Verwertung von Reststoffen der Meierhof-Privatbrauerei zum Aufbau eines integrierten Biosystems

Echeverria, Evelyn

Verwertung von Reststoffen der Meierhof-Privatbrauerei zum Aufbau eines integrierten Biosystems

Zusammenfassung

Inhaltsangabe:Einleitung:
Aufgabenstellung dieser Diplomarbeit war es zu untersuchen, wie ein integriertes Biosystem (IBS) an der Meierhof Privatbrauerei aufgebaut werden kann indem eine Verwertung der in der Brauerei anfallenden Reststoffe erfolgt. Hierzu wurde zunächst eine Recherche von weltweiten Beispielen in dem Bereich der biologischen Reststoffverwertung speziell in Brauereien durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Suche führten zu der Formulierung von drei Thesen. Auffällig war, dass es derzeit weltweit keine Brauerei gibt, welche nach dem ZERI-Ansatz arbeitet, obwohl einige Projekte umgesetzt wurden. In enger Zusammenarbeit mit Fachleuten wurden Treberversuche zum Pilzanbau und zur Wurmzucht durchgeführt um verwertbare Ergebnisse darüber zu erhalten, ob eine Verwertung der Treberreste reine biologische möglich ist.
Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass es von der biologischen Seite her möglich ist, ein integriertes Biosystem aufzubauen. Es wurde geprüft, ob die Umsetzung eines IBS in der Privatbrauerei Meierhof wirtschaftlich interessant realisiert werden kann, welches Investment und welches Wissen dafür benötigt wird. Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Pilzanbaus zeigt, dass sich trotz eines relativ hohen Anfangsinvestments, alleine die Erweiterung der Wertschöpfungskette um diesen Bereich als sehr positiv darstellt.
Eine kritische Darstellung der Auswertung der Ergebnisse dieser Arbeit mündet nicht in einer Kritik der ZERI Methodologie. Sie bestätigt vielmehr die Forderung von Gunter Pauli, dass diese linealen Denkstrukturen zu überwinden sind.
Bei der Erstellung dieser Diplomarbeit wurden die Vorteile eines solchen IBS deutlich. Die im Rahmen der Arbeit generierten Ergebnisse zeigen aber auch klar auf, dass ein begründeter Forschungsbedarf besteht, da für eine auch wirtschaftlich interessante Lösung unter Einbezug aller (theoretischer) Möglichkeiten und der gleichzeitig notwendigen Verankerung des Wissens in der Region noch mehr Detailforschung betrieben werden muss. Bildung und biologisches Wissen sollen dabei miteinander kombiniert und lokal verortet werden. Dies sorgt dafür, dass das neue, systemisch-biologische Wissen in der Region verankert wird und an die nachfolgenden Generationen weitergegeben werden kann. Bei einem solchen Forschungsprojekt wäre die aktive Einbindung der bereits in diesem Projekt beteiligten Partner sinnvoll, da bereits erste Versuche erfolgreich durchgeführt wurden, die Akteure sich untereinander […]

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Evelyn Echeverria

Verwertung von Reststoffen der Meierhof-Privatbrauerei zum Aufbau eines integrierten

Biosystems

ISBN: 978-3-8366-4843-1

Herstellung: Diplomica® Verlag GmbH, Hamburg, 2010

Zugl. Leibniz Universität Hannover, Hannover, Deutschland, Diplomarbeit, 2009

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http://www.diplomica.de, Hamburg 2010

Zusammenfassung, Abstract, Resúmen

Zusammenfassung, Abstract, Resúmen

Aufgabenstellung dieser Diplomarbeit war es zu untersuchen, wie ein integriertes

Biosystem (IBS) an der Meierhof Privatbrauerei aufgebaut werden kann indem

eine Verwertung der in der Brauerei anfallenden Reststoffe erfolgt. Hierzu wurde

zunächst eine Recherche von weltweiten Beispielen in dem Bereich der biologi-

schen Reststoffverwertung speziell in Brauereien durchgeführt. Die Ergebnisse

dieser Suche führten zu der Formulierung von drei Thesen. Auffällig war, dass es

derzeit weltweit keine Brauerei gibt, welche nach dem ZERI-Ansatz arbeitet, ob-

wohl einige Projekte umgesetzt wurden. In enger Zusammenarbeit mit Fachleuten

wurden Treberversuche zum Pilzanbau und zur Wurmzucht durchgeführt um ver-

wertbare Ergebnisse darüber zu erhalten, ob eine Verwertung der Treberreste rei-

ne biologische möglich ist.

Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass es von der biologischen Seite her

möglich ist, ein integriertes Biosystem aufzubauen. Es wurde geprüft, ob die Um-

setzung eines IBS in der Privatbrauerei Meierhof wirtschaftlich interessant reali-

siert werden kann, welches Investment und welches Wissen dafür benötigt wird.

Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Pilzanbaus zeigt, dass sich trotz eines rela-

tiv hohen Anfangsinvestments, alleine die Erweiterung der Wertschöpfungskette

um diesen Bereich als sehr positiv darstellt.

Eine kritische Darstellung der Auswertung der Ergebnisse dieser Arbeit mündet

nicht in einer Kritik der ZERI Methodologie. Sie bestätigt vielmehr die Forderung

von Gunter Pauli, dass diese linealen Denkstrukturen zu überwinden sind.

Bei der Erstellung dieser Diplomarbeit wurden die Vorteile eines solchen IBS deut-

lich. Die im Rahmen der Arbeit generierten Ergebnisse zeigen aber auch klar auf,

dass ein begründeter Forschungsbedarf besteht, da für eine auch wirtschaftlich

interessante Lösung unter Einbezug aller (theoretischer) Möglichkeiten und der

gleichzeitig notwendigen Verankerung des Wissens in der Region noch mehr De-

tailforschung betrieben werden muss. Bildung und biologisches Wissen sollen da-

Zusammenfassung, Abstract, Resúmen

iii

bei miteinander kombiniert und lokal verortet werden. Dies sorgt dafür, dass das

neue, systemisch-biologische Wissen in der Region verankert wird und an die

nachfolgenden Generationen weitergegeben werden kann. Bei einem solchen

Forschungsprojekt wäre die aktive Einbindung der bereits in diesem Projekt betei-

ligten Partner sinnvoll, da bereits erste Versuche erfolgreich durchgeführt wurden,

die Akteure sich untereinander kennen und gut zusammengearbeitet haben. Zu-

dem stehen alle Akteure der IBS-Idee sehr aufgeschlossen gegenüber und sind

an einer Fortführung des Projektes interessiert. Auch nach Abschluss der Diplom-

arbeit haben die an diesem Projekt beteiligten Personen schon ihr Interesse an

einen weiteren Zusammenarbeit und Forschung bekundet.

Der Leser soll in die Lage versetzt werden, anhand der vorliegenden Arbeit eine

eigene Meinung zum Zero-Emissions-Konzept entwickeln zu können.

Abstract

It has been the aim of this diploma thesis to evaluate how an Integrated Biological

System (IBS) can be implemented at the private brewery Meierhof by making use

of the occuring waste material from the production. To achieve this aim, an

analysis has been conducted that assessed worldwide examples in the area of

biological waste material utilization. These examples were particularly drawn from

other breweries. The search results have let to three theses. Noticeable was that

there is worldwide no IBS that uses the Zero Emissions approach. Trials with

brewery's spent grain were carried out in close collaboration with experts to find

out if a recycling of this waste material is suitable for the cultivation of mushrooms

and breeding of worms

The results lead tot he conclusion that it is possible to create and implement an

integrated biosystem from a biological point of view. In addition to this

assessment, it has been evaluated if a realization of the IBS concept can be

implemented commercially at the private brewery Meierhof, what investment and

which know-how is necessary to achieve profitability. The economical assessment

of the cultivation of mushrooms has shown that despite a relatively high initial

investment the extension of the value chain already has very positive effects. A

Zusammenfassung, Abstract, Resúmen

critical review of the results of this research does not lead to a criticism of the

ZERI-methodology. It rather confirms Pauli's claim that such linear cognitive

structures have are to be overcome.

While working of this diploma thesis the advantages of an IBS became evident.

However, the generated results of this thesis clearly suggest that for a

commercially interesting solution, more detailed work will have to be executed

under consideration of all theoretical options and the parallel anchorage of the

know-how in the region. Therefore education and biological knowledge should be

combined and locally rooted and passed on to next generations. For such a

research project it would be useful to integrate actively the involved partners since

initial tests already were successfully conducted, the affiliates know each other

and worked well together. Moreover, all stakeholders are open-minded to the IBS

concept and are interested in a continuation of the project. Even after the

completion of this diploma thesis all involved people have displayed their interest

in further collaboration and research on this topic.

