Energiedebatte im Alkoholdunst

Die Äthanol-Kampagne der US-Regierung riecht nach einem gewaltigen Betrug


Als sich Mitte Januar die Hinweise verdichteten, dass hinter der verstärkten Werbung der Regierung Bush für Äthanol als Ersatz für Benzin ein gigantischer Betrug stehen könnte, haben wir angefangen, die Behauptungen der Regierungsbehörden über die Effizienz von Biotreibstoffen zu überprüfen. Auch wenn unsere Untersuchungen noch nicht abgeschlossen sind, lieferten sie bereits genug Material, um eine sofortige Überprüfung dieses möglicherweise größten Betrugs der Regierung Bush seit den „Begründungen“ für den Irakkrieg durch den Kongress zu rechtfertigen.

Die wichtigsten Nutznießer dieser betrügerischen Werbekampagne sind die großen Getreidekartelle, die Hedgefondsbetreiber, die diesen Schwindel aufgegriffen haben, und, auf höherer Ebene, die politischen Interessen, die uns in eine Agrargesellschaft nach imperialem Modell zurückführen wollen. Der große Verlierer wird die breite Bevölkerung sein, einschließlich jener Landwirte und Agrarunternehmer, die auf diesen Schwindel hereinfallen.

Ausgangspunkt der Ermittlungen war die Behauptung von Beamten des US-Landwirtschaftsministeriums (USDA) und des US-Energieministeriums (DoE), dass die Produktion von Äthanol eine positive Energiebilanz von 30.528 BTU (British Thermal Unit) pro Gallone habe, also 67 Prozent mehr Energie liefere, als zum Anbau der Rohstoffe, zum Transport und zur Destillation des Äthanols aufgewendet werden müsse, und dass aus Zellulose hergestelltes Äthanol sogar noch eine bessere Energiebilanz haben könnte. Bei genauerer Untersuchung zeigte sich, dass zwar einige unabhängige Analysen aus letzter Zeit auf eine geringfügig positive Energiebilanz hindeuten, dass jedoch die von der Regierung – insbesondere vom Büro des Chefökonomen des USDA – verbreiteten Zahlen stark übertrieben scheinen, mit steigender Tendenz im Lauf der letzten Jahre. Die Daten scheinen selektiv gewählt, um die Behauptungen zu stützen.

Es ist nicht schwer, die Quelle dieser Behauptungen auszumachen. Scientific American zitierte im Januar 2007 einen Bundesbeamten mit Erfahrungen im Energie- und Umweltschutzsektor, der mit Blick auf die Steuervergünstigung für Äthanol (51 Cent pro Gallone) äußerte: „Der Kongress hat keine Analyse der Ökobilanz durchgeführt, sondern eine ADM-Analyse.“ ADM steht für Archer Daniels Midland, das größte der fünf Großunternehmen des Getreidekartells, das seit über zwei Jahrzehnten für den Äthanoleinsatz wirbt, und dessen Einfluss auf das USDA kein Geheimnis ist.

Aber der Betrug reicht weiter als die fragwürdigen Behauptungen über eine angeblich positive Energiebilanz der Äthanolproduktion. Keine kompetente Einschätzung der Biotreibstoffe darf die Betrachtung der thermodynamischen Effizienz der Volkswirtschaft insgesamt übergehen, und dieser Aspekt wurde weder vom Kongress noch von der Regierung wirklich behandelt.

Die Ausweitung des Biospritbetrugs auf Zellulose, die in der Rede des Präsidenten zur Lage der Nation vermutlich ein wichtiger Aspekt sein wird, würde das realwirtschaftliche Nettoprodukt vermutlich noch tiefer in die „roten Zahlen“ treiben. Diese jüngste Bio-Narretei droht uns in jene Gesellschaft von Agrar- und Rohstoffproduzenten zurückwerfen, die durch die Amerikanische Revolution überwunden werden sollte.

