Bioenergie – Power aus Biomasse
Erste Schritte zur Senkung der CO2-Emissonen wurden im Jahr 2000 mit der Verabschiedung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (Kurz EEG) unternommen. Damit wurde gesetzlich die Förderung von erneuerbaren Energieträgern als Alternativen zu nuklearen und fossilen Energieträgern beschlossen. Besonders im Bereich der Stromerzeugung hat das zu einem Anstieg der Solar- und Windkraft-Nutzung geführt. Darüber hinaus, sind in den letzten Jahren immer mehr Biogas-Anlagen entstanden, die BiomasseBiomasse
Biomasse bezeichnet die Gesamtheit an biochemisch synthetisiertem organischem Material in einem definierten Ökosystem.
nutzen um Energie zu gewinnen. In 2013 wurde bereits 30 Prozent der erneuerbar-eingespeisten Energie aus BiomasseBiomasse
Biomasse bezeichnet die Gesamtheit an biochemisch synthetisiertem organischem Material in einem definierten Ökosystem.
gewonnen, mit steigender Tendenz.
Biogas-Anlagen sind mittlerweile aus dem Bild Deutschlands nicht mehr wegzudenken. Gerade in den letzten Jahren ist eine Vielzahl neuer Anlagen entstanden, die regional anfallende BiomasseBiomasse
Biomasse bezeichnet die Gesamtheit an biochemisch synthetisiertem organischem Material in einem definierten Ökosystem.
(hauptsächlich Mais, Gülle und Lebensmittelabfälle) nutzen, um Biogas zu produzieren. Dies geschieht während einer FermentationFermentation
Die Fermentation bezeichnet in der Biotechnologie die Umsetzung von biologischen Materialien mit Hilfe von Bakterien, Pilz-oder Zellkulturen oder durch Zusatz von Enzymen.
, in der die BiomasseBiomasse
Biomasse bezeichnet die Gesamtheit an biochemisch synthetisiertem organischem Material in einem definierten Ökosystem.
als „Nahrungsmittel“ für BakterienBakterien
Die Bakterien sind mikroskopisch kleine einzellige Lebewesen, die keinen Zellkern besitzen und deshalb auch als Prokaryonten zusammengefasst werden.
dient, die als Stoffwechselendprodukt Biogas ausscheiden.
Dieses entstehende Biogas besteht bis zu 70 Prozent aus Methan und wird normalerweise in einer Kraft-Wärme-Kopplung in angeschlossenen Blockheizkraftwerken zu Wärme und Strom umgesetzt. Dieser Strom wird dann ins Stromnetz eingespeist und die Wärme regional genutzt. Biogas kann nicht direkt ins Erdgasnetz eingespeist werden, denn dazu muss das Methan erst von anderen Gasen gereinigt werden und kann dann als Bioerdgas dienen. Dies ist jedoch relativ aufwändig und wird häufig in Fällen genutzt, wo es keinen regionalen Wärmeabnehmer gibt. Um die Energiegewinnung aus BiomasseBiomasse
Biomasse bezeichnet die Gesamtheit an biochemisch synthetisiertem organischem Material in einem definierten Ökosystem.
noch effizienter zu machen, gibt es unterschiedliche Ansätze. Zum einen steckt noch Optimierungspotential in den Biogas-Anlagen selbst. Die verwendeten Bakterienstämme setzen zwar BiomasseBiomasse
Biomasse bezeichnet die Gesamtheit an biochemisch synthetisiertem organischem Material in einem definierten Ökosystem.
in Gas um, jedoch werden nicht alle organischen Verbindungen abgebaut und verbleiben somit im ungenutzten Gärrest. Im Labor entwickelte neue Stämme oder Kombination von verschiedenen Stämmen können zu einem besseren Abbau und einer erhöhten Gasproduktion führen. Auch die momentane Nutzung von Mais als Energiepflanze ist im Sinne der Bioökonomie problematisch. Insgesamt wird an Möglichkeiten geforscht, bestehende Biogas-Anlagen in Bioraffinerien umzugestalten, um die Ressource nachwachsende Rohstoffe ganzheitlich besser nutzen zu können.