The reader should have the ability, by means of this work, to form an opinion

about the applicability of the Zero Emission concept.

Resúmen

Una de las metas de este trabajo, fue el estudio de la posibilidad de implementar

el concepto de los "Biosistemas Integrados", a través de la utilizacion de los

desechos generados por la producción de cerveza. en la cervercería privada

Meierhof. Para esto se procedió a investigar ejemplos de cervecerías en todo el

mundo que habían implementado la utilizacion de desechos a nivel biológico,

según fuentes literarias. Los resultados de esta investigación llevaron a formular

tres tesis. Es importante anotar que actualmente no existen cervecerias que lleven

a cabo el concepto de las cero emisiones, cabe recalcar que algunos proyectos

sin embargo fueron implementados. En trabajo mutuo con especialistas se

realizaron experimentos para la obtencion de hongos a partir de los orujos de la

producción de cerveza y la reproducción de lombrices de tierra; para de esta

formar obtener resultados útiles que constaten la reutilización en un aspecto

biológico de los orujos.

Zusammenfassung, Abstract, Resúmen

Los resultados indican que desde un punto biológico es posible implementar un

"Biosistema Integrado". Se probó la implementación económica de un biosistema

integrado en la cervecería Meierhof, la posibilidad de inversión y el conocimiento

necesario para que esto sea realizable.

La contemplación económica indica que a pesar de la relativamente elevada

inversión inicial para la implementación del concepto. La cadena de valor en esta

áres se puede denominar como muy positiva.

Un esquema crítico de la evaluación de los resultados de este trabajo no

desemboca en una crítica de la metodología ZERI. Todo lo contrario, este afirma

más bien la posición de Gunter Pauli, de que el pensamiento linear se puede

superar.

Para la creación de este trabajo se dejaron en claro las ventajas de un BSI. Los

resultados generados en este estudio, muestran además claramente, que hace

falta cimentar la investigación, ya que para obtener una atractiva solución

económica es necesario contar con suficiente conocimiento y colaboradores.

Educación y ciencias biológicas deberían ser combinadas y encasilladas

localmente. Esto aportaría a que el nuevo conocimiento generado en la biología

sistémica sea anclado en la region y se transmita a las futuras generaciones.

En un tipo de investigación como el aqui presentado, sería de gran importancia la

participación activa de todos los actores que han formado parte de este proyecto;

ya que los experimentos obtenidos fueron positivos, los participantes se conocen

y han formado un buen equipo de trabajo. Además las personas que forman parte

de la red mundial de cero emisiones, quienes conocen el concepto de los

sistemas biointegragos, han mostrado un gran interés en trabajar conjuntamente

para la ejecución de futuros proyectos.

De acuerdo a los datos ofrecidos en este trabajo, el lector estará en capacidad de

crear su propia opinión sobre el concepto de las Cero Emisiones.

Widmung und Danksagung

Widmung und Danksagung

Diese Diplomarbeit ist meinem Freund und Mentor Dr. Volker Volkholz () gewid-

met. Er hat mich inspiriert, mich an seinem Wissen teilhaben lassen und mir ge-

zeigt wie wichtig es ist, nicht den Glauben an sich selbst zu verlieren, damit meine

Träume in Erfüllung gehen.

Herrn Prof. Dr. Richard Pott danke ich für die Übernahme der Begutachtung dieser

Arbeit.

Herrn Prof. Dr.-Ing. Ralf Otterpohl danke ich für die Übernahme der Zweitbetreu-

ung und seine guten Ratschläge.

Herrn Prof. Dr. Gunter Pauli danke ich für seine kreativen ZERO-Emissions Ideen.

Ganz besonders möchte mich bei Herrn Tobias Ahlers (Geschäftsführer ZERI-

Germany e.V.) für die gute Betreuung und Unterstützung dieser Arbeit bedanken.

Er war ein verlässlicher Ansprechpartner, der keine Mühen gescheut hat und da-

mit entscheidend zum Gelingen der Arbeit beigetragen hat.

Weiterhin gilt mein großer Dank Frau Andrea Preißler-Abou El Fadil, die sich viel

Zeit für mich genommen hat. Ihre vielen fachlichen Anregungen und Ratschläge

waren mir eine große Hilfe. Außerdem danke ich ihr für ihr Lektorat und ihr Ver-

ständnis für die letzten schwierigen Wochen.

Bei allen Mitarbeitern der Mittelstandsinitiative in Ahlen möchte ich mich für die

gute Zusammenarbeit bedanken.

Als letztes möchte ich meiner Familie und meinen Freunden danken, welche mir

die Chance gegeben haben meine bisherige Laufbahn zu beschreiten und stetiger

Rückhalt in allen Lagen des Lebens sind.

Inhaltsverzeichnis

vii

Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung, Abstract, Resúmen ...ii

Widmung und Danksagung ... vii

Inhaltsverzeichnis ... viii

Abbildungsverzeichnis ...xi

Tabellenverzeichnis ... xiv

Abkürzungsverzeichnis ... xvi

Vorwort... xvii

1. Einleitung...1

1.1 ZERI und das Zero-Emissions-Konzept...1

1.2 Die ZERI-Methodologie ...3

1.2.1 Beschreibung der Methodologie ...4

1.2.1.1 ... Input-/Output-Tabellen ..............................................................................4

1.2.1.2 ... Output-/Input-Tabellen ..............................................................................5

1.2.1.3 ... Anordnung in Industrieclustern..................................................................7

1.2.1.4 ... Identifikation von innovativen Technologien..............................................8

1.2.1.5 ... Entwurf einer Industriepolitik .....................................................................9

1.3 Ziel der vorliegenden Arbeit ...10

2. Integrierte Biosysteme (IBS) ...12

2.1 ZERI und die IBS ...15

2.2 Applikationen der IBS mit wissenschaftlichem Hintergrund ...16

2.2.1 Weltweite Applikationen der Umsetzung von IBS in Brauereien...19

2.2.2 Hypothesen für mögliche oder teilweise Misserfolge ...39

3. Die Meierhof-Privatbrauerei in Richtung ,,Zero-Emissions" ...40

3.1 Beschreibung der Tätigkeiten der Brauerei...42

3.2 Verfahrensschema der Bierherstellung...43

3.3 Stoffstromanalyse ...46

3.3.1 Input-/Output-Analysen...46

3.3.2 Output-/Input-Analysen...47

3.4 Analyse der Stoffströme der Meierhof-Privatbrauerei ...48

3.4.1 Inputs der Meierhof-Privatbrauerei ...50

Inhaltsverzeichnis

viii

3.4.1.1

Rohstoffe ...50

3.4.1.2

Hilfsstoffe...51

3.4.1.3

Betriebsstoffe...52

3.4.1.4

Energie ...52

3.4.1.5

Wasser ...53

3.4.2 Outputs der Meierhof-Privatbrauerei ...54

3.4.2.1

Produkte ...55

3.4.2.2

Abfüllgebinde...56

3.4.2.3

Energie ...57

3.4.2.4

Abfälle...57

3.4.2.5

Abwasser...58

3.4.2.6

Emissionen ...59

4. Biologische Grundlagen ...60

4.1 Zur Biologie der Pilze (Kräuterseitling und Austernpilz) ...60

4.1.1 Biologie des Kräuterseitlings ...60

4.1.2 Biologie des Austernpilzes...62

4.2 Zur Biologie der Regenwürmer ...65

4.2.1 Nutzen der Regenwürmerzucht ...68

5. Materialien und Methoden...72

5.1 Anwendung der ZERI-Methodologie auf die Meierhof-Privatbrauerei...72

5.1.1 Pilzanbau auf treberhaltigen Substratmischungen ...72

5.1.2 Beschreibung der eingesetzten Materialien und Rohstoffe...73

5.1.3 Sorten und Mischungsvarianten ...87

5.1.4 Regenwürmerzucht auf Treber ...91

5.1.5 Beschreibung des Versuches ...91

6. Ergebnisse...93

6.1 Ergebnisse des Kräuterseitling-Versuches ...93

6.2 Ergebnisse des Austernpilz-Versuches ...98

6.3 Ergebnisse des Regenwürmerzucht-Versuches ...101

7. Ökonomische Ansätze des biologischen und angewandten Wissens ...106

7.1 Investitionskostentechnik ...106

7.2 Personalkosten ...108

Inhaltsverzeichnis

7.3 Fixkosten ...108

7.4 Variable Kosten ...109

7.5 Zusammenfassung Wirtschaftlichkeitsbetrachtung...109

8. Diskussion...119

8.1 Gründe für eine nicht erfolgte Umsetzung ...121

8.2 Diskussion der Thesen ...122

8.2.1 These 1: Das Zero-Emissions-Konzept ist nicht praktikabel für Brauereien .122

8.2.2 These 2: Die Brauereien haben das Zero-Emissions-Konzept nicht richtig

oder nur teilweise umgesetzt ...124

8.2.3 These 3: Der Bedarf für eine Erweiterung der Wertschöpfung ist nicht stark

genug ausgeprägt...125

8.3 Lösungsansätze und Ideen für die Umsetzung erfolgreicher IBS unter

Beachtung des ZERI-Ansatzes...126

8.4 Lösungsansätze für eine Umsetzung in der Meierhof-Privatbrauerei ...128

Literaturverzeichnis ...131

Anhang ...138

Abbildungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Kapitel 2

Abb. 1

Aquakultursystem in Ägypten vor 2000 v.Chr.

