Biosprit aus Pflanzenabfall: US-Forscher feiern Durchbruch

Biosprit aus Pflanzenabfall: US-Forscher feiern Durchbruch

von Birk Grüling

US-Forscher haben einen effektiven Weg gefunden, um Zucker aus Pflanzenabfällen zu gewinnen. Der könnte bald als Grundlage für Biosprit dienen.

An Biotreibstoff für Autos scheiden sich die Geister. Einerseits gilt Bio-Ethanol als aussichtsreicher Ersatz zum teurer werdenden Erdöl. Anderseits stehen durch hohe Subventionen und gestiegene Nachfrage plötzlich Tank und Teller in Konkurrenz. Konkret: Auf den Äckern wachsen immer mehr Pflanzen, die nicht der Ernährung, sondern der Fortbewegung dienen.

Eine sinnvolle Lösung für diesen Widerspruch ist allerdings bekannt: Statt extra angebauter Energiepflanzen wie Raps und Mais könnten pflanzliche Abfälle wie Stroh, altes Holz oder Kompost als Grundstoff für Biosprit genutzt werden. Die bisher bekannten Herstellungsverfahren sind allerdings noch sehr teuer.

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Ein wichtiger Schritt, um Pflanzensprit günstiger und nachhaltiger zu machen, könnte Jeremy Luterbacher und seinen Kollegen von der University of Wisconsin-Madison jetzt gelungen sein. Die US-Forscher berichteten kürzlich im Wissenschaftsjournal „Science“ über ein neues Verfahren zur Abspaltung von Zucker aus Pflanzenzellulose. Dieser könnte wiederum als Grundstoff für Biotreibstoff genutzt werden.

Pflanzenfasern günstig und einfach knackenUm das neue Verfahren zu verstehen, ist ein kurzer Ausflug in die Chemie der Pflanzen notwendig: Bei der Fotosynthese werden Kohlendioxid und Wasser mit Hilfe der Sonne und dem Grün der Blätter zu Zucker und Sauerstoff umgewandelt. Im zweiten Schritt entsteht aus dem Zucker Stärke und eben genannte Zellulose. Diese wertvollen Energieträger aus den Pflanzen zu gewinnen, ist überaus aufwendig.

Um die Pflanzenfaser zu knacken, braucht man entweder hohe Temperaturen von über 200 Grad und starken Druck oder einen kräftigen Chemiecocktail. Das ist eine kostspielige Angelegenheit. Bis zu 20 Prozent der Produktionskosten von Bioethanol entfallen auf Chemikalien und Enzyme zur Abspaltung des Zuckers. Das Forscherteam um Luterbacher scheint einen einfacheren und billigeren Weg gefunden zu haben, um den Rohstoff aus der Pflanzenzellulose zu gewinnen.

Bei dem neuen Verfahren nutzen die US-Chemiker eine Mischung aus Schwefelsäure und sogenanntem Gamma-Valerolacton (GVL). Diese farblose Flüssigkeit wird selbst aus Biomasse und gelöstem Zucker gewonnen. Bei ihren Experimenten verwendeten die Forscher trockene Pflanzenabfälle wie Stroh oder altes Holz. Ähnlich wie bei bisherigen Verfahren wurden die Abfälle erst zerkleinert und dann die neue Substanz zur Trennung zugeführt.

Das GVL baut die Zellulose aus dem Pflanzenmaterial ab und am Ende des chemischen Prozesses bleibt eine Mischung aus Gamma-Valerolacton, Wasser und eben Zucker. Mit Hilfe von Kohlendioxid lässt sich die Zuckerlösung abtrennen und für die Ethanol-Produktionen weiter verwenden. Bei der dazu nötigen Gärung, Fermentation genannt, setzen die Wissenschaftler Hefe ein. Mit überraschendem Erfolg, wie Luterbacher erklärt: „Die Mikroben konnten die Zuckerlösung nicht nur fast vollständig nutzen, sondern haben auch noch genug des GVL entfernt, um chemische Rückstände zu verhindern.“

Schon jetzt, in einer frühen Phase der Laborversuche, sei dieses Verfahren um zehn Prozent günstiger als herkömmliche Technologien, schreiben die Forscher. Im nächsten Schritt soll die Methode in einem größeren Rahmen getestet werden. „Wir haben in nur einem Jahr eine neue Technologie entwickelt, die mit den etablierten Verfahren zur Gewinnung von Zucker vergleichbar ist. Das stimmt uns optimistisch für die Zukunft“, sagt Luterbacher. In den nächsten 18 Monaten wollen die Forscher nun einen Liter Biotreibstoff pro Tag produzieren und so potenzielle Investoren von dem Bau einer Pilotanlage überzeugen.

In diesem Video-Interview erklärt Jeremy Luterbacher, wie sein Verfahren zur Gewinnung von Zucker aus Pflanzenzellulose funktioniert:

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