Die Schwäche jener, die trotz wohlmeinender Absichten auf die Biotreibstoffmanie hereingefallen sind, liegt in ihrer nicht hinterfragten Bereitschaft, ein Problem innerhalb viel zu enger Grenzen zu betrachten, das innerhalb dieser Grenzen nicht zu lösen ist. So wird bei der Äthanoldebatte nur ein sehr kleiner Aspekt der nationalen Energiebilanz betrachtet – die Produktion von Treibstoffen für Kraftfahrzeuge. In einer modernen, auf Kernkraft beruhenden Volkswirtschaft wären die am besten geeigneten Treibstoffe für Kraftfahrzeuge Strom und Wasserstoff: Mit Strom werden die Autobatterien mit elektrischem oder Hybrid-Antrieb aufgeladen, mit Wasserstoff Brennstoffzellen oder Hochtemperatur-Keramikturbinen angetrieben, die doppelt so effizient arbeiten wie die bisherigen Benzinmotoren. Bis dahin können synthetisch produzierte flüssige Kohlenwasserstoffe wie Äthanol oder Methanol aus nuklear (durch Elektrolyse oder katalytische Spaltung von Wasser) erzeugtem Wasserstoff und Kohlenstoff aus Kohle oder anderen Quellen (möglicherweise auch Agrarabfällen) verwendet werden.

Für die Frage, was der geeignete Ersatz für Benzin sein wird, das in jedem Fall im Verlauf des kommenden Jahrhunderts knapper werden wird, sind die niedrigen Kosten und die Gesamteffizienz des nuklearen Brennstoffkreislaufs entscheidend, und nicht die Energiebilanz des erzeugten Treibstoffs. Vom strikt thermodynamischen Standpunkt betrachtet sind die Energiekosten jedes synthetisch produzierten Treibstoffs stets größer als die Ausbeute. Das gilt für den Strom, der in den letzten 100 Jahren erzeugt und verbraucht wurde, ebenso wie für den mit Kernkraft erzeugten Wasserstoff, der ein wichtiger Teil des künftigen Energiemixes sein wird. Die Effizienz des Stroms, der den größten Anteil am Fortschritt in der realwirtschaftlichen Produktivität des 20. Jh. hatte, lag in den neuen Eigenschaften der produktiven Fähigkeiten, die er auf die Farmen, in die Fabriken und in die Wohnungen brachte. Dieses Paradox sollte es dem Leser erleichtern, die Notwendigkeit zu begreifen, die thermodynamische Effizienz realwirtschaftlich und nicht rein mechanisch zu messen.

Nahrung und wissenschaftliches Prinzip

Die Feststellung, dass die Energiebilanz der Äthanolproduktion aus Mais negativ ist, deckt sich mit den fundamentalen Prinzipien der Wissenschaft und der physischen Ökonomie. Aus prinzipiellen Gründen wäre es, selbst wenn sich zeigen ließe, dass Äthanol oder irgendein anderer Biotreibstoff strikt thermodynamisch betrachtet eine positive Nettoenergiebilanz hätte, unsinnig, einen großen Teil unserer Landwirtschaft auf die Produktion von Biotreibstoffen umzustellen, wie es die Hauptnutznießer dieses Schwindels vorschlagen.

Ein großer Teil der Verwirrung beruht darauf, dass der fundamentale Unterschied zwischen Energie und Kraft nicht begriffen wird, wobei Kraft nicht im mechanischen Sinne als Kraft pro Zeiteinheit, sondern im klassischen Sinne der Fähigkeit zur Transformation, als Dynamis, verstanden werden sollte. Das in der Thermodynamik verwendete Energiekonzept beruht auf der mechanischen Wärmetheorie, der Annahme, dass eine gegebene Menge Wärme einer bestimmten Menge an Bewegung entspricht. Ihr Nutzen liegt in der Tatsache, dass man die Arbeit aller Arten von Maschinen – mechanische, elektrische, chemische und Wärmemaschinen – miteinander vergleichen kann. Die Thermodynamik versagt jedoch, wenn es darum geht, die Systeme der menschlichen Ökonomie zu beurteilen. Kraft im klassischen Sinne des Begriffs, wie ihn Platon in seinem Dialog Theaitetos verwendet, bedeutet etwas ganz anderes. Was ist beispielsweise mächtiger – die Atombombe oder der menschliche Geist? Wer hat wen geschaffen?