Abb. 2

Ideale Zielvorstellung der Umsetzung des IBS in einer Brauerei

Abb. 3

Lösungsraum nach der Umsetzung des Zero-Emission-Konzeptes

Abb. 4

Karte von Suva, Fidschi Standort der Schule ,,Montfort Boys Town"

Abb. 5

Umsetzung des IBS in ,,Montfort Boys Town"

Abb. 6

Karte von Tsumeb Namibia, Sitz der Tunweni Brauerei

Abb. 7

Umsetzung des IBS in der Tunweni Brauerei Namibia

Abb. 8

Karte von Neufundland, Standort der Storm Brewing Brauerei

Abb. 9

Umsetzung des IBS in der Storm Brewing Brauerei

Abb. 10

Karte von Wiehl , Standort der Erzquell Brauerei

Abb. 11

Umsetzung des IBS in der Erzquell Brauerei während der Expo Han-

nover 2000

Abb. 12

Brot aus dem Erzquell Brauerei Treber hergestellt von der Bäckerei

in Lengede Expo 2000

Abb. 13

Karte von Nagano, Standort der Shinano Brauerei

Abb. 14

Umsetzung des IBS in der Shinano Brauerei - Japan

Abb. 15

Karte von Neumarkt, Standort der Neumarkter Lammsbräu Brauerei

Abb. 16

Beschreibung der Phasen des STAF Projekts

Abb. 17

Umsetzung des IBS in der Neumarkter Lammbräu Brauerei

Kapitel 3

Abb. 18

Karte von Ottbergen, Sitz der Meierhof-Privatbrauerei

Abb. 19

Satellitaufnahme des Meierhof-Privatbrauerei-Gelände

Abb. 20

Organigramm der Meierhof-Privatbrauerei

Abb. 21

Einfaches Schema für die Herstellung von Bier

Abb. 22

Sudhaus

Abb. 23

Gärung und Reifung

Abb. 24

Filtrationsanlage

Abb. 25

Flaschenabfüllung

Abbildungsverzeichnis

Abb. 26

Zielprozess-Vorstellung des Zero-Emissions-Konzeptes in der Mei-

erhof-Privatbrauerei

Abb. 27

Übersicht der Stoffströme der Meierhof-Privatbrauerei

Abb. 28-29 Treberbrot aus der Knäpper-Bäckerei nach Lieferung des Trebers

der Meierhof-Privatbrauerei

Kapitel 4

Abb. 30

Kräuterseitling (Pleurotus eryngii) auf Treber

Abb. 31

Austernseitling auf Treber der Meierhof-Privatbrauerei

Abb. 32

Eisenia foetida Exemplare auf Trebersubstrat

Abb. 33

Ei-Kapseln von Eisenia foetida auf Treber/Stroh-Mischung

Abb. 34

Körperbau des Regenwurmes

Kapitel 5

Abb. 35

Trocknungswaage Sartorius MA30 bzw. baugleiches 2. Modell

Abb. 36

Pilzaufzuchtbeutel

Abb. 37

Frischer Treber aus der Meierhof-Privatbrauerei

Abb. 38

Autoklav der Firma Stange, benutzt für den Pilzanbau-Versuch auf

dem Treber der Meierhof-Privatbrauerei

Abb. 39

Raum zum Abkühlen und zur weiteren Bearbeitung der Substrate

Abb. 40

Substratbeutel im Abkühlraum der Pilzgarten GmbH

Abb. 41

Reinraum mit Brutdosierer der Pilzgarten GmbH

Abb. 42

Schweißstation mit Bediener; Pilzgarten GmbH

Abb. 43

Impfhaube mit Bediener; Pilzgarten GmbH

Abb. 44

Mischtrommel der Pilzgarten GmbH

Abb. 45

Rollwagen für die geimpften Pilzbeutel; Pilzgarten GmbH

Abb. 46

Räume in denen die Pilzanbau-Versuche stattgefunden haben

Abb. 47

Fruktifikationstunnel in denen die Pilzanbau-Versuche stattgefunden

haben

Abb. 48

Regenwurmzucht auf der dreiteiligen Versuchsfläche

Abbildungsverzeichnis

xii

Kapitel 6

Abb. 49

Versuchsregal Kräuterseitlinge auf Treber; Tag 5 im Fruktifikations-

tunnel

Abb. 50

Reife Kräuterseitlinge auf Trebersubstrat

Abb. 51

Reife Kräuterseitlinge auf Trebersubstrat

Abb. 52

Ergebnisse des Kräuterseitling-Versuches. Block 4 zeigt die erfolg-

reichste Ertragmöglichkeit durch die Verwendung von Treber aus der

Bierproduktion

Abb. 53

Ergebnisse des Austernpilz-Versuches. Block 2 zeigt in diesen Fall

die erfolgreichste Ertragmöglichkeit durch die Verwendung von Tre-

ber aus der Bierproduktion

Abb. 54

Eisenia foetida-Exemplare mit Jungwürmern mit Hautverätzung aus

den Versuchsteilen I-II in einem pH-Wert von weniger als 4,5

Abb. 55

Temperaturunterschied in den verschieden Wurmflächen des Re-

genwurmzucht-Versuches

Abb. 56

Einsatz von Humuswürmern bei der Treberverwertung

Kapitel 8

Abb. 57

Mögliche Faktoren für Misserfolge

Anhang

Abb. 58

Friedhelm Spalting (Geschäftsführer der Meierhof-Privatbrauerei), mit

verschiedenen Pilzsorten auf Trebersubstrat

Abb. 59.

Kräuterseitling (Pleurotus eryngii) auf Treber. Versuchsergebnis die-

ser Diplomarbeit

Abb. 60

Austernpilz-Versuch auf Treber. Blöcke mit Fruktifikations-Öffnungen

Abb. 61

Austernpilz-Versuch auf Trebersubstrat

Abb. 62

Kräftiges Mycelwachstum Kräuterseitling auf Treber 35%

Abb. 63

Reife Kräuterseitlinge auf Trebersubstrat

Abb. 64

Regenwurmzucht-Versuch - Entwicklung auf Treber. Versuchsteil I

Abb. 65

Regenwurmzucht-Versuch - Entwicklung auf Treber. Versuchsteil II

Tabellenverzeichnis

xiii

Tabellenverzeichnis

Kapitel 1

Tabelle 1:

Beispiel einer Input-/Output-Tabelle

Tabelle 2:

Output-/Input-Tabelle mit dem Ziel Null-Emissionen

Kapitel 2

Tabelle 3:

Brauereien weltweit inspiriert durch IBS-Lösungen von Prof. Chan

Kapitel 3

Tabelle 4:

Rohstoff-Input-Bilanz der Meierhof-Privatbrauerei im Jahr 2007

Tabelle 5:

Hilfsstoff-Input-Bilanz der Meierhof-Privatbrauerei im Jahr 2007

Tabelle 6:

Betriebsstoff-Input-Bilanz der Meierhof-Privatbrauerei im Jahr 2007

Tabelle 7:

Energie-Input-Bilanz der Meierhof-Privatbrauerei im Jahr 2007

Tabelle 8:

Wärmeverbrauch in den Bereichen der Meierhof-Privatbrauerei im

Jahr 2007

Tabelle 9:

Wasser-Input-Bilanz der Meierhof-Privatbrauerei im Jahr 2007

Tabelle 10: Produkt-Output-Bilanz der Meierhof-Privatbrauerei im Jahr 2007

Tabelle 11: Abfüllgebinde-Output-Bilanz der Meierhof-Privatbrauerei im Jahr

2007

Tabelle 12: Energie-Output-Bilanz der Meierhof-Privatbrauerei im Jahr 2007

Tabelle 13: Abfall-Output-Bilanz der Meierhof-Privatbrauerei im Jahr 2007

Tabelle 14: Abfall-Output-Bilanz der Meierhof-Privatbrauerei im Jahr 2007

Tabelle 15: Wasserparameter-Output-Bilanz der Meierhof-Privatbrauerei im Jahr

2007

Tabelle 16: Emissionenwerte-Output-Bilanz der Meierhof-Privatbrauerei im Jahr

2007

Kapitel 5

Tabelle 17: Konzentrationen für die Aufwertung des Substrats in den Varianten

T1 bis T5 für den Pleurotus eryngii

Tabellenverzeichnis

xiv

Tabelle 18: Konzentrationen für die Aufwertung des Substrats in den Varianten

T1 bis T5 für den Pleurotus ostreatus

Tabelle 19: Beschreibung der Flächen für die Regenwurmzucht mit Einteilungen

von Zeit und Temperatur

Kapitel 6

Tabelle 20: Beschreibung des Verlaufs des Kräuterseitling-Versuches

Tabelle 21: Erträge der einzelnen Kräuterseitlings-Varianten

Tabelle 22: Beschreibung des Verlaufs des Austernpilz-Versuches

Tabelle 23: Erträge in g je 3.300 g Substratblock von Austernpilz-Varianten

Tabelle 24: Durchschnittliche Werte an Pflanzennährstoffen von Wurmhumus pro

Liter

Tabelle 25: Ergebnisse des Treber-Regenwurm-Versuches im Jahr 2008

Kapitel 7

Tabelle 26: Investitionsberechnung für die Meierhof-Privatbrauerei für möglichen

Pilzanbau im Rahmen des IBS nach der ZERI-Methodologie.

Tabelle 27: Geplante Umsätze und Margen für eine Halbjahr-Produktion des

Pilzanbaus auf 4 Jahre

Tabelle 28: Kostenrahmen-Berechnung für die Meierhof-Privatbrauerei unter An-

nahme einer möglichen IBS-Umsetzung

Tabelle 29: AFA-Abschreibungen für eine mögliche IBS-Umsetzung in der Mei-

erhof-Privatbrauerei

Tabelle 30: Rentabilitätsberechnung für eine mögliche IBS-Umsetzung in der

Meierhof-Privatbrauerei

Tabelle 31: Umsatz nach Einzelauflistungen auf 4 Jahre

Tabelle 32: Darlehen für die Investition einer möglichen IBS-Umsetzung in der

Meierhof-Privatbrauerei

Anhang

Tabelle 33: Implementierung

des

IBS-Ansatzes

weltweit

Brauereien

(E. Echeverria, 2008)

Abkürzungsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

°C

Grad Celsius

Abb.

Abbildung

BMU

Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit

BSB

Biologischer Sauerstoffbedarf

bzw.

beziehungsweise

ca.

Circa

CaCO

Calciumcarbonat

CEA

Chinese Ecological Agriculture

Zentimeter

Kohlenmonoxid

Kohlendioxid

CSB

Chemischer Sauerstoffbedarf

d.h.

das heißt

EPA

Environmental Protection Agency

et al.

et alii (lat.) - und andere

Frischsubstanz

Gramm

HEPA

High Efficiency Particulate Airfilter

Hektoliter

IBS

Integriertes Bio-System

IFS

Integrated Farming Systems

IF&WMS

Integrated Farming and Wastemanagement Systems

IOT

Input-/Output-Tabelle

ISO

International Organization for Standardization

Kaliumoxid

Kilogramm

Quadratkilometer

kWh

Wattstunde

LOHAS

Lifestyle of Health and Sustainability

Quadratmeter

Abkürzungsverzeichnis

xvi

m³

Kubikmeter

Milligramm

MgO

Magnesiumoxid

molekularer Stickstoff

Stickoxide

ph-Wert

pondus Hydrogenii oder potentia Hydrogenii

Public Relations (Öffentlichkeitsarbeit)

PVC

Polyvinylchlorid

Quadratmeter

Schwefeldioxid

sog.

so genannt

OIT

Output-/Input-Tabelle

Trockensubstanz

UNDP

United Nations Development Programm

UNEP

United Nations Environmental Programm

UNU

United Nations University

usw.

und so weiter

v.Chr.

vor Christus

vgl.

vergleiche

z.B.

zum Beispiel

z.T.

zum Teil

ZERI

Zero Emissions Research and Initiatives

Vorwort

xvii

Vorwort

Das einzige System, das noch treu und brav seine Arbeit tut ohne dabei die Welt

zu zerstören , ist die Biosphäre, sind Blätter und Bäume, Vögel, Würmer und

Gräser. Und ausgerechnet diese unerschütterlichen Helfer greifen wir laufend an,

entziehen ihnen die Lebensgrundlage, vergiften und zerstören sie. Nicht zuletzt,

weil wir keine Ahnung haben, wie dieses System funktioniert...

Frederic Vester, 1978

,,LEBEN kann nur aus vergehendem Leben entstehen. Ein ewiges Werden und

Vergehen bestimmt den Kreislauf der Natur, in dem wir Menschen nur ein winzi-

ges Teilchen sind - und durchaus nicht das wichtigste! Der Mensch glaubt, er be-

herrsche die Erde und doch scheint es so, dass die Erde von 80 kleinen Lebewe-

sen beherrscht wird, die mit bloßem Auge nicht wahrnehmbar sind. LUFT, WAS-

SER und BODEN sind die Grundelemente allen Lebens. Vernachlässigen oder

zerstören wir sie, dann töten wir das Bodenleben und damit uns selbst"

Hans Heyer, 1974

,,Ob ein Nebenprodukt ,,Abfall" ist, ist eine Frage der Verwertbarkeit."

Irvin H. Zucker, 1976

,,Mankind can not expect the earth to produce more. Mankind must do more with

what the earth produces"

Gunter Pauli, 1996

,,Waste is too expensive; it's cheaper to do the right thing."

Paul Hawken, 1997

,,Keine Verschwendung von Natur- und Humanressourcen"

Volker Volkholz, 2008

Einleitung

- 1 -

Einleitung

1.1 ZERI und das Zero-Emissions-Konzept

Die Idee des ,,Zero-Emissions-Konzeptes" entwickelte sich aus den Erfahrungen

des belgischen Unternehmers Gunter Pauli mit seiner Reinigungsmittelfabrik

,,Ecover". Er konnte zwar innerhalb des Unternehmens ökologisch und ressour-

censchonend produzieren, aber die Produktion ,,up-and-down-the-line" konnte er

nicht beeinflussen. Dort wurden 96 Prozent der Rohstoffe verschwendet, ver-

brannt oder sinnlos vernichtet. Neue Umweltprobleme (wie z.B. die Verschmut-

zung von Flüssen...) kamen hinzu. Aufgrund dieser Erfahrungen wurde Gunter

Pauli 1994 Leiter des Forschungsprojektes ,,Zero Emissions Research and Initiati-

ves" (ZERI) an der Universität der Vereinten Nationen (UNU) in Tokio. Nach den

beachtlichen Erfolgen der initiierten Pilotprojekten (Kühr und Széll, 1997) gründete

Gunter Pauli 1996 die ZERI Foundation. Sie ist ein weltweites Netzwerk mit Mit-

gliedern aus verschiedenen Bereichen der Wirtschaft, Wissenschaft, Politik und

Gesellschaft. Pauli's Motto lautet: ,,The time has come for man not to expect the

earth to produce more. The time has come for us to do more with what the earth

produces" (Pauli, 1997). ZERI-Mitglieder führen weltweit Projekte durch, veröffent-

lichen Artikel und Studien und entwickeln Ideen für neue Märkte und Arbeitsplätze.

Der Grundgedanke, den alle Mitglieder des Netzwerkes teilen, besteht darin, Ab-

fall als eine Ressource zu betrachten und durch intelligente Nutzung neue Wert-

schöpfungsketten zu erschließen. Inspiration und Lösungsansätze bieten dabei

die Design-Prinzipien der Natur (Pauli, 2008). Einen wichtigen Schwerpunkt stellt

auch die ZERI-Bildungsinitiative dar und das Streben nach einer effizienten Nut-

zung des menschlichen Wissens (,,Keine Verschwendung von Humanressourcen",

Volkholz, 2008). Das pädagogische Programm der ZERI-Bildungsinitiative wird

seit einigen Jahren mit unterschiedlichen Schwerpunkten bereits in Japan, Nami-

bia, Kolumbien, den USA und Deutschland umgesetzt.

