KLIMA-MEDIA.de Pressespiegel & Infoblog

Für UBA-Präsident Jochen Flasbarth ist klar: „Landwirtschaft war und ist eine der wichtigsten Nutzungen unserer Umwelt.

Landwirtschaft muss umdenken – Foto: Bernd Boscolo / Pixelio

Bei der für 2013 anstehenden Agrarreform der Europäischen Union wird es darauf ankommen, die Umweltanforderungen dort zu stärken, wo sie noch nicht ausreichend sind. Das wird auch eine Neuausrichtung der Agrarförderung erfordern, die die Honorierung konkreter zusätzlicher Dienstleistungen der Landwirtschaft für Umwelt und Ökosysteme stärker in den Vordergrund stellen sollte.“
2009 wurden 52 Prozent der Bodenfläche Deutschlands landwirtschaftlich genutzt, 60 Prozent davon allein für die Futtermittelproduktion. Der Anteil von Grünland nimmt dabei stark ab, was auch auf den zunehmenden Anbau von Energiepflanzen, wie Raps für Agrodiesel und Mais für Biogas, zurückgeht. Grünland aber ist eine wichtige CO2-Senke zum Schutz des Klimas und außerdem wichtig für den Erhalt der biologischen Vielfalt.
Eine moderne Landwirtschaft ohne Dünger wäre undenkbar. Gelangen aber Nährstoffe im Überschuss auf die Felder, überdüngen und versauern sie Böden und Gewässer. Die Folge sind Algenplagen oder Sauerstoffmangel in Flüssen und Seen, aber auch der Verlust von Lebensräumen für diejenigen Tiere und Pflanzen, die zuviel Dünger nicht vertragen. Trotz eines zwanzigprozentigen Rückgangs zwischen 1991 und 2007 liegt der Stickstoffüberschuss mit 105 Kilogramm pro Hektar landwirtschaftlicher Nutzfläche immer noch weit über dem von der Bundesregierung angestrebten Ziel von 80 Kilogramm pro Hektar. Hier müssen wirksame Maßnahmen zu einer effizienteren Nutzung von Stickstoff vor allem aus der Viehhaltung ergriffen werden.
Eine besonders ressourcenschonende und umweltverträgliche Form der Landwirtschaft ist der Ökolandbau. 5,6 Prozent der landwirtschaftlich genutzten Fläche wurden 2009 ökologisch bewirtschaftet. Damit liegt die Zielvorgabe der Bundesregierung, 20 Prozent der landwirtschaftlichen Fläche ökologisch zu bewirtschaften, noch in weiter Ferne. Dabei ist ein Markt für Bioprodukte vorhanden: Die Binnennachfrage nach ökologisch erzeugten Lebensmitteln übersteigt die einheimische Produktion. Eine attraktive Umstellungsförderung sollte dazu beitragen, dass die Nachfrage möglichst weitgehend aus eigener Produktion befriedigt werden kann.
Broschüre „Umwelt und Landwirtschaft“

Die Agentur für Erneuerbare Energien hat eine gute Erklärung zur Funktion von Biogasanlagen ausgearbeitet:

In der Vorgrube werden Gülle und andere Substrate zwischengelagert und eventuell zerkleinert, verdünnt oder gemischt. Substrate sind die feste oder flüssige Biomasse, die im Fermenter zur Biogaserzeugung eingesetzt werden.

In Biogasanlagen kommen Energiepflanzen (z.B. Mais und andere Getreide, Schilfgras), Reststoffe wie Ernterückständen (z.B. Rübenblätter), tierische Exkremente (z.B. Gülle, Mist), Nebenprodukte der Lebensmittelproduktion (z.B. Fette, Speisereste, Kartoffelschalen) oder organische Abfälle (z.B. Klärschlamm) zum Einsatz.

Der Fermenter (auch: Gärbehälter, Faulbehälter oder Bioreaktor) ist das Kernstück der Biogasanlage. Der Fermenter ist ein Behälter, in dem Biomasse unter Ausschluss von Licht und Sauerstoff von Mikroorganismen abgebaut wird. Aus den Abbauprodukten dieses Gärprozesses bilden methanogene Bakterien dann Methan und Kohlendioxid. Der Fermenter ist beheizt und verfügt über eine Durchmischungseinrichtung und eine Möglichkeit zur Entnahme des Biogases.