Eine andere wichtige Art der Energiegewinnung aus BiomasseBiomasse
Biomasse bezeichnet die Gesamtheit an biochemisch synthetisiertem organischem Material in einem definierten Ökosystem.
neben Biogas stellt mittlerweile die Produktion von Biokraftstoffen dar. Bekanntestes Beispiel für Biokraftstoff ist neben Biodiesel E10 (Benzin mit einem zehn Prozent Bio-Ethanol-Anteil). Grundlage für die Biokraftstoffe sind zum einen Rapsöl zur Herstellung von Biodiesel oder zum Beispiel Zuckerrüben für die Bio-Ethanol-Produktion. Bei der jetzigen Herstellung von Biokraftstoffen werden häufig noch Pflanzen genutzt, die auch als Nahrungs- bzw. Futtermittel dienen können. Auch kann unter Umständen die Produktion von Energiepflanzen in Flächenkonkurrenz zur Nahrungspflanzen treten. Diese Konflikte werden auch unter dem Schlagwort „Tank oder Teller“ diskutiert. Mit der voranschreitenden Entwicklung von Biokraftstoffen der zweiten Generation wird jedoch nach Biomasse-KonversionsmBiomasse-Konversionsm
Biomasse bezeichnet die Gesamtheit an biochemisch synthetisiertem organischem Material in einem definierten Ökosystem.
öglichkeiten gesucht, die in keiner Konkurrenz zur bestehenden Nahrungsmittelproduktion stehen. Ein Ansatz hierzu ist die Gewinnung von Bio-Ethanol aus Zellulose-haltiger BiomasseBiomasse
Biomasse bezeichnet die Gesamtheit an biochemisch synthetisiertem organischem Material in einem definierten Ökosystem.
(Forstabfälle oder Stroh). Aber auch völlig neue Ansätze, welche eher exotisch anmutende Pflanzen nutzen, sind im Kommen.
Biokraftstoff aus Algen
- Ein Ansatz zur Gewinnung von energiereicher BiomasseBiomasse
Biomasse bezeichnet die Gesamtheit an biochemisch synthetisiertem organischem Material in einem definierten Ökosystem.
: Algen im Photobioreaktor / Foto: Subitec GmbH, Stuttgart
Jeder kennt Algen. Ob am Strand aus dem Meer angespült oder als Nahrungsmittel bei Sushi um die Reisrolle gewickelt. Sie können auch in den warmen Sommermonaten zur Plage werden, wenn verschiedene Gewässer, vom Gartenteich bis zu ganzen Meeresgebieten, mal wieder von einer „Algenpest“ heimgesucht werden. Algen kommen in fast allen Gewässern vor und sind für einen Großteil der Photosyntheseleistung und damit der Bindung von CO2 aus der Atmosphäre verantwortlich. Die größte Leistung erbringen dabei Mikroalgen, einzellige Organismen. Wie das Beispiel Algenpest illustriert, sind diese Mikroalgen bei optimalen Bedingungen in der Lage, sich sehr schnell zu vermehren und so eine große Menge an BiomasseBiomasse
Biomasse bezeichnet die Gesamtheit an biochemisch synthetisiertem organischem Material in einem definierten Ökosystem.
zu bilden. Dazu ist nichts weiter notwendig als Kohlenstoffdioxid, ein paar Salze (als Stickstoff- und Phosphorquelle) und jede Menge Sonnenlicht. Hierzu gibt es erste Ansätze zum Beispiel mit sogenannten Photoreaktoren (siehe Bild).
Hinsichtlich der Umsetzung in großtechnischen Anlagen wird zum Beispiel überlegt, Algenreaktoren mit Kläranlagen zu koppeln. Alternativ könnte der Reaktor auch mit Gülle als Nährstoffbasis betrieben werden. Sowohl Klärschlamm als auch Gülle sind sehr reich an Stickstoff und Phosphor. Eine weitere Möglichkeit bietet sich in der Kopplung von Algenreaktoren an Industrieanlagen, um deren CO2-Ausstoss als Kohlenstoffquelle zu nutzen.
Für die Herstellung von Biokraftstoffen sind Mikroalgen deshalb so attraktiv, weil sie einen sehr hohen Lipid-(Fett-)Gehalt aufweisen. Die winzigen Lebewesen speichern tagsüber die umgesetzte Lichtenergie in Form von Fetttröpfchen, die sie dann nachts, wenn es dunkel ist, als Energie-Reserve nutzen. Dieser hohe Ölgehalt macht Algen zu einer möglichen Alternative zu Ölpflanzen wie Raps, denn für die Algenzucht werden keine Agrarflächen benötigt. Allerdings steht diese Technik im Vergleich zu anderen Systemen noch relativ am Anfang, auch wenn es schon mehrere Pilotanlagen in Deutschland gibt.
