Biotreibstoffe: Wie Karlsruher Forscher aus Stroh Sprit machen

Biotreibstoffe: Wie Karlsruher Forscher aus Stroh Sprit machen

von Wolfgang Kempkens

In Karlsruhe wollen Wissenschaftler ab 2014 Sprit aus Pflanzenabfällen herstellen. Wir haben uns das Verfahren angesehen.

In einem turnhallengroßen Raum in Eggenstein am Stadtrand von Karlsruhe riecht es wie in der Scheune eines Bauern. Und es sieht auch beinahe so aus: An einer Wand stapeln sich dutzendfach große, goldgelbe Strohballen. Was weniger zu Landwirtschaft passt ist der Maschinenpark, der gleich gegenüber steht: Ein Häcksler, der das Stroh zerkleinert, und ein Reaktor, in dem es unter Luftabschluss bei einer Temperatur von rund 500 Grad Celsius in eine ölige Flüssigkeit umgewandelt wird.

Gebaut haben die Anlage Forscher des Karlsruher Institutes für Technologie. (KIT) Die unspektakuläre Schnellpyrolyseanlage, wie sie genannt wird, ist die erste von vier Stufen eines Bioliq genannten Prozesses zur Herstellung von Benzin, Diesel, Kerosin und Wasserstoff aus Pflanzenabfällen.

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Billig ist das Zukunftsprojekt erst einmal nicht: Das KIT, die Bundesregierung, der Großanlagenbauer Lurgi und das französische Chemie-Unternehmen Air Liquide haben in ihre Entwicklung gut 60 Millionen Euro gesteckt. Doch die Investition könnte sich lohnen.

Denn allein mit dem Stroh aus Weizen, Roggen, Gerste und anderen Getreidearten, das in Deutschland anfällt und sich nicht einmal als Viehfutter oder Ackerdünger eignet, ließen sich mehr als vier Millionen Autos jährlich antreiben, haben die Karlsruher Forscher berechnet. Auch mit Forstabfällen, sämtlichen Stroharten und Zuckerrübenresten soll das Verfahren funktionieren. „Schon 2014 wollen wir das erste Stroh in Treibstoffe für Autos verwandeln“, sagt KIT-Vizepräsident und Forschungsleiter Peter Fritz.

Sauberer als Benzin und DieselErst kürzlich hat Bioliq eine entscheidende Hürde genommen. Der zweite von vier Anlagenteilen hat seinen behördlichen Segen bekommen. Es handelt sich um einen sogenannten Flugstromvergaser, der die je nach Ausgangsmaterial mal hell- und mal dunkelbraune Brühe, die in der ersten Bioliq-Stufe hergestellt wird, bei einer Temperatur von 1200 Grad Celsius in Synthesegas verwandelt.

Dieses Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid ist einer der wichtigsten Rohstoffe für die chemische Industrie und in Karlsruhe Ausgangsprodukt für Sprit. Diese synthetischen Treibstoffe sind deutlich sauberer als Sprit aus Erdöl. Bei ihrer Verbrennung im Motor entstehen weder Ruß noch giftige Schadstoffe. Die Mengen an Kohlendioxid, die emittiert werden, übersteigen kaum das, was die Pflanzen zuvor der Luft entzogen haben, um zu wachsen.

Derzeit werden in Karlsruhe auch die beiden letzten Anlagenteile montiert: Eine Reinigungsstufe für das Synthesegas, die bei einer Temperatur von über 500 Grad Celsius arbeitet, um Energieverluste zu vermeiden, und die endgültige Produktionsanlage für Treibstoffe. Fritz erwartet, dass beide Anlagen im Herbst fertig werden. „Anfang 2014 werden wir den ersten Sprit aus Stroh in die Tanks füllen."

Bioliq gehört zu den sogenannten BTL-Verfahren (BTL= Biomass to Liquid, Biomasseverflüssigung), die bisher oft scheiterten, weil die Kosten so hoch waren, dass die produzierten Treibstoffe mit denen aus Erdöl nicht konkurrieren konnten. Mit dem Karlsruher Verfahren soll nun aber der Durchbruch kommen.