Das entstehende Biogas wird in der Haube direkt über dem Substrat gespeichert. Es kann direkt in ein Blockheizkraftwerk geleitet werden, wo es in einem Gasmotor zur Strom- und Wärmeerzeugung verbrannt wird. Alternativ kann das Biogas in einer Gasaufbereitungsanlage gereinigt werden. Bei dieser Biogasaufbereitung wird der Methangehalt des Biogases gesteigert, um dessen Zusammensetzung der Zusammensetzung konventionellen Erdgases anzugleichen. Dazu muss das Biogas veredelt werden, d.h. Schwefelwasserstoff, Kohlendioxid und andere Schadgase müssen werden entfernt. Aufbereitetes Biogas wird auch als „Bioerdgas“ oder Bio-Methan bezeichnet. Es kann direkt in bestehende Erdgasnetze eingespeist werden oder als Kraftstoff in Erdgasautos genutzt werden.

Ist das Substrat im Fermenter vergoren, kommt es zunächst ins Gärrestelager, um dann als Dünger genutzt zu werden. Eine zweite Stufe der Vergärung in einem weiteren Fermenter kann nachgeschaltet werden, um aus den Gärresten noch mehr Biogas zu gewinnen.

Eine übersichtliche Illustration zu den Prozessen in und um die Biogasanlage (PDF)

Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien, Januar 2011

Immer mehr Wissenschaftler und Unternehmen denken mittlerweile darüber nach, ob das klimaschädliche CO2 nicht zur Ressource werden könnte.

Kohlekraftwerke produzieren immensen CO2-Ausstoß – Foto: Rolf van Melis / Pixelio

Auf der Tagung „Neue Perspektiven für die Nutzung von CO2“, die jetzt mit Unterstützung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) in Berlin veranstaltet wurde, fanden sich rund hundert Experten zusammen, um auf dem ersten Treffen dieser Art über die verschiedenen Möglichkeiten der Verwertung von CO2 zu diskutieren. Sowohl auf chemischem als auch auf biologischem Wege kann der Schadstoff zum Wertstoff werden, wie die Vorträge zeigten. Die Auswirkungen der großtechnischen Emission von Kohlendioxid etwa durch Kohlekraftwerke ließen sich mit der Verwertung des Gases alleine aber nicht aufhalten, so die Experten.

Gerade die Energieindustrie, die bei der Stromerzeugung aus Kohle und Gas große Mengen des Treibhausgases emittiert, überlegt schon seit längerem, wie der heutige Abfall und Schadstoff zum Rohstoff werden könnte. „In Deutschland könnte die Industrie bis zu zehn Millionen Tonnen CO2 im Jahr umwandeln“, sagte Dr. Johannes Ewers, Leiter der Abteilung Neue Technologien/CCS beim Energiekonzern RWE.

Um die maximale Weiterverwertungsquote zu erreichen, müssen drei Wege kombiniert werden, da waren sich die anwesenden Experten einig. Schon heute lässt sich reines CO2 als technisches Gas einsetzen, zum Beispiel für Trockeneis. Auch in Gewächshäusern wird es benötigt, um den Pflanzen bessere Wachstumsbedingungen zu verschaffen. Oftmals wird dazu eigens Erdgas verbrannt. Kohlendioxid von Kohlekraftwerken könne hier eine nachhaltigere Alternative bieten. Eine zweite Möglichkeit sei die chemische Aufbereitung. CO2 könnte als Kohlenstofflieferant für verschiedene Produkte wie Ameisensäure oder Polycarbonate dienen. „Die Verwertung von Kohlendioxid könnte sich zu einer attraktiven Option zur nachhaltigen Verwertung unserer Kohlenstoff-Ressourcen entwickeln“, sagte Walter Leitner, Geschäftsführender Direktor des Instituts für Technische und Makromolekulare Chemie an der RWTH Aachen. Große Hoffnungen liegen zudem auf dem dritten, dem biologischen Weg. In einer Zukunftsvision nähmen genetisch optimierte Mikroorganismen Kohlendioxid auf und stellten daraus gefragte Chemikalien her.

