Biogas: Spezifische Bewertung und Prüfung von Maissorten für den Fermenter

Mit einer aktuellen Anbaufläche von ca. 950.000 ha und einem Marktwert von etwa 1,46 Mrd. Euro hat sich Mais in den letzten Jahren zum wichtigsten Co-Substrat in Biogasanlagen mit nachwachsenden Rohstoff entwickelt. Die Bereitstellung von kostengünstigem Substrat ist essenziell für einen wirtschaftichen Betrieb von Biogasanlagen, d. h., es sind Maissorten mit einem hohen Gesamttrockenmasseertrag (GTM) und einer hohen spezifischen Biogasausbeute (BGA; Normliter je kg organische TM) gefordert. Im Hinblick auf die EEG-Novelle und die weitere gesetzliche Deckelung des Maisanteils wird die Bewertung beider Ertragsmerkmale und deren Steigerung zur Erhöhung der ökonomischen sowie ökologischen Effizienz an Bedeutung gewinnen.

Ausgehend von kontroversen Diskussionen über die Bedeutung des Kolbens bzw. der Gesamtmasse in der Bewertung von Maissortentypen für die Biogasnutzung wurde bereits im Jahr 2007 in der AG Züchtung des Deutschen Maiskomitees ein Projekt initiiert mit den Zielen, (i) mögliche Sortenunterschiede in der BGA zu quantifizieren, (ii) den Zusammenhang zwischen BGA und einzelnen Inhaltsstoffen bzw. Qualitätsparametern von Silomais zu analysieren sowie (iii) ein Modell zur Schätzung der potenziellen BGA zu entwickeln, was dann (iv) die Ableitung eines Mais-Idiotyps zur Biogasnutzung ermöglicht. Hierzu wurden umfangreiche Feld- und Laborversuche bis 2015 durchgeführt.

Als zentrales Ergebnis kann festgehalten werden, dass die Kombination und das Wechselspiel von Inhaltsstoffen des Korns bzw. der Restpflanze das Potenzial der BGA beschreibt. Eine hohe BGA wird über einen hohen Hemicellulose- (Restpflanze) bzw. Rohfett- (Korn) Gehalt und einen niedrigen Anteil von Lignin (Restpflanze) bzw. einen moderaten Gehalt an reduzierenden Zuckern (Restpflanze; geringer im Korn) in der Gesamtpflanze erreicht, wobei Hemicellulose, Rohfett und Lignin die größte Bedeutung zukommt.

Diese Inhaltsstoffe gehen in das entwickelte Modell zur Schätzung des Potenzials der Biogasausbeute von Maissorten ein. Die genetische Varianz der BGA ist konsequenterweise auf die Inhaltsstoffmatrix und nicht auf den Effekt eines einzelnen Inhaltsstoff es zurückzuführen. Die Erzielung einer hohen BGA kann demzufolge über verschiedene züchterische Wege erreicht werden, d. h., es gibt nicht nur einen Biogas-Idiotypen. Aus den Ergebnissen kann weiterhin geschlussfolgert werden, dass unterschiedliche Mais-Idiotypen für die Nutzung zur Biogaserzeugung und für die Wiederkäuerernährung erforderlich sind.

Abbildung 1

Wiederkäuer benötigen einen Mais mit einem hohen Kolbenanteil von circa 55 bis 65 % an der Gesamttrockenmasse, einer schnellen Kolbenfüllung mit hohem Stärkegehalt und einem gut ausgereiften Korn (Beständigkeit der Stärke). Dies ermöglicht eine hohe Passagerate im Wiederkäuer, da die TM-Aufnahme begrenzt ist.

Die Biogasanlage benötigt einen Maisgenotyp mit einem hohen Kornansatzvermögen (Anzahl Körner je Kolben) zur Realisation eines hohen Rohfettgehalts und einem hohen Anteil an fermentierbarer Zellwand (Struktur Zellwand). Die Nutzung von späterem genetischem Material in der Züchtung zur Steigerung der Trockenmasseertragsbildung ist möglich und sinnvoll. 

Folgerichtig sind unterschiedliche Sortenversuche notwendig, um der tatsächlichen Verwertungsform – Silo- bzw. Biogasmais – hinsichtlich Qualität und Erntezeitpunkt gerecht zu werden. Mit der EU-Biogassortenprüfung (EUB) und der Anbaugebietsprüfung Biogas (AGB) ist erstmals über alle Züchtungsunternehmen hinweg ein innovatives Versuchsnetz zur schnelleren und präziseren Beurteilung von Sorten entwickelt und in die Praxis umgesetzt worden.

In der EUB werden EU-Sorten bzw. zur Zulassung anstehende Sorten mit Blick auf Gesamtdeutschland und die agroklimatischen Großräume Nordwest, Ost und Süd geprüft . Die AGB ist das BiogasSorten Prüfsystem „in der Region für die Region“. Die Darstellung der Ergebnisse erfolgt nach Anbaugebieten (z. B. südliches Weser-Ems-Land) und/oder überregional (Großraum) bzw. bundesweit.

Aussagekräftige Beurteilungen zu Erträgen, Qualitäten oder weiterer agronomischer Eigenschaften können grundsätzlich nicht aus einzelnen Standortergebnissen abgeleitet werden. Für die Anbaugebietsprüfung Biogas werden ca. 80 Versuche deutschlandweit angelegt, um sicherzustellen, dass einerseits Witterung und Umwelteinflüsse einzelner Standorte die Sortendifferenzierung nicht überlagern und andererseits eine räumliche Differenzierung von bundesweit bis auf das kleinräumige Anbaugebiet des Landwirts möglich ist.

Als Ergebnis für den Landwirt lässt sich die eigentliche Sortenleistung für die Nutzungsrichtung „Biogas“ präziser in der Region bewerten. Die Ergebnisse stehen den Beratungseinrichtungen der Länder zur Verfügung. Landwirte und Biogasanlagenbetreiber können direkt über das Biogassortenportal – www.biogassorten.de – die Ergebnisse für ihre Region nutzen. 

Landwirte und Anlagenbetreiber erhalten über das Prüfsystem „Biogas“ die Möglichkeit, eine gezielte Sortenwahl standortspezifisch und ökonomisch orientiert vorzunehmen. Die Auswahl kann über eine höhere BGA oder einen gesteigerten GTM-Ertrag und/oder dem Biogasertrag ha-1 (BGE) erfolgen (Abbildung 1). Der höchste BGE wird über eine hohe BGA und/oder einen hohen GTM erzielt. Ein hinausgezögerter sorten- und standortoptimierter Erntetermin nutzt das genetische Leistungspotenzial hinsichtlich der Trockenmassebildung und führt zu einem hohen BGE ha-1.

Der Landwirt muss als Betriebsleiter entscheiden, ob für den Anbau von Mais als Substratrohstoff  die Flächeneffizienz (BGE) oder die Optimierung der Nährstoffversorgung für die Mikroorganismen bei konstanter Raumbelastung des Fermenters (indirekt die BGA) im Vordergrund steht. In Zukunft  wird durch die getrennte Prüfung der Maissorten für Biogas eine breitere genetische Sortenvielfalt mit noch höherem nutzungsspezifischem Leistungspotenzial entstehen, verbunden mit positiven Effekten auf die Nachhaltigkeit bzw. Ökoeffizienz des Biomasseanbaus.

Dr. Jürgen Rath, Deutsches Maiskomitee e. V.

 

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