Bewertung des Energiepflanzenanbaus für Biogasanlagen vor dem Hintergrund der Anforderungen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie – aus Sicht von Experten der Landesministerien aus Landwirtschaft und Umwelt in Deutschland

Abstract

Inhalt der Studie ist die Befragung von Experten der Wasserwirtschaftsabteilungen und zum Teil Landwirtschaftsabteilungen der Landesministerien nach ihrer Einschätzung der aktuellen Biogasentwicklung im Hinblick auf die Zielerreichung der EG-Wasserrahmenrichtlinie. 13 Bundesländer haben sich beteiligt. Alle befragten Bundesländer haben Grundwasserkörper in schlechtem Zustand hinsichtlich Nitrat ausgewiesen und führen gegenwärtig Maßnahmen zur Verbesserung der Situation durch. In der Summe nehmen die gefährdeten Grundwasserkörper rund 30 Prozent der Landesfläche ein. Für Regionen mit hohem Biogasaufkommen gehen die Befragten von einem Anstieg der Gefährdung durch zusätzliche Nitrateinträge aus. Erhöhte N-Einträge aus dem Energiepflanzenanbau werden in den gefährdeten Grundwasserkörpern nach Wasserrahmenrichtlinie unter anderem aufgrund fehlender Messnetze sowie langfristiger Fließzeiten derzeit noch nicht gemessen. Untersuchungen in einzelnen Wasserschutzgebieten weisen jedoch Zusammenhänge auf, die unter anderem auf Grünlandumbrüche in Folge von Energiemaisanbau und steigenden Maisanbau mit Wirtschaftsdünger oder Gärresteinsatz zurückzuführen sind. Risiken des Energiepflanzenanbaus für den Grund- und Oberflächengewässerschutz werden insbesondere durch eine überhöhte anlagennahe Gärrestrückfuhr, durch zunehmenden Maisanbau und damit einhergehend erhöhte Erosionsgefahr sowie das zusätzliche Aufkommen organischer Dünger durch pflanzliche Gärreste erwartet. Vorteile werden dagegen insbesondere im Ersatz fossiler Energieträger sowie der Schaffung von Zusatzeinkommen von Betrieben gesehen. Als mögliche Maßnahmen zur gewässerschonenden Ausrichtung des Energiepflanzenanbaus werden, ebenso wie für den sonstigen Ackerbau, der Zwischenfruchtanbau, Verfahren zur reduzierten Bodenbearbeitung, sowie betriebliche Fördermaßnahmen auf Basis einer N-Saldierung genannt. Diese Maßnahmen werden teilweise durch Agrar-Umweltprogramme gefördert. Als zentrales Instrument zur Reduzierung von Nährstoffeinträgen in Grundwasser und Oberflächengewässer wird die Novellierung der Düngeverordnung und hier insbesondere die Grenze von 170 kg N/ha für alle organische Wirtschaftsdünger herausgestellt. Weiter werden die Meldeverordnung, die Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (AwSV) sowie die Wasserschutzgebietsverordnungen als wichtige Instrumente zur Sicherung der nitratbezogenen Grundwasserqualität gewertet. Für Regionen mit hohem Nährstoffaufkommen aus der Tierhaltung und der Biogaserzeugung muss zusätzlich über Lösungen für den Wirtschaftsdüngerexport, etwa über Güllebörsen nachgedacht werden.
Als Fazit der Befragung ist festzustellen, dass der Zuwachs von Biogasanlagen und im Energiepflanzenanbau in den befragten Bundesländern starke Unterschiede zeigt. Daraus resultiert auch ein heterogenes Bild in der Einschätzung möglicher Risiken für die Zielerfüllung der EG-Wasserrahmenrichtlinie und hinsichtlich des dafür erforderlichen Handlungsbedarfes.