Die Themenbereiche erstrecken sich von den Natur- bzw. Ingenieurswissenschaf-

ten, insbesondere Bionik (Biomimicry), über Architektur und Kunst bis hin zur Wirt-

Einleitung

- 2 -

schaft. Die ,,Generative Wissenschaft" nach ZERI wird von Ideen angetrieben, die

die Versorgung mit Wasser, Nahrung, Unterkunft, Gesundheitsfürsorge, Jobs,

Energie und Bildung verbessern sollen, während gleichzeitig die Umwelt entlastet

wird (Pauli, 1999).

Da nachhaltige Entwicklung nur in Koevolution mit der Natur funktioniert, hat ZERI

einen Wissensfundus aus den Erfahrungen der verschiedenen Projekte erarbeitet.

Dieser soll bei der Suche nach Lösungen für die Herausforderung, die Grundbe-

dürfnisse aller Arten zu befriedigen, als Inspiration dienen.

Die fünf Reiche der Natur: Inspiriert durch die Arbeit von Lynn Margulis und Kar-

lene V. Schwartz in ihrem Buch ,,Five Kingdoms ..." (Margulis et al., 1998) basiert

die ZERI-Methodologie auf den Wechselbeziehungen zwischen den Organismen-

reichen Algen, Bakterien, Pilze, Pflanzen, Tiere. Wenn wir verstehen, wie jedes

Reich agiert und seine Beziehungen zu den anderen Reichen organisiert, können

wir von der Natur lernen, zu integrieren und zu separieren.

Die fünf Design-Prinzipien: Basierend auf Beobachtungen der realen Welt und

von bestehenden ZERI-Projekten, bieten diese Design-Prinzipien neue Rahmen-

bedingungen, um innerhalb unseres Wirtschaftssystems die Natur nachzuahmen

und in Koevolution mit der Natur zu produzieren und konsumieren ohne die Be-

dürfnisse und Existenz nachfolgender Generationen zu gefährden.

Die fünf Intelligenzen autopoietischen Lernens: ZERI definiert und fasst ver-

schiedene Arten zu lernen und sich auszudrücken zusammen Akademisches

Wissen, Emotionale Intelligenz, Systemdenken, Künstlerische Kreativität, sowie

die Fähigkeit zur praktischen Umsetzung. Aus dieser Synthese ist der pädagogi-

sche Ansatz der ZERI Bildungsinitiative entstanden. (Pauli, 2006)

Die zwölf Grundsätze der Wirtschaft nach ZERI: Der ZERI-Ansatz beruht auf

der Systemtheorie. Erkenntnisse aus einer Reihe konkreter Beispiele, die in einem

Zeitraum von sieben Jahren gewonnen wurden, führten zur Formulierung von

Einleitung

- 3 -

zwölf Grundsätzen eines Produktions- und Konsummodells basierend auf Sys-

temdesign. (Pauli, o.J.).

1.2 Die ZERI-Methodologie

Der ZERI-Ansatz kombiniert unterschiedliche Interessen wie zum Beispiel die

Umwelt zu schützen, die Produktivität von Biomasse zu steigern, Arbeitsplätze zu

schaffen, zusätzliches Investitionskapital einzuwerben, Konsumenten bessere

Produkte zu niedrigeren Preisen anzubieten, den Warenaustausch zu fördern,

weitere Forschungsprogramme durchzuführen und innovative Entwicklungen um-

zusetzen. Außerdem was nicht unwesentlich ist werden unerkannte Risiken

vermieden, die bei der Verfolgung von Einzelstrategien in der Regel auftauchen

(Pauli, 2007).

Als Instrument zur Realisierung dieser Interessen ist die ZERI-Methodologie ent-

wickelt worden. Ziel der ZERI-Methodologie ist, in einem ersten Schritt Mittel und

Wege zu finden, um den im Hauptverfahren benötigten Input zu minimieren. Da-

nach soll durch vollständigen Durchsatz ein Maximum an Output erzielt werden.

Solange die Industrie keinen vollen Durchsatz erreicht, bleibt sie ewig unterhalb

ihrer Möglichkeiten. Dies ist keine Kritik, sondern möge eher als Hinweis darauf

gelten, dass die industriellen Verfahren noch einen ungeahnten Produktivitäts-

spielraum bieten. Da keine Industrie dieses Ziel allein erreichen kann (so wie auch

kein Baum es vermag, sich selbst um das Recycling der Nährstoffe aus seinen

Blättern zu kümmern), müssen sich Industrien mit komplementären Bedürfnissen

- und folglich daraus entstehenden Synergien - in regionalen Clustern zusam-

menschließen (Pauli, 2007).

Die ZERI-Methodologie wurde von Forschern, Wirtschafts- und Verwaltungsfach-

leuten sowie Studenten auf allen Kontinenten mit Ausnahme der Antarktis getestet

(Pauli, 2007). Die Umsetzung erfolgte in verschiedenen Teilen der Welt, wie Japan,

Schweden, Ecuador, China, in Städten wie Manizales in Kolumbien und Santa Fe

in den Vereinigten Staaten. Unternehmen wie Toyota, Canon und Hitachi haben

Einleitung

- 4 -

positiv auf diese Ideen reagiert. Sie alle haben sich der Herausforderung durch die

ZERI-Methodologie auf ihrem Gebiet gestellt.

Die ZERI-Methodologie beinhaltet fünf aufeinander folgende Einzelschritte:

1. Modellierung der Gesamtströme anhand von Input-Output-Tabellen: Ein Blick

auf Inputs und Outputs mit dem Ziel, aus wenig Input möglichst viel wirtschaft-

lich verwertbaren Output zu machen.

2. Ermittlung von Wertschöpfungsmöglichkeiten unter Verwendung von Output-

Input Tabellen: Ein Verzeichnis der noch verbleibenden Abfälle und Emissio-

nen, für die ein neuer Markt gesucht wird.

3. Konzeption des Clusterings von Industrien: Identifikation von Unternehmens-

Verbünden, die mithilfe der gegenseitigen (verbleibenden) Abfälle effizient pro-

duzieren können.

4. Identifizierung geeigneter Technologien: In manchen Fällen sind neue Techno-

logien nötig, um einen effizienten Einsatz der Outputs zu erreichen.

5. Entwurf einer entsprechenden Industriepolitik: Schaffung von Rahmenbedin-

gungen zur Ansiedlung neuer Industrien, Einstellung von Arbeitskräften und

Entwicklung effizienter Netzwerke.

Nach SERI, 2002 ist noch ein sechster Schritt hinzugekommen:

6. The global information economy: weltweite Verbreitung und globale Diskussion

der Ideen und der wirtschaftlichen Konzepte bzw. umgesetzten Projekte via In-

ternet.

1.2.1 Beschreibung der Methodologie

1.2.1.1 Input-/Output-Tabellen

Die Verwendung von Input-/Output-Tabellen (IOT) hielt Einzug mit der Umweltma-

nagement-Norm ISO 14001. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Umsetzung

von Verfahren, die wie etwa eine saubere Produktion , garantieren, dass sich

ein Unternehmen an den bestmöglichen Standards und Prozessen orientiert (Pauli,

2007).

Einleitung

- 5 -

Die Anwendungsmöglichkeiten von Input-/Output-Tabellen sind sehr unterschied-

lich. Es können Stoffstromanalysen durchgeführt werden mit dem Ziel, den jeweili-

gen (absoluten und relativen) Anteil einer Aktivität (im Rahmen der Gesamtpro-

duktion) am gesamten Stofffluss, am Rohstoff-Input oder am Reststoff-Output zu

verdeutlichen. Es können unterschiedliche Produkte, Produktionsprozesse, Sekto-

ren, Regionen und Systeme verglichen werden. Es können Hinweise auf Prozess-

Substitutionen ermittelt werden, denn auf dieser Basis (IOT) kann mit konkreten

Vorstellungen ein produktiveres Produktionssystem erreicht werden. Ferner kön-

nen Auswirkungen von Prozess-Substitutionen simuliert werden (Acosta, et.al,

1998).

Tabelle 1 stellt eine einfache I/O-Tabelle dar. Auf der vertikalen Achse werden die

gesamten benötigten Einsatzgüter eingetragen. Auf der horizontalen Achse wer-

den die Outputs der verschiedenen Stadien der Produktion erfasst. Inputs und

Outputs sind quantifiziert dargestellt und jeweils leicht nachzuvollziehen.

