittelherstellung (Zubereitung und Verarbeitung von Fleisch, Fisch und anderen Lebensmitteln tierischen Ursprungs, Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei, Milchprodukt-Industrie, getrennt gesammelte Fraktionen) |
| Industrie & Service | Tierfäkalien, Urin und Mist (EWC W093) |
Abfallart: Tierfäkalien, Urin und Mist, einschließlich verdorbenen Strohes Haupt Herkunfts-Wirtschaftszweige: Landwirtschaft, Forstwirtschaft und Fischerei |
| Industrie & Service | Gewöhnliche Schlämme (EWC W11) |
Abfallart: Schlämme aus der Abwasserbehandlung von kommunalen Abwässern und organischen Schlämmen aus der Lebensmittelzubereitung und -verarbeitung; Haupt Herkunfts-Wirtschaftszweige: Abwässer aus privaten Haushalten und Industriezweigen mit organischen Abwässern (Zellstoff-, Papier und Pappe-Produktion, Zubereitung und Verarbeitung von Fleisch und Fisch, Aufbereitung und Verarbeitung von Früchten, Gemüse, Getreide, Speiseöle, Kakao, Kaffee, Tee und Tabak, Konservenherstellung, Produktion von Hefe und Hefeextrakt, Melasse-Aufbereitung und -fermentation, Zuckerverarbeitung, Milchprodukt-Industrie, Back- und Süßwarenindustrie, Produktion von alkoholischen und nicht-alkoholischen Getränken, Abwasserbehandlungsanlagen, Aufbereitung von Trink- und Industriewasser. |
Literaturverzeichnis
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