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Lexikon der Biologie: Biomasse

Biomasse [von *bio –, latein. massa = Masse], 1) Gesamtmasse der in einem Lebensraum (Ökosystem) vorkommenden Lebewesen in Gramm bzw. Kilogramm Frisch- oder Trockengewicht pro m3 Volumen oder m2 Oberfläche. 2) Die durch Photosynthese entstandenen Substanzen (Bruttophotosynthese); auf dem Festland ca. 1,7 · 1011 t pro Jahr mit einem Energieinhalt (gespeicherte Sonnenenergie; Energieflußdiagramm) von 3 · 1021 Joule. Der Wirkungsgrad der Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie bei der Photosynthese liegt bei etwa 5%; dies ist das Resultat einer Optimierung zwischen Speicherungseffizienz und Umwandlungsgeschwindigkeit. 3) Gesamte Zellsubstanz von Pflanzen, Tieren oder Mikroorganismen, die als Rohprodukt in der Biotechnologie, zur Energiegewinnung, in der Land-, Forst- und Fischwirtschaft, zum Teil in besonderen Biomasse-Farmen (Energiefarmen, Algenfarmen [Algenkulturen, Meereswirtschaft]), gewonnen und verwertet wird. Außer der photosynthetischen Biomasseproduktion ( vgl. Tab. ) kommt hier auch der mikrobiellen Zersetzung (anaerobe Nahrungskette) abgestorbener Biomasse und der Assimilierung anorganischer Bestandteile eine wichtige Rolle zu ( vgl. Tab. ), vor allem im Hinblick auf den Kohlenstoffkreislauf, als Quellen und Senken für die Treibhausgase Kohlendioxid und Methan (Treibhauseffekt). – Die mikrobielle Biomasse-Erzeugung gewinnt immer stärker an Bedeutung, da sie unabhängig von Klima und Wetter technisch steuerbar und im industriellen Maßstab ablaufen kann. Die Anzucht erfolgt sowohl photosynthetisch als auch im Dunkeln auf billigen Nährmedien (z. B. Abfallstoffen und Rückständen aus anderen Produktionen). Biomasse läßt sich direkt zur Wärmeerzeugung und als Rohstoff (z. B. Zucker [Saccharide], Stärke, Lignin) oder als Lieferant verschiedener Naturstoffe nutzen. In chemisch-physikalischen und biotechnologischen Verfahren können weitere wichtige Chemiegrundstoffe gewonnen werden. Eine Biomasse-Produktion ist auch die Zucht von Speisepilzen, die Herstellung von Backhefe und Bierhefe, die Kultur von Mikroorganismen als Futtermittel (Einzellerprotein) oder die Massenanzucht von Bakterien für eine Impf- und Immunserenherstellung. – Die landwirtschaftliche Produktion von Biomasse erfolgt heute auf etwa 15 Millionen km2 – prinzipiell nutzbar wären zwischen 30 und 45 Millionen km2 von den 130 Millionen km2 Landfläche auf der Erde. Der erzielte Ertrag ist hierbei dank der Verwendung von Düngemitteln (vor allem Mineraldünger; anorganische Dünger) und der damit verbundenen Zufuhr zusätzlicher Nährstoffe deutlich größer als der natürlich zu erwartende. Die Biomasse-Produktion in der Forstwirschaft wird für Bau- und Heizzwecke genutzt, in letzter Zeit in stark steigendem Maße auch für die Papierproduktion. Es ist wichtig zu betonen, daß in zunehmendem Maße sowohl die Land- als auch die Forstwirtschaft in nicht nachhaltiger Weise betrieben werden. Im Falle der Landwirtschaft zeigt sich dies in der Übernutzung sowie Kontaminierung der Böden (Bodenbelastung), was zu einer Verringerung der Bodenfruchtbarkeit bis hin zum völligen Abtrag der Humusschicht durch Bodenerosion sowie zu chemischer und biologischer Degradation (Degradierung) führt. In der Forstwirtschaft werden häufig eingeschlagene Bereiche nicht oder unzureichend wiederaufgeforstet, was ebenfalls zum Verlust fruchtbaren Bodens und letztendlich zur Wüstenbildung (Desertifikation) führt. – Biomasse in Form sog. Energiepflanzen sowie biologischer Abfallmasse (Abfall) gewinnt zunehmend an Bedeutung als erneuerbarer Energieträger (regenerative Energien), aus dem durch chemische oder biologische Umwandlung auch flüssige oder gasförmige Brennstoffe ( vgl. Tab. ) hergestellt werden können (Bioenergie, Biogas, Biokraftstoffe, Bio-Öl; nachwachsende Rohstoffe). Um eine positive Energiebilanz zu erreichen, muß die Nutzenergie der geernteten Energiepflanzen bzw. der eingesetzten Abfallmasse größer als die Summe der Energiebeträge sein, die zur Ernte, Aufbereitung und Raffination aufgewendet werden (Hilfsenergien). Jedoch kann auch eine negative Energiebilanz ökonomisch sein, wenn ein Großteil der aufgewendeten Energien Quellen geringen Nutzwertes entnommen wird. So sind Abfallholz oder Biogas Quellen relativ geringen Nutzwertes, wohingegen jede Form von Elektrizität, Erdgas oder Ölderivate einen hohen Nutzwert besitzen. Biokonversion, Biomassenpyramide, Energiepyramide, Feuerökologie, fossile Brennstoffe, Kohlenstoffkreislauf, kontinuierliche Kultur, Nahrungspyramide, ökologische Effizienz, Produktion, Produktionsbiologie, standing crop, Umsatz.