Bei der Bewertung der sog. Biotreibstoffe müssen wir daher zwischen Energie und Kraft unterscheiden. Die nützliche Kraft, die in einem Maiskorn enthalten ist, kann man nicht in Kilokalorien oder BTUs Wärme messen, die man durch das Verbrennen dieses Korns oder des aus ihm gewonnenen Äthanols erhält. Wir kommen hier zu einem zweiten Paradox: Gemessen an der Wärmeenergie, ist in einem Gramm leicht angereicherten Urans millionenmal soviel Energie enthalten wie in einem Maiskorn. Aber das Maiskorn enthält mehr Kraft, denn es repräsentiert einen höheren Organisationsgrad. Seine Kraft, einen menschlichen oder tierischen Stoffwechsel zu erhalten, ist nicht nur viel größer – man kann sie gar nicht messen. (Stellen Sie sich nur vor, das eine oder das andere zu essen.)

Eine solche Sicht hilft uns, eine festere Grundlage zu erhalten, um einige Grundprinzipien leichter zu verstehen, die noch vor wenigen Jahrzehnten Allgemeinwissen waren:

  1. Die Aufgabe der ländlichen Gebiete und ihrer Infrastruktur ist es, uns mit Nahrungsmitteln zu versorgen. Die lebende Materie, die mit dem Chlorophyll in den grünen Teilen der Pflanzen in Zusammenhang steht, erlaubt es, das Sonnenlicht trotz seiner extrem geringen Energiedichte in Substanzen umzuwandeln, ohne die wir nicht leben können. Die Erhaltung und Verbesserung dieser Flächen, ihre ausreichende Versorgung mit Wasser, Energie und Transportmitteln und allen übrigen Produkten des menschlichen Erfindungsgeistes erlaubt es uns, auf der begrenzten Landfläche unseres Planeten etwa 6,5 Milliarden Menschen zu versorgen.
  2. Moderne industrielle Prozesse erfordern die Verwendung von Kraft mit der höchstmöglichen Energieflussdichte, etwa in Form von Elektrizität, Licht oder Prozesswärme. Um diese Energie bereitzustellen, verwenden wir nichtlebende Prozesse, insbesondere im atomaren und subatomaren Bereich. Indem wir hier die Arbeit von Millionen Teilchen mit extrem geringer Masse und hoher Geschwindigkeit (oder winziger Wellenpakete mit extrem hoher Frequenz) nutzbar machen, lässt sich Arbeit in Form von Wärme oder Strom verrichten, und zwar in millionenfach größerer Dichte als wir sie von der Sonne erhalten.

Die Zellulose-Fantasie

Die Äthanolproduktion in den USA wuchs 2006 sprunghaft auf etwa 5 Mrd. Gallonen (ca. 18 Mrd. Liter) an. Das war jedoch weniger als 4 Prozent der rund 140 Mrd. Gallonen (ca. 500 Mrd. Liter) verbrauchten Benzins. Dieses Äthanol wurde fast ausschließlich aus Mais hergestellt. Schon jetzt wirkt sich das spürbar auf den Preis und das Maisangebot aus, das ein bevorzugtes Futtermittel für Geflügel und Großvieh ist. In einer Welt, in der rund 4 Mrd. Menschen unterernährt sind, ist die Nutzung von Mais und Getreide zur Produktion von Alkohol, um ihn im Kfz zu verbrennen, nicht nur unmoralisch, sondern verrückt. Die landwirtschaftliche Nutzfläche ist begrenzt. Nach Berechungen von Prof. Howard Hayden von der Universität von Connecticut würden, um den gesamten Treibstoffbedarf der amerikanischen Kraftfahrzeuge zu decken, 51 Prozent der gesamten Landfläche der Vereinigten Staaten benötigt.

Die jüngste Phantasie der Bio-Narren und ihrer Nachläufer ist, dass Zellulose-Äthanol – Äthanol, das aus Pflanzen hergestellt wird, die keine Nahrungsmittel sind, etwa aus Holz oder Papierresten – die Lücke füllen könnte.

Äthanol, oder Äthylalkohol, der auch in Bier, Wein und anderen Alkoholika enthalten ist, entsteht durch die Vergärung einfachen Zuckers durch winzige Hefepilze. Um Mais oder Getreide zu fermentieren, muss zunächst die darin enthaltene Stärke, die den größten Teil des Nährwertes des Getreides enthält, in einfache Zuckerformen zerlegt werden, aus denen sie besteht. Im menschlichen Organismus wirken Verdauungsenzyme auf die Stärke, die die Stärke in ihre Zuckerbestandteile zerlegen, der dann verdaut werden kann. Diese Enzyme werden auch zur Produktion von Äthanol aus Mais verwendet, und kosten etwa 4 bis 5 Cent pro Gallone Äthanol.