Pflanzen sind durch die Photosynthese die erste Wahl bei der Umwandlung von Kohlendioxid in Biomasse, die wiederum in Biogas-Anlagen vergoren werden kann. Algen wiederum gelten in dieser Hinsicht als besonders effizient, und so werden sie in einer ganzen Reihe an Forschungsprojekten unter die Lupe genommen. Laurenz Thomsen, Professor für Geowissenschaften an der Jacobs University Bremen, stellte einen selbst entwickelten Bioreaktor vor, der nicht auf die konventionellen Röhren, sondern auf Folien setzt. „Der Reaktor kostet zehn bis 15 Euro pro Meter, das ist dann schon konkurrenzfähig“ sagte Thomsen. Insbesondere plädierte er für eine Nutzung natürlicher Algenbestände, zum Beispiel die regelmäßige „Ernte“ von angeschwemmten Algenbeständen. „Es wird Zeit, sich intensiv um die Nutzung der 98% Meerwasser auf der Erde zu kümmern“, so Thomsen. Einen ganz anderen Weg geht die Carbon Solutions GmbH aus Kleinmachnow nahe Berlin. In dem Start-Up wird bisher nicht verwendete Biomasse, die sonst als Kompost unter Abgabe von Kohlendioxid verrotten würde, mit der hydrothermalen Carbonisierung in Biokohle umgewandelt. „Wir haben derzeit Anfragen aus aller Welt“, sagte Geschäftsführer Volker Zwing in seinem Vortrag.

„Es ist noch viel Forschung notwendig“, bilanzierte Thomas Haas, der Direktor des Science-to-Business Center Biotechnology des Chemieunternehmens Evonik Degussa, die Veranstaltung. „Aber die CO2-Verwertung lohnt sich.“ Die Klimaproblematik lasse sich durch die stoffliche Nutzung von CO2 allerdings nicht lösen. „Das kann nur ein Aspekt unter vielen sein“, sagte Prof. Dr. Walter Trösch, der stellvertretende Leiter des Stuttgarter Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik. „Es sollte das Prinzip ‚Vermeidung vor Verwertung vor Verbringung’ gelten.“

Boris Mannhardt, Geschäftsführer der BIOCOM Projektmanagement GmbH, die die Konferenz mit Unterstützung durch die DBU ausrichtete, war zufrieden mit dem Verlauf des Treffens: „Wie wir heute gesehen haben, gibt es eine ganze Reihe von Ansätzen für die Verwertung von Kohlendioxid. Die lebhafte Diskussion, die von den rund hundert hochkarätigen Teilnehmern aus Wissenschaft und Wirtschaft hier begonnen wurde, wird weitergeführt werden.“

Der Deutsche Verband für Landschaftspflege e.V. (DVL) und der Naturschutzbund NABU haben auf erhebliche Defizite bei der Förderung von Landschaftspflegematerial im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) hingewiesen.

Biogasanlage – Foto: JuwelTop / Pixelio

Eine aktuelle Umfrage des DVL unter Umweltgutachtern ergab, dass nur in einem Drittel der Biogasanlagen tatsächlich Material von naturschutzfachlich wertvollen Flächen eingesetzt werde. Stattdessen würden sogar Ackerkulturen wie Silomais und Getreidesilage als Landschaftspflegematerial anerkannt. „Die Ergebnisse der Umfrage machen deutlich, dass die Definition des Begriffs ‚Landschaftspflegematerial‘ in den Empfehlungen zur Auslegung des EEG zu weit gefasst sind und damit ihr Ziel deutlich verfehlen“, sagte DVL-Vorsitzender Josef Göppel, MdB.

