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Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Globale Biomasseproduktion und deren Nutzung
Fridolin Krausmann
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Biomasse Nutzung und gesellschaftliche Eingriffe in terrestrische Ökosysteme: Der HANPP Ansatz
Potential vegetation
NPP0
Produktivität der potenziellen Vegetation (hypothetische Annahme: ohne Landnutzung), z.B. Wälder, Grassländer, Savanna, Wüsten)
Actual vegetation
NPPact
Produktivität der aktuellen Vegetation Felder, anthropogene Grassländer, versiegelte Flächen, etc.
NPP remaining after harvest
NPPt
Energiefluss, der nach dem Biomasseentzug bei der Ernte im Ökosystem verbleibt
Produktivität(∆NPPLC) Ernte (NPPh)
Gesellschaftliche Aneignung von NPP (HANPP)
• Indikator für die Intensität der Landnutzung• ‚Pressure‘ Indikator, erlaubt eine Analyse
der ‚drivers‘ von Landnutzung
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Act
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NPP
0
Gesellschaftliche Aneignung von Nettoprimärproduktion (HANPP)
NPPtDM/m²/yr
Har
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N
PPh
NPPh
NPPLC
HANPP
HANPP = NPP0 – NPPt
NPPt = NPPact – NPPh
HANPP = NPPLC + NPPh
NPP
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(NPP
t)
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Ahmed Family, Kairo: 68 USD
Peter Menzel: Hungry Planet: What the World Eats
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Melander family, Germany: 500 USD
Peter Menzel: Hungry Planet: What the World Eats
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Endverbrauch von Biomasse nach Weltregionen
-
300
600
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[kg/
cap/
yr]
Energy
Timber & Paper
Other uses
Animal based food
Plant based food
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Endverbrauch von Biomasse: 650 kg pro Kopf und Jahr
Source: Krausmann et al 2008
Plant based food38%
Animal based food
9%Other
material use4%
Timber & paper19%
Energy30%
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Vom Endverbrauch zur Aneignung von Biomasse
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HANPP per capita
Hum
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of N
PP [t
DM
/cap
/yr]
Used biomass extraction
Final biomass consumption
Unused biomass extraction
Productivity loss (land degradation)
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Food13,7%
Market feed8,4%
Seed0,7%
Other uses11,1%
Industrial Wood6,2%
Fuelwood9,8%
Grazing, fodder50,0%
Used extraction of biomass: 2000 kg per capita and year
Source: Krausmann et al 2008
Final Use of global biomass harvest
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Forest11%
Cropland49%
Human induced
fires7%
Built-up land4%
Grazing land29%
Land use activities and global HANPP
Source: Krausmann et al 2008Activities causing global HANPP
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
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HANPP per capita
Hum
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DM
/cap
/yr]
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HANPP NPP0
biom
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flow
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Globale HANPP: 36 mrd Tonnen Biomasse 25% der globalen NPP0
Vom Endverbrauch zur HANPP
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Die globale HANPP beträgt etwa 25% der NPP0
(b) Aggregate HANPP (NPPLC plus harvest)
Haberl et al. 2007, PNAS
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Global Patterns of Trade: The big players
-30% -20% -10% 0% 10% 20% 30%
JapanChinaKorea, Republic ofUnited KingdomItalyMexicoNetherlandsEgyptSpainBelgium-LuxembourgRussian FederationMalaysiaFinlandThailandBrazilFranceAustraliaArgentinaCanadaUnited States of America
Share of global net biomass trade (DM)
Exports
ImportsExporters
Importers
Source: based on FAOSTAT 2005
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
-3,0 -2,0 -1,0 - 1,0 2,0
United Arab Emirates
Belgium-Luxembourg
Netherlands
Kuwait
IsraelJapan
Denmark
Korea, Republic of