Zellulose, aus der die faserreichen Strukturteile der Pflanzen und Bäume bestehen, ähnelt der Stärke sehr. Zellulose ist die häufigste organische Verbindung in der Biosphäre und enthält mehr als die Hälfte des organischen Kohlenstoffs. Aber Zellulose in ihre Zuckerbestandteile zu zerlegen, die dann zu Äthanol vergärt werden können, ist gar nicht so einfach. Sie muss mit Wärme und Säure vorbehandelt werden, um das im Holz mit der Zellulose verbundene Lignin abzutrennen. Dann muss sie mit starker Säure und bei hoher Temperatur zerlegt werden. Der Traum der Befürworter des Zellulose-Äthanols, dass man dies künftig mit Zellulase-Enzymen tun kann, ist bisher nur ein Traum. Schon vor einigen Jahren beauftragte das Labor für erneuerbare Energien des DoE die beiden größten Enzymproduzenten, Wege zu finden, die Kosten der Zellulaseproduktion zu senken. Inzwischen liegen sie nur noch bei etwa einem Zehntel. Das sind aber immer noch ca. 30 bis 40 Cent pro Gallone; das Ziel ist es, die Kosten bis auf etwa 10 Cent pro Gallone zu senken, was aber in weiter Ferne liegt. Während Mais-Äthanol mit einer Subvention von 51 Cent pro Gallone finanziert wird, ist Zellulose-Äthanol hiervon noch weit entfernt.

Aber das ist nicht das einzige Problem. Zu den wichtigsten potenziellen Rohstoffen für die Produktion von Zellulose-Äthanol gehören Switchgrass (ein holziges hohes Grasgewächs der amerikanischen Prärie), Miscanthus, ein hohes Gras asiatischer Herkunft sowie schnellwachsende Bäume wie die Südkiefer. Die Befürworter argumentieren, diese würden nicht mit Nahrungs-mitteln konkurrieren, wie dies beim Mais-Äthanol der Fall ist. Trotzdem braucht man weiterhin Land, Infrastruktur und Arbeitskräfte, um die Zellulose anzubauen und zu ernten. Robert Rapier von der Texas A&M University schätzt, dass für eine Jahresproduktion von 50 Millionen Gallonen Äthanol 860.585 Douglasfichten pro Jahr notwendig wären. Setzt man den bestmöglichen Ertrag von Switchgrass an, würden 13 Prozent der Landfläche der Vereinigten Staaten gebraucht, um 50 Prozent des derzeitigen Benzinverbrauchs zu ersetzen – vorausgesetzt, es gelingt, die Kosten der Produktion von Zellulose-Äthanol auch nur einigermaßen in den Griff zu bekommen. Aber eine solche Menge an bebaubarem und zugänglichem Land ist einfach nicht vorhanden.

Die Nettoenergie-Debatte

Seit über 25 Jahren zeigen wissenschaftliche Studien, dass deutlich mehr Energie aufgewendet werden muss, um eine Gallone Äthanol zu erzeugen, als man aus ihr zurückgewinnen kann, wenn der gesamte Energieeintrag berücksichtigt wird. Zahlreiche Studien haben dieses Ergebnis seither bestätigt, zuletzt eine umfassende Untersuchung von Dr. David Pimentel vom Landwirtschafts-College der Cornell-Universität. Sie ergab eine negative Energiebilanz von 29 Prozent.

Hosein Shapouri, der sich im USDA für die Äthanolproduktion einsetzt, behauptet jedoch, diese Studien seien „nutzlos, weil wir damals noch gar nicht wussten, wie man Äthanol produziert“. Man habe in den ineffizienten Fabriken der damaligen Zeit 100.000 BTU benötigt, um eine Gallone Äthanol zu erzeugen. Aber Shapouris wichtigste Gegner in diesem Disput, Pimentel und Prof. Tad Patzek von der Abteilung für Umweltingenieurwesen der Berkeley-Universität, verwenden gar nicht die Zahlen von 1981. Sie schätzen den Strom- und Dampfbedarf, der für die Erzeugung von 1 Gallone Äthanol aus Mais notwendig ist, auf 53.431 BTU, Shapouri auf 47.116 bis 52.349 BTU, je nachdem, welcher Prozess verwendet wird. Dieser Unterschied ist nicht groß genug, um aus einem Energiedefizit von 29 Prozent einen Energieüberschuss von 67 Prozent zu machen.