Der 2009 eingeführte Landschaftspflegebonus hatte ursprünglich zum Ziel, die Verwertung von Schnittgut aus der Pflege von naturschutzfachlich wertvollen Wiesen attraktiver zu gestalten, was sowohl dem Klimaschutz als auch der Biodiversität dienen würde. Anlagenbetreiber erhalten den Bonus in Höhe von zwei Cent pro Kilowattstunde, wenn mehr als 50 Prozent Pflanzen eingesetzt werden, die im Rahmen der „Landschaftspflege“ anfallen. Allerdings fallen unter diesen Begriff nach Aussage der zuständigen EEG-Clearingstelle auch Flächen aus Agrarumweltmaßnahmen, die zum Beispiel nur eine umweltverträgliche Gülleausbringung oder eine pfluglose Bodenbearbeitung bezwecken. Dies bedeute, dass noch nicht einmal der Verzicht auf Pflanzenschutz- und Düngemittel Voraussetzung zum Erhalt des Landschaftspflegebonus sei. „Die groteske Konsequenz dieser Definition ist, dass sogar der Anbau von Silomais im Sinne des EEG als ‚Landschaftspflege‘ bezeichnet werden kann und somit förderfähig ist“, sagte NABU-Präsident Olaf Tschimpke.

DVL und NABU fordern für den Landschaftspflegebonus einen konsequenten Ausschluss von Flächen, auf denen eine normale landwirtschaftliche Produktion im Vordergrund steht. Im Gegenzug müsse ein Biogasanlagenbetreiber bereits dann den Bonus bekommen, wenn er mehr als 30 Prozent Landschaftspflegematerial verarbeite. „Das ist als Ausgleich für die geringere Gasausbeute bei echtem Landschaftspflegematerial notwendig“, so Göppel. Hierfür seien eindeutigere Vorgaben nötig, wonach ausschließlich Material verwendet werde, welches ohne Tätigkeiten wie Aussaat, Pflügen, Düngung oder Pflanzenschutz anfalle. Hilfreich sei zudem auch eine Verbesserung des Erfahrungsaustauschs unter Umweltgutachtern, die den Ergebnissen der Umfrage zufolge selbst unzufrieden mit der aktuellen Situation seien und sich eine Klärung wünschten.

Im Münsterland startete jetzt das Projekt „Farbe ins Feld“ (FiF) mit der Aussaat von Blühstreifen in einem Energiemaisfeld.

Sonnenblumen eignen sich für Blühstreifen – (c) knipseline / Pixelio

Das Bundesamt für Naturschutz (BfN) begrüßt diese vom Fachverband Biogas e.V. organisierte Aktion und verweist zugleich auf die Notwendigkeit einer flächendeckend nachhaltigen und naturverträglichen Erzeugung von Bioenergie. Das BfN berät den Fachverband bei der Wahl von geeignetem Saatgut. „Blühstreifen aus Mischungen heimischer und gebietseigener Ackerwildkräuter stellen Lebensräume für Flora und Fauna dar, die in der heutigen Agrarlandschaft akut zurückgegangen sind“, sagte Thomas Graner, Zentralbereichsleiter des BfN während der Veranstaltung. Der zunehmende Maisanbau, u.a. für die Produktion von Biogas, sei aufgrund seiner negativen Auswirkungen auf Natur und Landschaft kritisch zu sehen. Mais biete Tieren und Pflanzen der Agrarlandschaft, insbesondere bei intensivem Anbau mit eingeschränkter Fruchtfolge, nur begrenzt Lebensraum. Da auch Grünland, davon oftmals artenreiches, in Energiemaisflächen umgewandelt wird, verschärfe sich die Gefährdung der biologischen Vielfalt weiter.