Tabelle 1: Beispiel einer Input-/Output-Tabelle (Quelle: ZERI Foundation)

Einfache Input-/Output-Tabelle

Bier

Biertreber

100

Malz

100

Hefe

I= Input, O= Output Angabe in %

1.2.1.2 Output-/Input-Tabellen

Der zweite Schritt der ZERI-Methodologie beginnt mit dem Einsatz von Output-

/Input-Tabellen. Er erfordert Kreativität und liefert die Basis, um für die im Produk-

tionsprozess nicht vollständig genutzten Komponenten eine Mehrwert erzeugende

Verwendung zu finden (Pauli, 2007). Auf der vertikalen Achse der Tabelle sind alle

Outputs, die nicht Teil des Endprodukts sind. Die horizontale Achse listet alle

denkbaren Verwendungsmöglichkeiten für diese Einträge auf. Konstruktiv ist diese

Tabelle zweifellos nur, wenn die dazugehörige Input-/Output-Tabelle korrekt ist,

Einleitung

- 6 -

und das Unternehmen außerdem alles unternommen hat, um Kosten zu senken

und den Durchsatz zu verbessern, das heißt, mehr aus weniger Rohstoffen zu

machen (Pauli, 2007).

ZERI-Projektgruppen haben die Erfahrung gemacht, dass unterschiedliche Perso-

nenkreise für ein und denselben Sektor zu unterschiedlichen Ergebnissen kom-

men. Die vielversprechendsten Lösungen werden ausgewählt, um danach Argu-

mente auszuarbeiten, die Produktionsingenieure und Finanzleiter davon überzeu-

gen, dass es wirtschaftlich Sinn macht, z.B. eine Pilzproduktion oder eine Regen-

wurmzucht auf einem bisher ungenutzten Teil des Betriebsgeländes einer Braue-

rei zu betreiben (Pauli, 2007).

Auf der Grundlage der mithilfe der O/I-Tabellen gefundenen Ideen ordnet das

Team die anstehenden Aktivitäten nach einer Prioritätenskala. Im Rahmen der

ZERI-Methodologie sind folgende Punkte vorgesehen:

Identifizierung und Evaluation eines Marktes,

Ermittlung des Energiebedarfs,

Berechnung und Festlegung des Investitionskapitals,

Berechnung der benötigten Fläche,

Evaluation der Möglichkeiten zur Schaffung von Arbeitsplätzen.

Tabelle 2: Output-/Input-Tabelle mit dem Ziel Null-Emissionen

(Quelle: ZERI Foundation)

Output-/Input-Tabelle mit dem Ziel Zero-Emissions

Reini-

gung

Fisch-

zucht

Algen

Bewäs-

erung

Pilze

Regen-

würmer

Summe

100

100%

Fasern

Protein

100

100%

...

Kompost-

reste aus

Pilzanbau

100

Hühner

Dung

I= Input, O= Output Angabe in %

Einleitung

- 7 -

1.2.1.3 Anordnung in Industrieclustern

Die Methodologie zielt ferner darauf ab, die durch Emissionen entstehenden Um-

weltbelastungen strikt zu reduzieren und die Funktionsweise des Materialkreis-

laufs natürlicher Systeme in das Industriesystem zu übertragen (industrieller Me-

tabolismus) (Suzuki, 2001). Dabei wird die Einrichtung von Netzwerken verschie-

dener Industrietypen (sog. clusters) ins Auge gefasst mit dem Ziel einer effekti-

ven Wiederverwertung von Ressourcen, was durch Einzelmaßnahmen nicht er-

reicht werden kann (Suzuki, 2001).

Man spricht auch von einer Identifikation von Unternehmens-Verbünden, die effi-

zient von den gegenseitigen (verbleibenden) Abfällen leben können (SERI, 2002).

Man kann dieses als ,,zwischen-betriebliches Recycling" bezeichnen, was bedeu-

tet, Abfälle (auch Abwasser und Abwärme) in eine Form zu bringen, dass sie als

Sekundärrohstoffe (bzw. Energiequelle) verwertbar und direkt als Input in weiteren

Produktionsprozessen einsetzbar sind. Zum anderen können sich aber auch auf

Ebene der Betriebe wirtschaftliche Verbesserungen ergeben, indem z.B. beim ,,ab-

fallerzeugenden" Unternehmen Abfallentsorgungskosten reduziert und anstatt ,,Ab-

fällen" Sekundärrohstoffe mit einem wirtschaftlichen Wert erhalten werden, der

erlöst werden kann (Acosta, et.al., 1998).

Auf Seiten der diese Sekundärrohstoffe verwertenden Unternehmen können sich

durch die Substitution von Primärwerkstoffen durch die Sekundärwerkstoffe z.T.

Kosteneinsparungen ergeben. Diese Kostenvorteile stellen ein wesentliches Po-

tenzial zur Verbesserung der Wirtschaftskraft einer Region dar und tragen darüber

hinaus zur Verbesserung der Nachhaltigkeit bei, indem Emissionen und Abfälle

durch eine lokal/regional konzentrierte Produktion und Verwertung reduziert und

so die Ressourcenproduktivität gesteigert wird. Eine durch Vernetzung der Einzel-

betriebe ermöglichte Koppelproduktion verbessert aus Unternehmenssicht die

Ressourcenproduktivität. In diesem Sinne stellt die ZERI-Methodologie als lokal

bzw. regional orientierte Maßnahme nicht nur eine konsequente Nutzung von Ra-

tionalisierungsmöglichkeiten an Industriestandorten dar, sondern auch eine prakti-

Einleitung

- 8 -

sche Umsetzung der Idee der Nachhaltigkeit (,,Global denken lokal handeln!")

(Acosta, et.al., 1998).

Die ZERI-Methodologie berücksichtigt Materialkreislauf innerhalb von Unterneh-

men sowie sämtliche Materialströme zwischen vernetzten Unternehmen und rich-

tet sein besonderes Augenmerk auf die dem Produktionsprozess vorgelagerten

Abläufe und auf mögliche Zusammenschlüsse von Industrien zwecks gemeinsa-

mer Nutzung von Rohmaterialien und Zwischenprodukten. (Dieser letzte Aspekt

wird auch als Upsizing bezeichnet) (Suzuki, 2001).

Der Schlüssel zur Operationalisierung ist das Entstehen neuer Industriezweige,

die dadurch mögliche Schaffung zusätzlicher Einkommen und die Entwicklung

neuer Beschäftigungsmöglichkeiten. Zero Emissions steht also in Zusammenhang

mit der Durchsetzung neuer Produktivitätsmaßstäbe, die zu steigenden Gewinnen

und einer besseren Umweltsituation führen sollen (Suzuki, 2001).

1.2.1.4 Identifikation von innovativen Technologien

In manchen Fällen sind neue Technologien nötig, um einen effizienten Einsatz der

Outputs zu erreichen (SERI, 2002). Es werden zum Beispiel geeignete Technolo-

gien gebraucht, um die Abfälle entsprechend zu konditionieren (Acosta, et.al.,

1998), und aus ihnen eine hochwertige Input-Ressource zu gewinnen.

Dazu wird versucht, ein Set an Technologien, z.B. durch (additive) Technologien,

für die vollständige Abfallverwertung zu entwickeln, die keinen zusätzlichen Ener-

gieeinsatz erfordert; die Wertschöpfungspotenziale von Abfallstoffen im Produkti-

onsprozess sollen also nicht ungenutzt bleiben. Dies verlangt nach einer ganzheit-

lichen Sichtweise, die verschiedene Industrietypen einbezieht (Acosta, et.al., 1998)

Im Rahmen eines solchen Ansatzes werden vorhandene Technologien aufgewer-

tet, neue Industriezweige geschaffen oder bereits vorhandene Industrien werden

auf gänzlich anderen Gebieten der Produktion tätig. Dabei ist es wichtig, neue Zu-

ständigkeiten zu bestimmen und die Rolle neuer Technologien und deren Stellung

Einleitung

- 9 -

innerhalb des gesamten Materialkreislaufes (innerhalb der Produktionsprozesse)

klar zu definieren (Acosta, et.al., 1998).

1.2.1.5 Entwurf einer Industriepolitik

Der letzte Schritt der Methodologie besteht darin, eine zusammenfassende Doku-

mentation zu erstellen, die den Behörden Ansatz, Diagnose und Vorschläge un-

terbreitet. Die Logik des Zero-Emission-Konzeptes lässt sich nicht immer mit gel-

tenden Gesetzen oder kulturellen Gepflogenheiten vereinen. Die Planung von Inf-

rastrukturmaßnahmen in Industriezonen und ihre kostenmäßige Einschätzung sind

für Gebietskörperschaften eine Investition, die langfristig zu einer guten wirtschaft-

lichen Entwicklung, zur Schaffung neuer Arbeitsplätze und zu mehr Steuerein-

nahmen führen soll. Orientieren sich die Behörden bei der Auswahl potenzieller

Investoren an der ZERI-Methodologie, sind Industrien, die das Wachstum ankur-

beln, schnell gefunden. Für eine Industriezone vom Typ ZERI stellen sich die Fra-

gen anders: Welche Industrien müssen angeworben werden? Und welche Indust-

rien bringen Infrastruktur mit? (Pauli, 2007).

