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10/11 | 2014

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SPECIAL Erneuerbare

SPECIAL Erneuerbare Energien Biosprit aus Pflanzenabfällen ist nahezu klimaneutral herzustellen. Die Verwertung nicht essbarer Pflanzenreste wie beispielsweise Weizenstroh war allerdings bisher äußerst kostenaufwendig. Dieses Problem wurde nun gelöst. In einem Flottentest bringt Mercedes- Benz den vielversprechenden grünen Kraftstoff seit Anfang 2014 auf die Straße –mit überraschendem Zwischenergebnis. Bild: Clariant/Rötzer Fahrzeuge der Mercedes-Benz Flotte vor der sunliquid Demonstrationsanlage von Clariant zur Produktion von Zellulose-Ethanol aus Agrarreststoffen Biosprit:keinStrohfeuer Eberhard Holder Wer kennt sie nicht: die riesigen Rundballenaus gepresstem Stroh, die im Sommer auf den Feldern liegen. Als wichtiges, aktuell jedochnur wenig genutztes Nebenprodukt der Landwirtschaft diente Stroh bisher vor allem als Düngerfür landwirtschaftliche Nutzflächen oder als nährstoffarmesFuttermittel. Was wirklich inden getrockneten Halmen steckt, fördern Chemiker des Schweizer Chemiekonzerns Clariant mit einer eigens dafür entwickelten neuen Technologie zutage: Aus einem rund 450 Kilogramm schweren Weizenstrohballen gewinnen sie 100 Kilogramm, also etwa 120Liter, Bioethanol. Wird aus Strohalso wirklichGold? Was fast unglaublich klingt, ist seit Anfang diesen Jahres rollende Realität. Serienfahrzeuge der Mercedes-Benz Testflotte könnenaneinerspezielleingerichteten werksinternen Tankstelle in Stuttgart- Untertürkheim mit dem sunliquid 20 Kraftstoff betankt werden –und dieser enthält 20 Prozent Ethanolaus Stroh. Widerspenstiger Abfall Der neue Kraftstoff gehört zum Bioethanol der zweiten Generation. Die bisher auf dem Markt verfügbaren grünen Kraftstoffe der ersten Generation werden aus Stärke von GetreideoderMaiskörnernsowie Zuckeraus Zuckerrohr und -Rüben hergestellt. Die Nachhaltigkeit dieser konventionellen Biokraftstoffe ist inder Vergangenheit oftdiskutiert worden. Neben denlimitierten Treibhausgaseinsparungen stehen sie in Konkurrenz zur Nahrungsmittel- und Futtermittelproduktion – der vielzitierte Konflikt zwischen „Tank und Teller“. Die Verwertung nicht essbarer Pflanzenreste wie beispielsweise Weizenstrohwar bisheräußerst kostenaufwendig, weil sich ihre Hauptbestandteile Zellulose und Lignin nur schwer spalten ließen. Und genau dieses Problem haben die Chemiker von Clariant durch die Entwicklung eines innovativen Herstellungsverfahrens mit dem Namen sunliquid geknackt. Raffinierte Spalttechnologie Zur Gewinnung von Zellulose-Ethanol wirdzunächst Strohzermahlenund mit heißem Wasserdampf behandelt. Anschließend werden natürlich vorkommende, hochgradig optimierteMikroorganismen mit etwa 3Prozent des Strohs gefüttert und scheiden dabei Enzyme aus. Diese Biokatalysatoren werden dann den restlichen 97 Prozent des Strohs zugeführt. Sie spalten die Zellulose und setzen die darin enthaltenen Zuckermoleküle frei. Während der anschließenden Gärung wandelt eine weitere Mikrobenartdie in der Zellulose enthaltenen Zuckerarten ganz gezielt in Ethanol um –und das nahezu klimaneutral. Die Energie, die zur Herstellung desEthanolsbenötigt wird, gewinnt Clariant durch die Verbrennung des nicht fermentierbaren Lignins. Eine ebenfalls von Clariant entwickelte energiesparende Aufreinigungstechnologie erreicht gegenüber derüblichenEthanol-Destillationbis zu 50 Prozent Energieeinsparung. 20 UmweltMagazin Oktober -November 2014