In dem Projekt Fachverbandes Biogas soll nun die Ansaat von Blühstreifen als sichtbares Zeichen zur Erhöhung der biologischen Vielfalt in der Agrarlandschaft beitragen. Blühstreifen sind in vielerlei Hinsicht positiv, denn sie bieten Tier- und Vogelarten Nahrung und Brutstätten und stellen eine Bereicherung für das Landschaftsbild dar. Die heutige Aussaat der Blühstreifen soll der Auftakt für eine deutschlandweite Verbreitung von Blühstreifen auf landwirtschaftlichen Flächen sein. „Das Projekt „Farbe ins Feld“ ist ein Schritt in die richtige Richtung zur Erhöhung der Naturverträglichkeit des Energiepflanzenanbaus“, so der BfN-Zentralbereichsleiter. „Trotzdem sind Blühstreifen für sich genommen nicht in der Lage, die negativen Auswirkungen eines großflächigen Maisanbaus aufzufangen!“. Wichtig seien, neben der Erhaltung von mindestens drei-gliedrigen Fruchtfolgen bei Beschränkung des Anteils einzelner Fruchtfolgeglieder und der Verringerung des Dünger- und Pestizideinsatzes auch effektivere Regelungen zur Erhaltung von artenreichem Dauergrünland sowie Mindestanteile an Strukturelementen, die je nach Landschaftsraum auch Hecken, Säume oder Feldgehölze umfassen müssten. Speziell beim Anbau von Energiepflanzen sollten außerdem an das Brutverhalten angepasste Erntetermine eingehalten sowie die Verwendung weiterer Kulturarten unterstützt und gefördert werden „Aus Sicht des BfN ist erforderlich, dass ein Mindestanteil der Landwirtschaftsfläche mit naturschutzfachlichem Vorrang bewirtschaftet wird“, forderte Graner. Die Gemeinsame Agrarpolitik soll nach Ansicht des BfN in der anstehenden Agrarreform die richtigen Rahmenbedingungen für eine naturverträgliche Landbewirtschaftung auf der Gesamtfläche schaffen, um Naturschutzziele auch in intensiv genutzten Biomasseregionen zu erreichen.

Als Bioenergie bezeichnet man Energie, die aus Biomasse gewonnen wird. Dabei werden verschiedene Energieformen wie Wärme, elektrische Energie oder auch Kraftstoff für Verbrennungsmotoren eingeschlossen. Meist wird auch Biomasse, in der die Energie chemisch gespeichert ist, als Bioenergie bezeichnet. Bisher hat Holz als Festbrennstoff die größte Bedeutung, aber auch landwirtschaftliche Produkte (Agrarrohstoffe) und organische Reststoffe aus unterschiedlichen Bereichen spielen eine zunehmende Rolle.

Derzeit findet weltweit ein starker Ausbau der Erzeugung von Bioenergie statt. Wichtige Gründe sind die steigende Preistendenz für fossile Energieträger und deren abnehmende Verfügbarkeit, die hohe Abhängigkeit durch die einseitige Verteilung von Ressourcen wie Öl und Gas, sowie Bemühungen zur Senkung der Treibhausgasemissionen. In Deutschland wird dieser Ausbau vom Gesetzgeber vor allem durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) gefördert.

Einzelne Bioenergien stehen in der Kritik, da ihre Erzeugung eine Flächenkonkurrenz zur Nahrungsmittelerzeugung darstellen kann oder weil ihr ökologischer und ökonomischer Nutzen begrenzt ist. Da die Bereitstellung und Nutzung der verschiedenen Bioenergien sehr unterschiedlich stattfindet, ist eine Bewertung im Einzelfall notwendig.

Quelle: Wikipedia

Die Einspeisung von Biogas ins Erdgasnetz wird als attraktive Option der energetischen Nutzung von Biomasse diskutiert.

Biogasanlage – (c) JuwelTop / Pixelio

Wie hoch das Klimaschutzpotenzial der Biogaseinspeisung in Deutschland tatsächlich ist und wie technische, rechtliche und ökonomische Hemmnisse bei der Erzeugung, Aufbereitung, Einspeisung und Verteilung von Biogas über das Erdgasnetz abzubauen sind, zeigt der Abschlussbericht des vom BMBF geförderten Verbundprojekts “Biogaseinspeisung”.

Bei entsprechender Aufbereitung lässt sich Biogas in das vorhandene Erdgasnetz einspeisen. Das zu Biomethan veredelte Gas kann ohne Bedenken in allen Erdgasanwendungen eingesetzt werden, beispielsweise in stationären Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen, an Tankstellen als Kraftstoff oder in häuslichen Anwendungen. Dies entkoppelt das Biomasseangebot von der Energienachfrage und hilft, einen deutlich größeren Anteil des Biomassepotenzials klimaschonend zu erschließen.