Mit der Neuschaffung der Industriecluster und dem wirtschaftlichen Wachstum

sowie der umweltschonenden Bewirtschaftung wird auch der politische und ge-

sellschaftliche Rahmen wichtig. So können sowohl staatliche Hilfen in Anspruch

genommen als auch eine Initiative zu einer gesetzlichen Änderung oder neuen

Förderprogrammen gestartet werden (Hungerkamp, 2002).

Die ökologische Industriepolitik will dafür in Deutschland eine Grundlage legen,

indem sie keine ideologische Antwort auf die Herausforderungen unserer Zeit gibt,

sondern einen Policy-Mix entwirft, der weder in einer marktwirtschaftlichen Radika-

lisierung noch im bloßen Etatismus sein Heil sucht, sondern einen pragmatischen

und zielorientierten Weg nach vorne aufzeigt. Die ökologische Industriepolitik ist

somit auch ein Plädoyer, endlich die alten ideologischen Fronten aufzubrechen.

Wirtschaft und Politik, Wissenschaft und Gesellschaft sie alle müssen dem ver-

änderten Verhältnis von Umwelt und Wirtschaft Rechnung tragen und gemeinsam

Einleitung

- 10 -

den Umbau der Industriegesellschaft voranbringen, hin zu einem Nachhaltigen

Wachstumspfad, hin zu einer neuen Prosperitätskonstellation (BMU, 2008).

1.3 Ziel der vorliegenden Arbeit

Aufbauend auf den weltweiten Projekten wurde in Deutschland in Zusammenar-

beit mit der Leibniz Universität Hannover, der Technischen Universität Hamburg-

Harburg (TUHH), ZERI Germany e.V. und der Meierhof-Privatbrauerei GmbH &

Co. KG aus Höxter das erste deutsche Projekt zum Aufbau eines Integrierten Bio-

systems (IBS) analysiert. Titel der Arbeit ist: ,,Verwertung von Reststoffen der Mei-

erhof-Privatbrauerei zum Aufbau eines integrierten Biosystems". Um dieses Kon-

zept transparenter darzustellen, wurden weltweit Informationen und Forschungs-

ergebnisse von Brauereien analysiert, die integrierte Biosysteme angewendet,

oder teilweise angewendet, oder es geplant haben (s. Hypothesen, S. xxx).

Der biologische Ansatz dieser Analyse wurde durch eigene Versuche überprüft,

um aussagefähiges Material für die Bewertung des Erfolgs oder des ausbleiben-

den Erfolgs der untersuchten Brauereien zu gewinnen. Ziel dieser Versuche ist

auch, den wissenschaftlichen Nachweis zu erbringen, dass nicht der biologische

Ansatz Ursache für eine mangelhafte Umsetzung der Mehrwertschöpfung in den

analysierten Beispielen war.

Primäres Ziel der vorliegenden Diplomarbeit ist es zu prüfen, ob das ,,Zero-

Emissions-Konzept" in einer deutschen Brauerei implementiert werden kann. Es

soll ein integriertes biologisches System (IBS) entwickelt werden, welches ökono-

mische, ökologische und soziale Aspekte miteinander verbindet. Das Konzept soll-

te möglichst multiplizierfähig sein, damit ein Transfer in andere Brauereien und

Unternehmen anderer Branchen möglich wird.

Nachdem die Erfassung der Ist-Situation bei der Brauerei abgeschlossen ist, kann

ein Konzept für die weitere Nutzung der in den Reststoffen noch enthaltenen Res-

sourcen aufgestellt werden. Für die ausgewählte Nutzungsvariante der Reststoffe

werden die technischen und wissenschaftlichen Grundlagen ermittelt.

Einleitung

- 11 -

Zur Anfertigung dieser Arbeit, wurden neben umfangreicher Literaturrecherche,

zahlreiche telefonische und persönliche Gespräche mit Experten relevanter Fach-

richtungen geführt. Zudem wurde ein intensiver telefonischer sowie digitaler

(E-Mail)-Kontakt mit vielen internationalen Unternehmen, Wissenschaftlern und

Institutionen aufgebaut und gepflegt. Die Pilzanbau-Versuche wurden zum Teil in

Helvesiek (Landkreis Rotenburg, Wümme) mit Unterstützung und fachlicher

Betreuung von Jürgen Kynast durchgeführt; aber auch in der Meierhof Brauerei in

Höxter-Ottbergen. Außerdem wurden Wurmzucht-Versuche auf Treber unter an-

derem in Schweinitz durchgeführt.

Integrierte Biosysteme

- 12 -

2. Integrierte Biosysteme

Einführung

Die ganzheitliche Herangehensweise eine Ressource vollständig zu nutzen ist

kein neues Konzept oder neue Praktik, sondern sie leitet sich aus dem gesunden

Menschenverstand ab. In einem antiken Gemälde, welches in einem Grab von

Theben gefunden und auf ca. 2.000 vor Christus datiert wurde, scheint ein integ-

riertes Biosystem für Aquakultur abgebildet zu sein (Abb.1). Bei diesem System

werden die Nährstoffe im Teichwasser für den Anbau von Blumen, Gemüse und

Früchten genutzt. Andere frühe Zivilisationen, zum Beispiel in Mexiko und China,

haben ebenso integrierte Landwirtschaftssysteme entwickelt, die in ihrer jeweiligen

Region einzigartig waren (Foo, 2000). Das Chinampa-System hat in der Vergan-

genheit Lebensmittel und Blumen für Mexiko Stadt bereitgestellt. Integrierte Bio-

Systeme sind in China immer noch weit verbreitet. Viele Systeme existieren in un-

terschiedlichen Größen für die Produktion von Lebensmitteln, Treibstoff, Bio-

Düngern und Fasern (Warburton et al, 2002). Neu an der Herangehensweise in

heutigen Anwendungen sind die Einbeziehung neuer Technologien und ein besse-

res Verständnis solcher Biosysteme, insbesondere für den Fluss von Materialien

und Nährstoffen innerhalb dieser Systeme.

Abb.1: Aquakultursystem in Ägypten vor 2000 v.Chr. (Quelle: Warburton et al, 2002)

,,Integrare" ist das lateinische Verb, welches soviel wie ,,komplett machen" und

,,vervollständigen durch zusammenfügen von Teilen" oder ,,kombinieren von Teilen

Integrierte Biosysteme

- 13 -

zu einem Ganzen", bedeutet. Für Biologen besteht ein integriertes Biosystem aus

mindestens zwei biologischen Aktivitäten oder Teilsystemen, wobei ein Fokus auf

die Balance von Materialflüssen, wie Nährstoffe eines Teilsystems für die Le-

bensmittelproduktion in einem anderen, gelegt wird (vgl. Warburton et al, 2002).

Laut Warburton 2002, gibt es in der Natur viele integrierte biologische Systeme,

die oft auf komplexe Art miteinander verbunden sind. Beispiele solcher Systeme,

wie etwa die Nahrungsketten verschiedener Tierarten, werden üblicherweise be-

reits an Grundschüler vermittelt. Natürliche Lebensmittel-Produktionssysteme sind

durch ihre Produktivität in Bezug auf eine bestimmte Land- oder Wasserfläche

begrenzt. Solche Systeme sind in unserer heutigen Wirtschaft mit Management-

konzepten, die auf das Kerngeschäft setzen, nicht attraktiv. Der zunehmenden

Nachfrage von Lebensmitteln oder Ressourcen, die kontinuierliche Ertragssteige-

rungen erfordert, wird mit dem Anbau oder der Aufzucht in Monokulturen begegnet.

Die ständig steigende Anzahl von Menschen hat bereits zu teilweise desaströsen

Konsequenzen in vielen Ländern geführt. In Indien zum Beispiel ist die Bevölke-

rungszahl zwischen 1940 und 2000 von 400 Millionen auf über 1.200 Millionen

gestiegen. Entsprechend hat sich die Getreideproduktion zwischen 1950 und 2000

von 50 Millionen Tonnen auf 200 Millionen Tonnen vervielfacht. (Khosla, 2000).

Prognosen zufolge werden im Jahre 2050 50% der Weltbevölkerung in Städten

leben, was die Versorgungssituation weiter verschärfen wird, da der größte Teil

der Menschen eher konsumiert als produziert. Viele Länder wissen bereits, dass

sie zwei- oder dreimal soviel Lebensmittel produzieren oder importieren müssen,

um die lokale Nachfrage befriedigen zu können (Schmid, 2004).