Die sunliquid-Technologie zur Herstellung von Zellulose-Ethanol wird in einer Demonstrationsanlage imbayerischen Straubing erprobt. Dort können jährlich4500Tonnen Agrarreststoffein 1000 Tonnen Ethanol umgewandelt werden. Das Demonstrationsprojekt in Straubing umfasst ein Gesamtvolumen von rund 28 Millionen Euro und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und vom Bayrischen Staat gefördert. Starkes Mischungsverhältnis Die Weiterverarbeitung des wertvollen Grundstoffs übernimmt der MineralölspezialistHaltermann Carless Solutions (HCS). Er ist –neben Mercedes- Benz –Projektpartnervon Clariantund sorgt dafür, dass aus nachhaltigem Bioethanol, qualitativ hochwertiger Biokraftstoff wird. Im HamburgerWerkdes Unternehmens wird das Ethanol aus Straubing mit konventionellem Superbenzin gemischt. Das Ergebnis ist sunliquid 20, der 20 Prozent Zellulose- Ethanol enthält. „sunliquid 20 weist mit über 100 Oktan eine höhere Leistungsfähigkeit auf, als Standardkraftstoffe mit 95 Oktan“, erklärt HCS-Vorstandvorsitzender Uwe Nickel. Das garantiert bei gleicher Motorleistung einen hohen Wirkungsgrad. „Der neue Biosprit wirdnachunserer Testphase im Praxistest beweisen, dass erohne ProblemeinbestehendenMotoren und mit bestehender Infrastruktur verwendet werden kann“, istsichNickelsicher. Das sunliquid-Prozessschema Übersicht: Treibhausgaseinsparungen mit Biokraftstoffen Überraschendes Zwischenergebnis Für Mercedes-Benz gehören Biokraftstoffe schon lange zum Konzept nachhaltiger und zukunftsfähiger Mobilität. „Wir sehenhierattraktivePotenziale in puncto Nachhaltigkeit und CO 2 -Einsparung“, sagt Dr. Oliver Storz, Leiter Einspritzsysteme und Betriebsstoffe bei Mercedes-Benz. „In unseren BlueDIRECT Ottomotoren lässt sich auch E20 schon heute problemlos verwenden. Über den gesamten Herstellungsprozessbetrachtetliegen die Treibhausgas-Einsparungen mit E20 aus Stroh gegenüber konventionellem Benzinbei nahezu 20 Prozent.“Undmit dieser Meinung stehternicht allein. „Weltweit, auch in Deutschland, bleiben heute nochgroße Mengen an Agrarreststoffenungenutzt. Zellulose-Ethanol ist für uns ein wichtiger Baustein hin zur nachhaltigen Mobilität und leistet einen bedeutenden Beitrag zum Klimaschutz. Deshalb haben wir uns bewusst dafür entschieden, dieses Pilotprojekt zu unterstützen“, erklärt Udo Hartmann, LeiterKonzernumweltschutz der Daimler AG. Dass dieProjektpartnerauf dem richtigen Wegsind, zeigenjetzt,nachneun Monaten, die ersten Kraftstoffverbrauchsmessungen. „Wir haben mit einem Mehrverbrauch von rund 3Prozent gegenüber E10-Kraftstoff gerechnet“, soDr. Storz. Tatsächlich ergaben die Testsaber überraschend keinerlei volumetrischen Mehrverbrauch sowie eine um Faktor 2 geringe Partikelanzahl-Emission im Vergleich zum E10-Tankstellenkraftstoff. So erfreulich das Ergebnis auchist,die Projektpartner geben sich noch vorsichtig optimistisch. Weitere Motor- und Kraftstoffmessungensollen beweisen, ob sichE20 wirklich als noch wertvoller entpuppt als ursprünglichgedacht. Rahmenbedingungen schaffen Professor Andre Koltermann, Leiter Group Biotechnology bei Clariant, ist überzeugt: „Zellulose-Ethanol ist ein fortschrittlicher Biokraftstoff neuester Generation. Die Technologie selbst ist marktreif und kann jetzt inder Fläche implementiert werden –dazubrauchen wir die richtigen Rahmenbedingungen. Der Flottentest wirdnun die technische Verträglichkeit des Kraftstoffs E20 in Serienfahrzeugen demonstrieren.“ In derEUfallenjährlichrund 240MillionenTonnen Strohan. 60 Prozentdavon könnten zur Herstellung von Bioethanol genutzt werden, was den Benzinbedarf der EU-Staaten bis 2020 zu 25 Prozent decken könnte. Zahlen, die fürsichsprechen. Zur weiterenEntwicklung der vielversprechenden Technologie istnun die EU gefordert. „BeieinemerfolgreichenFlottentest erwarten wir für E20 eine europäische Norm, sowie Rahmenbedingungen wie Beimischungsquoten, aber auch Vorgaben für mögliche Steuerbefreiungen“, so HCS-ChefUwe Nickel. Eberhard Holder, Daimler AG, Stuttgart, eberhard.holder@daimler.com Grafiken (2): Daimler AG UmweltMagazin Oktober -November 2014 21

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