Um das Klimaschutzpotenzial der Einspeisung von Biogas ins Erdgasnetz realitätsnah zu evaluieren und Maßnahmen zu dessen Aktivierung abzuleiten, wurde im Rahmen eines BMBF-Verbundprojekts eine georeferenzierte Datenbank (GIS) entwickelt. Anhand dieser GIS-Applikation lassen sich erstmals Treihausgasemissionen (THG), die real verfügbaren Biomassepotenziale und die Kosten für deren Erschließung anlagenbezogen bilanzieren. Zudem sind Aussagen zum THG-Minderungspotenzial, zum Biogaspotenzial sowie zum nötigen Investitionsbedarf für ganze Regionen sowie Szenariorechnungen zur Entwicklung einer langfristigen Biomethan-Strategie ableitbar.

Für Deutschland beziffern die Autoren der Studie, ausgehend von einem theoretischen Biogaseinspeisepotenzial von 2,1 Mrd. m³ im Jahr 2020, das jährliche Treibhausgasminderungspotenzial – abhängig von der Nutzungsroute – auf 4 und 15 Mio. t CO2-Äquivalent. Gelingt es, das Potenzial von Wirtschaftsdünger als Substrat für Biogasanlagen zu erschließen, wozu die Autoren raten, steigt die erzeugbare Menge Biogas im Jahr 2020 auf 3,9 Mrd. m³ und das Klimaschutzpotenzial auf Werte zwischen 6 und 17 Mio. t CO2-Äquivalente.

Die Autoren kommen zudem zu dem Ergebnis, dass infrastrukturelle Hemmnisse bei der Erschließung des deutschlandweiten Biogaspotenzials nach heutigem Kenntnisstand nicht existieren, bzw. durch sorgfältige und detaillierte Planung grundsätzlich zu überwinden sind.

Abschlussbericht Biogas

Eine nachhaltige Alternative, die Abhängigkeit von knapper werdendem Erdöl und gleichzeitig den Ausstoß von Kohlenstoffdioxid zu verringern, ist die Nutzung erneuerbarer Energien.

Leicht vergärbare Großmarktabfälle wie Salat, Obst und Gemüse sollen mit einem neuen Verfahren Biomethan als Kraftstoff liefern – (c) IGB Fraunhofer

Neben Wasser, Wind und Sonne spielt die Nutzung pflanzlicher Biomasse zur Gewinnung von Bioenergie – Strom, Wärme oder Kraftstoffen – eine herausragende Rolle. Aufgrund seiner Nettoenergieausbeute ist dabei Biogas der wichtigste Bioenergieträger. Biogas, eine Mischung aus Methan und Kohlenstoffdioxid, entsteht bei der anaeroben Vergärung organischer Masse. In Verbindung mit der Kraft-Wärme-Kopplung in einem Blockheizkraftwerk gilt die Biogasgewinnung als Technik mit sehr hohem CO2-Vermeidungspotenzial.

Dennoch wird das Potenzial von Biomasse zur Erzeugung von Biogas mit dem energetisch nutzbaren Methangas bislang kaum für mobile Anwendungen in Fahrzeugen ausgeschöpft. Dies will das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart in einem Verbundforschungsvorhaben mit Partnern aus Forschung, Energiewirtschaft, Automobil- und Anlagenbau nun ändern. Das Konsortium hat sich zum Ziel gesetzt, leicht vergärbare, nasse Biomasse – insbesondere kostengünstig anfallende Bioabfälle und Algenrestbiomasse – unter maximaler Energiegewinnung vollständig zu verwerten. “Zentrales Produkt ist regeneratives Methan, das regional erzeugt und genutzt wird”, erklärt Professor Walter Trösch, Stellvertretender Institutsleiter und Leiter der Abteilung Umweltbiotechnologie und Bioverfahrenstechnik des Fraunhofer IGB. “Biomethan kann wie Erdgas – dessen Hauptbestandteil ja nichts anderes als Methan ist – über das bestehende Netz transportiert werden. Oder, wie in unserem Demonstrationsprojekt CNG-Fahrzeuge (Compressed Natural Gas) antreiben.”

