Fortsetzung: Treibstoffe aus Biomasse

Im letzten Artikel habe ich grob dargestellt, um welche Größenordnungen es sich beim Bedarf an Treibstoffen aus Biomasse handelt, wenn man diese dazu nutzen möchte, einen Teil der fossilen Treibstoffe zu ersetzen. Die Herstellung großer Mengen pflanzlichen Treibstoffs ist möglich und auch notwendig, wenn wir einerseits auf fossile Brennstoffe verzichten möchten und andererseits nicht auf das teurer werdende Öl, welches sein Fördermaximum bereits erreicht hat, angewiesen sein wollen. Die Produktion der Biomasse muss jedoch möglichst effizient und wirtschaftlich erfolgen, um eine tatsächliche Alternative darzustellen. Wie das erreichbar ist, werde ich in diesem Text etwas ausführen.

Vorab, ideal wäre generell wenn wir in Zukunft auf den Verbrennungsmotor und seine Abgase verzichten könnten und stattdessen Elektromotoren in Verbindung mit Batterien oder Brennstoffzellen verwenden würden. Werden einmal Wege zur wirtschaftlichen und energieeffizienten Herstellung von Wasserstoff in großen Mengen gefunden, so würden Autos mit Brennstoffzellen nur noch Wasserdampf ausstoßen. Aber bevor sämtliche Autos ersetzt sind, wäre es am sinnvollsten den Bedarf an fossilen Treibstoffen für den Verkehr Schritt für Schritt zu reduzieren. Darüber hinaus wird der Bedarf an Dieselöl und Kerosin für den Transport über Land-, Wasser- und Luftwege weiter bestehen. Zwar könnten aus Kohle, durch Verflüssigung, große Mengen Treibstoff hergestellt werden jedoch ist die Substitution eines fossilen Brennstoffs mit einem anderen meiner Meinung nach nicht die Lösung die wir forcieren sollten.

Treibstoffe aus Biomasse bieten sich deshalb als Alternative an. Im letzten Artikel bin ich auf zwei Pflanzen besonders eingegangen - Hanf und Algen – hier sei deren mögliche Anwendung näher ausgeführt. Der Hanf stellt aufgrund seiner vorteilhaften Eigenschaften und vielseitigen Verwendungsmöglichkeiten eine ideale Pflanze für die Landwirtschaft dar. Er hat relativ niedrige Ansprüche an den Boden, benötigt kaum Pestizide oder Herbizide im Anbau und verbessert die Bodenqualität, weshalb er zum bepflanzen von brach liegenden Äckern verwendet werden kann. Seine Fasern können nicht nur für die Produktion von Seilen, Schnüren oder Dichtungsmaterial verwendet werden, sondern finden ebenfalls Anwendung in der Papierindustrie oder der Herstellung von technischen Filtern (wo sie dank ihrer Reißfestigkeit einen großen Vorteil haben). Für die Papierindustrie hätte Hanf gar den Vorteil, dass sich mit ihm der zwei- bis vierfache Ertrag eines Waldes erzielen lässt, da er eine einjährige Pflanze ist, die sehr schnell und dicht wachsen kann. Die Hanfsamen können zur Herstellung von Speiseöl verwendet werden und die eiweißreichen Blüten als Tierfutter oder Lebensmittel.

Jedoch ist Biomasse für die Treibstoffgewinnung im Anbau mit hohen Kosten belastet (z.B. Kosten für Dünger, Treibstoff und Transport), das ist auch bei Hanf nicht anders, weshalb ein möglichst effizienter Produktionszyklus gefunden werden muss. Hanf nur zur Gewinnung von Biomasse anzubauen ist also die falsche Herangehensweise, er sollte ebenfalls verwendet werden, um die vorher genannten Produkte zu erzeugen. Denn wenn mit Hanf eine möglichst breite Produktpalette bedient wird, sinken natürlich auch die Kosten für Biomasse aus Hanf, welche dann auch als Abfall anfällt. Das Hanföl könnte zu einem Teil außerdem in Treibstoff umgewandelt werden und der Landwirtschaft selbst wieder zugeführt werden, um den Anbau im Optimalfall noch effizienter zu machen. Darüber hinaus können der Hanf-Biomasse noch Abfälle, beispielsweise aus der Forstwirtschaft oder der Getreideernte, beigemengt werden, sowie weitere Biomasse-Pflanzen, wie das Riesenchinaschilf. Mit Riesenchinaschilf kann in etwa der doppelte Ertrag an Trockenmasse (15-25 T/ha) wie mit Hanf (10-12 T/ha) erzielt werden. Es ist jedoch bei weitem nicht so vielseitig einsetzbar wie der Hanf, ist schwieriger im Anbau, hat einen höheren Bedarf an Pestiziden und Herbiziden und lässt sich nicht in den Fruchtwechsel fügen. Eine sinnvolle Mischung aus Abfällen und, nicht mit der Lebensmittelindustrie konkurrierenden, Biomasse-Pflanzen, stellt meiner Meinung nach also eine zukunftsreiche Lösung dar.

