Forschungsprojekt

Wissenschaftler scheinen den idealen Biosprit gefunden zu haben. Er wird aus Rohstoffen hergestellt, die ökologisch unbedenklich und in großen Mengen verfügbar sind. Die Zutaten holen sie aus dem Wald.

Treibstoff aus Holzabfällen


Die Technologie, um einen solchen Treibstoff herzustellen, haben Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM zusammen mit zwölf Forschungsgruppen aus sieben Ländern entwickelt. Sie alle arbeiten am EU-Projekt BIOGO, dessen Ziel es ist, eine mobile Produktionsanlage zu entwickeln, um damit Biosprit aus Holzabfällen herzustellen.

„Holzabfälle und Baumrinden sind europaweit in großen Mengen verfügbar, werden bisher aber kaum genutzt. Das macht sie zu einem idealen Rohstoff – man muss sie nicht extra anbauen und tritt daher auch nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion“, erklärt Professor Gunther Kolb vom Fraunhofer IMM, der das EU-Projekt koordiniert hat.

Die Nutzung der Holzabfälle ist zudem klimaneutral: Verwandelt man sie in einen Treibstoff und verbrennt diesen, so wird nur Kohlendioxid freigesetzt, das die Bäume der Atmosphäre zuvor beim Wachsen entzogen haben. Es gelangten daher keine zusätzlichen Treibhausgase in die Atmosphäre, betont Kolb. „Und dann kann der Treibstoff aus Holzabfällen überall hergestellt werden, wo Bäume wachsen. Man muss ihn nicht – wie Erdöl – von der Quelle erst zur Raffinerie und zu den Tankstellen transportieren.“

Sprit-Herstellung im Container

Um die Herstellung vor Ort zu ermöglichen, haben die Wissenschaftler Produktionseinheiten entwickelt, die sich in Containern unterbringen und dort installieren lassen, wo sie gerade benötigt werden. Der Prototyp der neuen Anlage zur Gewinnung von Bio-Sprit steht auf dem Hof hinter dem Fraunhofer-Institut: In dem weißen Container werden Abfallprodukte der Holzindustrie in hochwertiges Benzin verwandelt.

„Ziel des BIOGO-Projekts war es, eine Anlage zu entwickeln, die sich in einen 40-Fuß-Container mit den Standardmaßen 12 mal 3 mal 3 Metern unterbringen lässt, der alle Verfahrens- und Prozessschritte beinhaltet“, erläutert Kolb das Ergebnis der vierjährigen intensiven Forschungs- und Entwicklungsarbeit. „Gleichzeitig sollte das Herstellungsverfahren möglichst ökologisch und ressourcenschonend sein.“


BIOGO-Minianlage im Container | Foto: Tobias Hang/Fraunhofer IMM

In einer ersten Prozessstufe, die von dem italienischen Unternehmen Spike Renewables entwickelt wurde, erhitzt man die Holzreste, bis sich ein dunkles, zähflüssiges Pyrolyseöl bildet. Dieses lässt sich in der mobilen Anlage weiterverarbeiten. Die Reaktionskammern hierfür, die Mikroreaktoren, haben die Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut in Mainz entwickelt. Der erste Reaktor verwandelt das Pyrolyseöl unter Zufuhr von Wärme, Luft und Wasserdampf in Synthesegas. Aus dem wird im zweiten Schritt Methanol gewonnen. Entzieht man diesem den Sauerstoff, entsteht synthetisches Benzin. „Die Herausforderung lag darin, den Prozess so zu optimieren, dass am Ende ein Treibstoff herauskommt, der sich chemisch nicht von Normalbenzin unterscheidet“, erläutert Kolb.

Um die chemischen Abläufe zu beschleunigen, werden Katalysatoren benötigt. Für deren Herstellung braucht man bisher große Mengen Edelmetall und seltene Erden. Im BIOGO-Projekt haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Firma Teer Coatings eine Methode entwickelt, mit der sich winzige Cluster von katalytisch aktiven Substanzen auf Oberflächen aufbringen lassen. Auf diese Weise entstehen leistungsfähige und ressourcenschonende Nanokatalysatoren.

Der letzte Schritt bei der Entwicklung der mobilen Produktionsanlage bestand darin, die gesamte Technik in einen Container zu integrieren, der alle Anforderungen an Sicherheit und Brandschutz erfüllt. Das Know-how für den Bau der Anlage steuerten Fraunhofer-Forschende und der Partner Microinnova Engineering aus Österreich bei. Die Containertechnik, EcoTrainer@, stammt von der Firma Evonik.

Ziel: 1.000 Liter Ökotreibstoff pro Tag

Der Prototyp ist bereits so konzipiert, dass auch größere Reaktoren darin Platz finden. In den kommenden Jahren wollen die BIOGO-Teams die Anlage weiterentwickeln. Ziel ist es, bis zu 1.000 Liter Ökotreibstoff am Tag zu produzieren.

Gibt es Benzin also schon bald nicht mehr an der Tankstelle, sondern im Wald am Container? „Das hängt von den politischen Rahmenbedingungen ab“, sagt Kolb. „Bei den derzeitigen Ölpreisen ist die neue Technik nicht konkurrenzfähig. Entscheidend wird sein, ob wir in Europa wirklich von den fossilen Rohstoffen wegkommen möchten und dafür bereit sind, Ökotreibstoffe von der Steuer zu befreien oder ihre Herstellung zu subventionieren.“

Da der Holz-Sprit dieselben chemischen Eigenschaften hat wie klassisches Benzin, kann man ihn zumischen oder nach und nach komplett auf den neuen Rohstoff umsteigen. Bis es so weit ist, möchten das Mainzer Forscherteam die dezentral und flexibel einsetzbaren Container auch für andere Anwendungen nutzen: Das Prinzip der Mini-Fabrik ist etwa für die chemische und die petrochemische Industrie hochinteressant. So könnten Chemieunternehmen Container nutzen, um ihre Prozesse zu flexibilisieren und schneller auf Kundenwünsche zu reagieren.

 

© 320° | 02.11.2018

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