Integrierte Biosysteme ermöglichen es sowohl der Industrie als auch den Landwir-

ten, neue Produkte durch das Nutzen von Beiprodukten aus der Industrie oder

Land- und Forstwirtschaft zu generieren. Lebensmittelverarbeitende Industrien

und die Vermarktung von Ernteerträgen nutzen oft nur einen Bruchteil der primär

generierten Biomasse. Ein Großteil der Überreste oder industriellen Beiprodukte

beziehungsweise Abfälle muss entsorgt werden. Da der Druck zu ökologischem

Handeln sowie die Kosten für Müllverbrennung und das Anlegen von Mülldepo-

Integrierte Biosysteme

- 14 -

nien steigen, gibt es einen Bedarf zu einem Wechsel von einem linearen Modell

von Produktion und Abfallwirtschaft hin zu einer mehr integrierten Herangehens-

weise. Diese ermöglicht mehr Einnahmen oder Kosteneinsparungen und führt

gleichzeitig zu einer nachhaltigen Entwicklung mit einer verstärkt ökologischen

Ausrichtung. Diese Herausforderung ebnet parallel den Weg für die Wiederbele-

bung traditioneller Praktiken und eröffnet neue Möglichkeiten zur Anwendung in-

tegrierter Biosysteme für Haushalte, Unternehmen und groß angelegte Biosyste-

me (Warburton et al, 2002).

IBS finden ausschließlich Anwendung für biogene Abfälle und Emissionen. Hier

werden die Abfälle zu anderen Produkten weiterverarbeitet und aufgewertet oder

zur Energieerzeugung verwendet. Integrierte Biosysteme nutzen organische Über-

reste und Abwässer aus der Agrarproduktion und der Getränkeherstellung zur Er-

zeugung von organischem Dünger, Tierfutter, Agrarprodukten, Lebensmittel,

Treibstoff etc. Dieses Konzept wurde in den Entwicklungsländern entwickelt. Die

zusätzliche Nahrungsversorgung und die durch die Produktionsstätten geschaffe-

nen Arbeitsplätze sind in diesen Ländern von vorrangiger Bedeutung. Durch die

Erzeugung von Biogas kann auch eine gewisse Autarkie in der Energieversorgung

erzielt werden. Ebenso von Vorteil ist die gesteigerte Prozesseffizienz (Schnitzer,

2007).

Der IBS Ansatz verfolgt drei grundlegende Prinzipien:

1. alle biologischen und organischen Materialen und Abfälle verwenden anstatt

sie wegzuwerfen,

2. mindestens zwei Produkte aus dem Abfall gewinnen,

3. die Material- und Nahrungskreisläufe schließen um einen vollständigen Nutzen

aller Ressourcen zu erreichen und auf Abfalldeponierung zu verzichten (Null-

Verschwendung).

Der IBS-Ansatz liefert viele Vorteile und Potenziale, hat aber auch seine Grenzen.

Die IBS-Grundsätze sind ursprünglich in Situationen entwickelt worden, in denen

Ressourcen begrenzt waren und der vollständige Nutzen aller Ressourcen not-

Integrierte Biosysteme

- 15 -

wendig war, um das menschliche Überleben zu sichern. Deswegen wird in Ent-

wicklungsländern in der Landwirtschaft oft der IBS-Ansatz gewählt, um Vieh- und

Fischzucht miteinander zu kombinieren (Warburton et al, 2002).

2.1 ZERI und die IBS

Die Integrierten Biosysteme (IBS) sind unter verschiedenen Namen und Ausprä-

gungen bekannt. Der pensionierte EPA

Ingenieur Prof. Dr. George Chan aus

Mauritius machte seine ersten Erfahrungen mit dieser Thematik zusammen mit

einer Gruppe Umweltwissenschaftlern auf einer Studienreise nach China. Dort war

das Konzept unter der Bezeichnung ,,Chinesische Ökologische Landwirt-

schaft" (CEA

) schon längst bekannt und wurde insbesondere in den tropischen

und temperierten Regionen angewendet.

1996 trafen sich Prof. Dr. Chan, der ZERI-Initiator Gunter Pauli sowie der führende

Pilzexperte Prof. S.T. Chang von der chinesischen Universität in Hongkong in der

Montfort Boy's Town Schule für sozial benachteiligte Jungen auf den Fidschi-

Inseln für ein außergewöhnliches Experiment (siehe Zero Emissions Beispiele:

Monfort Boy's Town). In dieser Schule, wo Fischzucht in Teichen schon immer zur

Beschaffung von Nahrung und Geldmitteln beigetragen haben, wurde erstmals

das CEA-Konzept mit dem wirtschaftswissenschaftlichen ZERI-Ansatz zur Mehr-

wertschöpfung erfolgreich verbunden.

Prof. Chan wandelte den Begriff der CEA mit Unterstützung der United Nations

University (UNU), dem United Nations Development Programm (UNDP), dem Uni-

ted Nations Environmental Programm (UNEP) und von ZERI in Integrierte Bio-

massesysteme (IBS) um. Vorreiter und Flaggschiff der IBS wurden die Fidschi

Inseln. Jahre später benannte Chan die IBS in Integrated Farming and Wastema-

nagement Systems (IF&WMS) bzw. Integrated Farming Systems (IFS) um (Bude-

rer, 2008).

EPA: Environmental Protection Agency

CEA: Chinese Ecological Agriculture

Integrierte Biosysteme

- 16 -

Prof. Chan hat über 40 IBS-Projekte und anverwandte Projekte durchgeführt. Für

deren Anwendung, Förderung und die notwendigen Netzwerkverbindungen reiste

er in mehr als 80 Länder (Buderer, 2008). Das erweiterte Zero-Emissions-Konzept

mit den Lösungsansätzen von Prof. Chan erwies sich als ideal auch für Brauereien.

Das System, konstruiert und implementiert unter der Aufsicht von George Chan,

war das Ergebnis umfangreicher Forschungs- und Designarbeiten. Teams von

Wissenschaftlern aus allen Teilen der Welt arbeiteten gemeinsam via Internet um

herauszufinden, wie eine bestmögliche Nutzung der eingesetzten gebrauchten

Rohstoffe, der alkalischen Abwässer und der CO

-Gase, aus denen sich 98% der

Abfälle der Brauerei zusammensetzen, erzielt werden kann. Die entwickelten Lö-

sungen verwandelten alle Reststoffe in neue Produkte. Diese sind für ein Land,

welches über nicht genügend Wasser, Nahrung und Finanzmittel verfügt, beson-

ders wertvoll (http://www.sdearthtimes.com/et0101/et0101s7.html).

2.2 Applikationen der IBS mit wissenschaftlichem Hintergrund

Gunter Pauli (1997) beschreibt ein generelles Konzept wie Brauereien emissio-

nen- und abfallfrei geführt werden könnten. Dabei wird insbesondere auf die Idee

des Upcycling eingegangen (Pirker, 2003). Es wird der Versuch unternommen,

aus allen in einer Brauerei anfallenden Abfallströmen Produkte mit Mehrwert zu

gewinnen. Unterstützt wird dieses Konzept durch den Umstand, dass in einer

Brauerei vorwiegend biogene Reststoffe anfallen. Nach geeigneter Behandlung

der Reststoffe ist deren Einsatz für die Lebensmittelproduktion vorgesehen (Pirker,

2003). Die Idee einer emissionen- und abfallfreien Brauerei geht von einer kaska-

dischen Verwertung aller organischen Reststoffe unter beinahe vollständiger Nut-

zung aller Inhaltstoffe aus, ebenso wird die Nutzung der geklärten Abwasser in

dieses Konzept integriert (Böhlzen et al. 2002).

Im Allgemeinen fällt beim Brauprozess eine sehr große Menge an biogenen Rest-

stoffen an. Von den in der Gerste enthaltenen Nährstoffen gelangen nur etwa 8%

nach der Fermentation in das Produkt, der Rest verbleibt im Biertreber und im

Abwasser. Eine übliche Verwertung dieser biogenen Stoffe ist die meist kosten-

Details

Seiten
Erscheinungsform: Originalausgabe
Jahr: 2009
ISBN (eBook): 9783836648431
DOI: 10.3239/9783836648431
Dateigröße: 4.4 MB
Sprache: Deutsch
Institution / Hochschule: Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover – Biologie
Erscheinungsdatum: 2010 (Juni)
Note: 1,0
Schlagworte: klimaschutz null emissionen wiederverwertung wirtschaftlichkeit bildung

Autor

Evelyn Echeverria (Autor:in)

Verwertung von Reststoffen der Meierhof-Privatbrauerei zum Aufbau eines integrierten Biosystems

Zusammenfassung

Leseprobe

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Autor

Evelyn Echeverria (Autor:in)