Die Biomasse kann dann im Pyrolyse-Verfahren zum Beispiel zu Methanol umgewandelt werden, wobei das bei einem Rohstoffverbrauch-zu-Ertrag Verhältnis von über 90% möglich ist. Die Umwandlung zu Treibstoff ist mit dem Anbau vergleichsweise billig. Das Methanol kann dann dem normalen Benzin beigemischt werden, wobei 15% Methanol im Benzin als ideale Menge identifiziert worden sind. Mit diesem Mischungsverhältnis treten auch in älteren Autos (vor 1990) keine Probleme auf und jene Autos die nach 1990 produziert wurden, sind bereits auf den Gebrauch von M15 angepasst. Obwohl Methanol nur in etwa den halben Energiegehalt von Benzin aufweist, konnte beim M15-Mischungsverhältnis eine leichte Effizienzsteigerung, sowie eine Reduzierung der Emissionsgase und der Feinstaubpartikel im Abgas, beobachtet werden.

Im letzten Artikel bin ich auch kurz auf Algen als mögliche Treibstoffquelle eingegangen, das sei auch hier wieder getan. Die Forschung rund um Algen als Treibstoff steht noch am Anfang – es gibt tausende verschiedener Algenarten – und die Technologie ist noch bei weitem nicht konkurrenzfähig mit Erdöl (weder preislich noch mengenmäßig). Das Potenzial der Algen spricht aber eindeutig für sie, denn es können tatsächlich 100% der Biomasse geerntet werden und, wenn die Technologie einmal ausgereift ist, ein Ertrag an Öl (45.000 - 135.000L/ha) erzielt werden, der jenen der Ölpalme noch bei weitem übersteigt. Einige Probleme im Anbau von Algen sind aber noch ungelöst, wie zum Beispiel der hohe Bedarf an Phosphor-Dünger, welcher schon in der Landwirtschaft benötigt wird. Auch bei den Algen ist demnach wieder eine möglichst vielseitige Verwendung der Pflanze notwendig um wirtschaftlich Öl produzieren zu können.

Die Algen enthalten zum Beispiel – wie auch der Hanf- hohe Eiweißmengen und können daher nach der Ölgewinnung noch als Futtermittel verwendet werden. Außerdem sind Algen bereits jetzt für die Aufnahme von 40% des Kohlendioxids verantwortlich und könnten zukünftig zur Reinigung von Industrieabgasen verwendet werden, wobei sie gleichzeitig Öl und Futter produzieren. In einem derartigen Produktionszyklus stünden die Chancen gut, wirtschaftlich Algenöl herstellen zu können. Darüber hinaus ist Algenöl leichtem Rohöl sehr ähnlich, was das Raffinieren erleichtern sollte. Wenn Algen in offenen Teichen angepflanzt werden, benötigen sie erstaunlicher Weise in etwa die selbe Menge Wasser wie sie für den Baumwollanbau notwendig ist. Es ist also nur eine Frage der Forschung und Entwicklung, sowie des Willens Lösungen für die Problem zu finden, bis eine wirtschaftliche Algenkultivierung im großen Stil möglich sein wird. Da davon ausgegangen werden kann, dass die Ölpreise, aufgrund der zurückgehenden konventionellen Förderung und der teuren unkonventionellen Förderung steigen oder mindestens höchst volatil bleiben werden, sollte dieses Ziel noch im nächsten Jahrzehnt erreichbar sein.

Quellen:
Biofuels from algae: challenges and potential
M15 Methanol Gasoline Blends
Jack Herer, Mathias Bröckers – Hanf
Daniele Ganser - Erdöl