Evaluation of energy crop cultivation for biogas plants, given the requirements of the European Water Framework Directive  (WFD) –  seen by experts of the federated Land Ministries of Agriculture and Environment in Germany
The study deals with a survey among experts of the departments of water management or of agriculture at the federated Land ministries as to their evaluation of the current development of biogas in view of the aim set in the EC Water Framework Directive. 13 federated states (Bundesländer) participated. All of them have poor quality bodies of groundwater due to nitrate and are currently implementing measures to improve the situation. In total, the endangered bodies of groundwater cover about 30 percent of the national territory. For regions with high amounts of biogas, the experts polled envision a risk increase due to additional nitrate loads. Increased N loads from energy crop cultivation in the bodies of groundwater at risk according to the Water Framework Directive are currently not measured yet, due to a lack of monitoring networks and longterm flow times. Research done in individual water protection areas, however, show connections which could be attributed to grassland being ploughed up for energy corn cultivation, to increased corn cultivation with manure or fermentation residues and to other factors. Risks caused to ground- and surface water by energy crop cultivation are particularly expected because of an excessive reintroduction of fermentation residue close to the plant, because of increased corn cultivation which will lead to an increased risk of soil erosion, and because of the additional load of organic fertilizers from plant fermentation residues. Particular advantages are seen in the fact that fossil fuels are substituted and that additional income is generated on the farms. As for agriculture in general, catch crop cultivation, procedures requiring reduced soil management and farm funding measures based on N balancing are mentioned as possible measures towards a water-protective orientation of energy crop cultivation. Such measures are, in part, funded by agri-environmental measures. The amendment of the fertilizer ordinance and, in particular, the limit of 170 kg N/ha set for all organic manure are considered central instruments towards a reduction of nutrient loads in groundwater and surface water. Also, the reporting ordinance, the ordinance on installations which handle water pollutants (AwSV) and the ordinances on water protection areas are considered to be important instruments where safeguarding of groundwater quality and nitrate loads are concerned. For regions with high nutriet loads resulting from livestock farming and from biogas production, additional solutions for the export of manure, such as liquid manure markets, for instance, will have to be considered.
In conclusion, the poll showed considerable differences between growth rates among the surveyed federated states (Bundesländern) where biogas installations and energy crop cultivation are concerned. Accordingly, evaluations of possible risks in terms of the aim set by the EC Water Framework Directive and necessary measures to be taken vary.

Une evaluation de la culture des plantes énergétiques pour les installations de biogaz étant données les exigences de la directive cadre européenne sur l’eau –  vue par des experts des ministères de l’agriculture et de l’environnement des états fédérés en Allemagne
Le contenu de l'étude est une enquête menée auprès des experts des services de gestion des eaux ainsi que des services agricoles des ministères fédéraux allemands en vue d’obtenir leur évaluation du développement actuel du secteur biogaz, étant donné les objectifs au niveau climatique prévus par la Directive Cadre européenne sur l'Eau (DCE). 13 états fédéraux allemand ont participé à cette enquête. Tous disposent de masses d'eau souterraine déclarées en mauvais état dû à leurs taux de nitrates et prennent des mesures pour améliorer la situation. Au total, les masses d'eau souterraine en danger occupent environ 30 pour cent du pays. Pour les régions à haut volume de production de biogaz, les experts interrogés prévoient une augmentation du risque d’apports d'azote. Selon la Directive Cadre européenne sur l'Eau, les augmentations des nitrates provenant des cultures énergétiques ne sont actuellement pas mesurées dans les masses d'eau souterraines vulnérables en raison de l'absence de réseaux de surveillance et du temps d'écoulement à long terme. Cependant, dans des zones de protection des eaux, ces relations ont déjà été prouvées grâce à l'amélioration des réseaux de surveillance. Les experts voient dans les cultures énergétiques un risque pour la protection de l'eau souterraine et de surface notamment à cause du danger d’érosion provoqué par l’augmentation de la culture du maïs et les quantités supplémentaires d'engrais organique provenant des résidus de fermentation. De l’autre côté, les avantages des installations biogaz sont particulièrement reconnus au niveau de la substitution aux combustibles fossiles et car ils créent des revenus supplémentaires pour les exploitations. Pour assurer un plus grand respect des masses d’eaux souterraines, on propose, et pour les cultures énergétiques et pour l’agriculture en général, des mesures telles que les cultures intermédiaires, la réduction du travail des sols ainsi que des mesures de soutien à l'exploitation basées sur un bilan d’azoté équilibré. Ces mesures seront partiellement financées par les programmes agri-environnementaux. Pour réduire les charges de nutriments dans les eaux souterraines et de surface l’outil principal a été celui de la modification de l'ordonnance relative aux engrais et en particulier la limite de 170 kg N / ha imposée pour l’ensemble des engrais organiques. En outre, l'ordonnance sur le devoir de resnseignement, l'ordonnance sur les systèmes de traitement des substances susceptibles de polluer l'eau (AwSV) ainsi que les ordonnances de conservation de l'eau sont considérés comme des outils essentiels pour assurer la qualité des eaux souterraines en vue de leurs quantités de nitrate. Les régions aux niveaux excessifs de nutriments provenant de l'élevage et de la production de biogaz, devront réfléchir sur de nouvelles solutions pour l’exportation de l’engrais organique comme des marchés de lisier, par exemple.
En conclusion, l’enquête a mis en évidence que les taux de croissance des installations de biogaz et des cultures énergétiques varient selon les états fédéraux allemands. Il en résulte une image hétérogène en ce qui concerne et l'évaluation des facteurs qui pourraient empecher la réalisation des objectifs de la Directive Cadre européenne sur l'Eau et les mesures nécessaires à prendre.