Herstellungskosten von über einem Euro pro LiterAuch wenn er sich auf Preise nicht festlegen will: KIT-Forschungsleiter Peter Fritz glaubt, dass Bioliq-Sprit mit herkömmlichen Treibstoffen konkurrieren kann, wenn der Gesetzgeber steuerliche Zugeständnisse macht. Und die sind auch nötig: Denn der Liter Strohbenzin würde in der Herstellung bei mehr als einem Euro liegen. Herkömmliches Benzin kostet nur rund 70 Cent pro Liter.

Trotz der ersteinmal hohen Preise liegt BTL-Verfahren im Trend. Weltweit, so hat es der Technologieberater und Erneuerbare Energien-Experte Dirk Volkmann aus Düsseldorf recherchiert, entwickeln derzeit mehr als 60 Unternehmen Verfahren, um aus Pflanzenabfall Sprit zu machen.

Wirtschaftlich kann BTL aber nur werden, wenn der Treibstoff in einer Großanlage hergestellt wird. Doch lange Transportwege sind nicht drin, weil der Energieinhalt von Biomasse äußerst mickrig ist. Sprich: Laster mit Stroh über hunderte Kilometer zu transportieren lohnt sich schlicht nicht.

Aus diesem Grund haben die Karlsruher Forscher eine Zweiteilung vorgenommen: In kleinen dezentralen Anlagen, die aus einer Entfernung von maximal 25 Kilometern mit Biomasse versorgt werden, wird deren Energieinhalt auf das 10- bis 15-Fache erhöht. Das geschieht mit den zwei Anlagen, die jetzt schon in Kralsruhe stehen.

Unter Luftabschluss wird die gehäckselte Biomasse dort erhitzt. Es entstehen eine Art Koks, eine Flüssigkeit ein brennbaren Gases, das zur Trocknung der Biomasse oder zur Erhitzung des Reaktors genutzt wird, in dem die Pyrolyse stattfindet. Der Koks wird fein gemahlen und mit der flüssigen Fraktion vermischt. Slurry nennen die Forscher das Produkt, das optisch Erdöl ähnelt und einen Energieinhalt wie Braunkohle hat.

200 Miniraffinerien könnten in Deutschland entstehenDiese Brühe, intern BioSynCrude genannt, wird mit Tanklastern zu einer zentralen Raffinerie gefahren, in der die Treibstoffe hergestellt werden. Wegen der hohen Energiedichte des Slurry lohnt sich das selbst bei Entfernungen von hunderten Kilometern.

Wenn sich das Verfahren etabliert, werden Schnellpyrolyseanlagen überall da errichtet, wo in einem Radius von 25 Kilometern genügend Biomasse anfällt. Jörg Sauer, Professor für Katalyseforschung und -technologie am KIT, glaubt, dass in Deutschland 200 dieser dezentralen Anlagen errichtet werden können. Für die Weiterverarbeitung des dort produzierten Slurry reichten drei bis vier Raffinerien.

In Karlsruhe werden ersteinmal aber alle vier Stufen als geschlossener Komplex errichtet, um das Verfahren zur Serienreife zu bringen. Und das ginge, anders als bei Biodiesel und Bioethanol der ersten Generation, nicht einmal zu Lasten der landwirtschaftlichen Nahrungsmittelproduktion. Denn die eingesetzten Abfälle eignen sich nicht einmal als Tierfutter.

Lesetipp: Wir von WiWo Green beschäftigen uns derzeit verstärkt mit der Herstellung von Treibstoffen aus Abfall: Erschienen sind bisher ein Artikel zur EU-Politik, die weniger Biosprit aus Nahrungsmitteln fördern will, und ein Text über innovative Algenspritherstellung in Brasilien. Auch das Dresdner Startup Green Sugar haben wir uns angeschaut - die Gründer wollen aus Biomasse Zucker gewinnen, der dann zu Ethanol wird.

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