Der eigentliche Unterschied zwischen beiden Schätzungen liegt in dem Ansatz des für die Maiserzeugung notwendigen Energiebedarfs. Hier setzt Shapouri 18.713 BTU an, Pimentel und Patzek 37.884. Die Differenz, 19.171 BTU, entspricht 26,6 Prozent der 72.052 BTU, die Shapouri als Gesamtenergiebedarf für die Produktion von 1 Gallone Äthanol aus Mais ansetzt. Pimentel kritisiert an dieser Zahl, dass Shapouri hierbei von den Erträgen der produktivsten Maisanbauregionen ausgeht, dabei aber die geringsten Werte für den Düngereinsatz wählt, die er finden konnte. Den Energiebedarf der landwirtschaftlichen Arbeitskräfte habe Shapouri ganz vernachlässigt.

Die große „Energie-Rückgewinnung“

Aber das ist noch nicht der verdächtigste Aspekt der Energiekostenanalyse der Regierung. Wenn alle Faktoren berücksichtigt sind, ergibt Shapouris Analyse ein, wie er es nennt, „Energie-Verhältnis“ von 1,06, d. h. einen Nettoenergieüberschuss von 6 Prozent. Wie werden daraus 67 Prozent?

Einen Teil der Antwort findet man in dem verwendeten Modellrechnungsprogramm, ASPAN Plus genannt. Es wurde, wie Shapouri schreibt, von Mitarbeitern des USDA für die Berechnung des Energiebedarfs der Produktion von Mais-Äthanol adaptiert. Dabei wurden sog. „Nebenprodukt-Energiegutschriften“ vorgenommen. Es gibt bei der Produktion von Mais-Äthanol bestimmte Abfallprodukte, vor allem eine Substanz, die als getrocknetes Destilliergetreide bezeichnet wird, sowie kleinere Mengen Maisglutenfutter und Maisglutenmehl. Destilliergetreide hat, wie Pimentel und Patzek einräumen, einen gewissen Wert bei der Zubereitung von Tierfutter für Nagetiere, aber nur einen geringen Wert als Futter für Schweine und Hühner. In jedem Falle hätte die Erzeugung dieser Futtermittel auf anderem Wege ebenfalls Energie gekostet: Deshalb das Argument, man müsse ihren Energiegehalt gutschreiben. Patzek glaubt jedoch, dass ihr Nettoenergiewert gleich null oder negativ ist, da der Produktionsaufwand, insbesondere für die Wiederherstellung der Felder, größer ist als der Ertrag. Shapouri u. a. schreiben diesen Nebenprodukten jedoch einen Wert von 19.167 BTU pro Gallone gut, das sind 26,6 Prozent des gesamten von ihnen errechneten Energieaufwandes!

Aber das ist noch nicht alles. Weitere 7084 BTU an Nebenproduktenergie pro Gallone Äthanol wird für die Maisproduktion und den Transport gutgeschrieben. Dies wird damit begründet, dass das Äthanol aus dem Stärkegehalt des Mais erzeugt werde, der jedoch gewichtsmäßig nur zu 66 Prozent aus Stärke bestehe. Daher dürften auch nur 66 Prozent des Energieaufwandes für die Erzeugung und den Transport des Mais für die Äthanolproduktion verbucht werden. Das wäre so, als würde man im Bergbau sagen, bei einem Erz mit einem Gehalt von 5 Prozent könne man 95 Prozent des Energieaufwandes für die Förderung und den Transport des Erzes einfach vernachlässigen. Berücksichtigt man dieses zusätzliche Geschenk, kommen Shapouri usw. auf einen Gesamtenergiegehalt der Nebenprodukte von 26.250 BTU pro Gallone Äthanol, wodurch der Energieaufwand für die Produktion von 1 Gallone Äthanol auf sagenhafte 45.802 BTU heruntergerechnet wird. Der Energieertrag bei der Verbrennung von 1 Gallone Äthanol beträgt 76.330 BTU. Man „gewinnt“ also 30.528 BTU pro Gallone – also einen Energiegewinn von 67 Prozent! Oder?

Es ist Zeit, dass der neue Kongress diesen gigantischen Schwindel gründlich untersucht.