Saudi Arabia
Libyan Arab Jamahiriya
Malaysia
Sweden
Gabon
Argentina
LatviaEstonia
Australia
New Zealand
Canada
Finland
Net biomass trade (DM) [t/cap]
Exports
Imports
Netto Aussenhandel mit Biomasse: per capita flows
Exporters
Importers
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
HANPP und internationaler Handel
• Nur 7% der genutzten Ernte werden gehandelt (ca.200 kg/cap)
• Die HANPP Vorleistungen der gehandelten Biomasse sind groß (global etwa Faktor 6-7x)
• Internationaler Handel hat einen deutlichen Einfluß auf nationale HANPP Muster
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Harvestedbiomass
Tradedbiomass
Trade relatedHANPP
[bio
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M]
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Biomasse Ernte und technische Energie,1910 bis 2000
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[EJ/
yr]
Fossil fuel use
Biomass harvest
Source: Krausmann, forthcoming
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Globale Biomasse Ernte 1910-2000
• Total biomass harvest grows by a factor of 2.8
• Crops grow fastest (factor 4.5), grazing most slowly (1.9)
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M]
Wood
Grazed biomass
Crop residues
Crops
Source: Krausmann, forthcoming
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Internationaler Handel mit Biomasse 1962-2000
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1962 1970 1980 1990 2000
Glo
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r] WoodAnimal basedPlant based
Source: based on FAOSTAT 2005
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Entwicklung des Fleischverbrauches
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1997
2000
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]Developing countries
China
World
Source: based on FAOSTAT 2005
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Energetische Nutzung von Biomasse• Current global energy production from biomass 45 EJ/yr (±10)• Potential in 2050 according to the World Energy
Assessment [2000] 280 EJ/yr• World Energy Council/IIASA scenario for 2050 154 EJ/yr• SRES-IPCC scenarios for 2050 193 EJ/yr• Long-term potential estimates (various authors) 1 135 EJ/yr
For comparison:• Current terrestrial NPP (above+belowground) 2 200 EJ/yr• Current global human fossil fuel use (GCV, 2005) 390 EJ/yr• Total current human harvest of biomass (NPPh) 350 EJ/yr• Total current used biomass harvest 224 EJ/yr
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Ausblick: Wachsende Bedarf an Biomasse• Bevölkerungswachstum (8-9 Mrd. bis 2050): Zunahme des
Bedarfes an Grundnahrungsmitteln.• Ernährungsgewohnheiten: Zunahme des Bedarfes an tierischen
Nahrungsmitteln (mit hohem HANPP Impact).• Reduktion der Emission von Treibhausgasen: Substitution von
fossilen Energieträgern durch Biomasse (von 45 auf 2-300 EJ/a))
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Ausblick: Bedarfsdeckung• Ausweitung der Anbauflächen: Reduktion von “wilderness”• Steigerung des Flächenertrages: Intensivierung; Ökologische
KostenGrenzen: Wasser? Energiebedarf?)• Effizientere Nutzung von Biomasse: Nutzung von Ernterück-
ständen; kaskadische Nutzung; Fortschritte in der Tierproduktion; Veränderungen in den Konsummustern (weniger Fleisch)
• Effekte des Klimawandels????
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Daten und Literatur
• Download HANPP and land use data/maps: http://www.uni-klu.ac.at/socec/inhalt/1088.htm
• Krausmann,F., Erb, K.-H., Gingrich, S., Lauk, C. and Haberl, H., 2008. Global patterns of socioeconomic biomass flows in the year 2000: A comprehensive assessment of supply, consumption and constraints. Ecological Economics 65 (3), 471-487.
• Haberl,H., Erb, K.-H., Krausmann, F., Gaube, V., Bondeau, A., Plutzar, C., Gingrich, S., Lucht, W. and Fischer-Kowalski, M., 2007. Quantifying and mapping the human appropriation of net primary production in earth's terrestrial ecosystems. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104, 12942-12947.
Industrielle Biotechnologie mit nachwachsenden Rohstoffen, Frankfurt/M, 11. Juni 2008
Ich Danke für Ihre Aufmerksamkeit!