G.S./O.P./M.B.

Lit.: Cannel, M.G.R.: World forest biomass and primary production data. London – New York 1982. Flaig, H.: Biomasse – nachwachsende Energie. Potentiale – Technik – Kosten. Renningen 1998. Flaig, H., Mohr, H. (Hrsg.): Energie aus Biomasse. Eine Chance für die Landwirtschaft. Berlin 1993.


Biomasse

Nettoprimärproduktion und Biomasse der hauptsächlichen Ökosysteme der Erde

Masse organisch gebundenen Kohlenstoffs
Netto-Produktionsrate
Ökosysteme Fläche
[106 km2]
übliche
Spanne
[g/m2/a ]
"Mittelwert"
[g/m2/ a]
Weltweite Nettoprod. [109 t/a] Weltweite Biomassen [109 t]
offene Meere 332,0 2–400 125 41,5 1,0
Tiefenwasser-
Auftriebszonen
0,4 400–1000 500 0,2 0,008
Kontinentalsockel 26,6 200–600 360 9,6 0,27
Algenrasen und Riffe 0,6 500–4000 2500 1,6 1,2
Ästuare 1,4 200–3500 1500 2,1 1,4
Seen und Fließgewässer 2,0 100–1500 250 0,5 0,05
insgesamt aquatische
Systeme
363 55,5 3,9
Sümpfe und Moore 2,0 800–3500 2000 4,0 30
Wüsten-, Fels- und Eisflächen 24,0 0–10 3 0,07 0,5
Halbwüsten 18,0 10–250 90 1,6 13
Polnahe und alpine Tundren 8,0 10–400 140 1,1 5
Grasfluren der gemäßigten Zonen 9,0 200–1500 600 5,4 14
Steppen und Savannen 15 200–2000 900 13,5 60
Buschland 8,5 250–1200 700 6,0 50
boreale Wälder 12,0 400–2000 800 9,6 240
Wälder der gemäßigten
Zonen
Sommergrüne Wälder 7,0 600–2500 1200 8,4 210
Immergrüne tempe-
rate Wälder
5,0 600–2500 1300 6,5 175
Regengrüne Wälder 7,5 1000–2500 1600 12,0 260
Tropische Wälder 17,0 1000–3500 2200 37,4 765
landwirtschaftlich genutzte Flächen 14,0 100–3500 650 9,1 14
insgesamt terrestrische Systeme 147 115 1837
Ökosysteme gesamt 510 170 1841

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Vollmer, Prof. Dr. Dr. Gerhard (G.V.)
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Wagner, Eva-Maria
Wagner, Thomas (T.W.)
Wandtner, Dr. Reinhard (R.Wa.)
Warnke-Grüttner, Dr. Raimund (R.W.)
Weber, Dr. Manfred (M.W.)
Wegener, Dr. Dorothee (D.W.)
Weth, Dr. Robert (R.We.)
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Weygoldt, Prof. Dr. Peter (P.W.)
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Wilmanns, Prof. Dr. Otti
Wilps, Dr. Hans (H.W.)
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Wirth, Dr. Ulrich (U.W.)
Wirth, Prof. Dr. Volkmar (V.W.)
Wolf, Dr. Matthias (M.Wo.)
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Wülker, Prof. Dr. Wolfgang (W.W.)
Zähringer, Dr. Harald (H.Z.)
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