Das Hauptaugenmerk der Forscher liegt auf der Verwertung nasser Abfall-Biomasse, die sich schnell und leicht vergären lässt und keine Konkurrenz zur Produktion von Nahrungsmitteln darstellt: Abfallstoffe aus der Lebensmittelindustrie mit einem sehr hohen Wasseranteil beispielsweise. Ebenso Küchenabfälle aus Haushalten, Großküchen in Kantinen und Mensen oder Großmarktabfälle, die heute meist in Kompostierungsanlagen landen, wobei die enthaltene Energie als Wärme verloren geht. Aufgrund ihres geringen Gehalts an Lignin und Lignocellulose – den holzigen Anteilen, die ohne Luftsauerstoff nur schwer abzubauen sind – sind gerade diese Abfälle optimal zur Vergärung geeignet. Nach dem Hochlastvergärungsverfahren, das vor Jahren am Fraunhofer IGB entwickelt wurde und für Klärschlamm mehrfach technisch realisiert wurde, werden die Feststoffe dieser Biomüllfraktionen in nur wenigen Tagen nahezu vollständig zu Biogas umgesetzt.

Doch auch diese Bioabfälle unterscheiden sich in Wasser- und Feststoffgehalt. “Damit eine Vergärungsanlage möglichst effektiv verschiedene Substrate zu Biogas umwandeln kann, muss die Prozesstechnik für die jeweiligen Substrate spezifisch angepasst werden”, so Trösch. “Hier setzt das ETAMAX-Vorhaben an: Wir wollen eine flexible Multisubstrat-Hochlastvergärungsanlage mit unterschiedlichen Vorvergärungsmodulen für die jeweils unterschiedlichen Abfälle realisieren. Erst dann werden die Zwischenprodukte ähnlicher Zusammensetzung, vorwiegend organische Säuren, in einem Zentralreaktor als zweiter Stufe mit maximalem Wirkungsgrad – symbolisiert durch den griechischen Buchstaben Eta – zu Methan umgesetzt.”

Biomasse, vor allem Abfall-Biomasse, ist keine unerschöpfliche Ressource. Zusätzliche nasse, lignocellulosearme Biomasse für die Multisubstrat-Hochlastvergärung will das Fraunhofer IGB in Form von Algenrestbiomasse beisteuern. Die Gewinnung von Energie mit Algenbiomasse ist dank einer am Fraunhofer IGB entwickelten Photobioreaktor-Plattform heute schon sehr effizient möglich. In den Reaktoren wachsen Algen nur mit Sonnenlicht als Energie- und Kohlenstoffdioxid als Kohlenstoffquelle sowie anorganischem Stickstoff und Phosphat zu hohen Zelldichten heran.

ETAMAX will den Kohlenstoffkreislauf schließen, indem das Kohlenstoffdioxid, das bei der Vergärung als Koprodukt und bei der Verbrennung von Biogas entsteht, als Kohlenstoffdioxidquelle für die Algenkultivierung genutzt wird. Hier gilt es, robuste Algen zu finden, die mit diesem Rauchgas und zudem in Mitteleuropa jahreszeitlich schwankenden Licht- und Temperaturverhältnissen schnell wachsen.

Bei jeder Vergärung fallen zu einem geringen Anteil Gärreststoffe an, die nicht weiter anaerob abgebaut werden können. Für eine vollständige Verwertung auch dieser Gärrückstände untersucht das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gemeinsam mit dem Schweizer Paul Scherrer Institut, zwei der Forschungspartner im Verbund, die katalysatorgestützte hydrothermale Vergasung bei hohem Druck und hoher Temperatur. Hierbei entstehen die gleichen Produkte wie bei der Vergärung: Kohlenstoffdioxid und Methan.

“Das anspruchvollste Ziel ist die Schließung der Stoffkreisläufe”, so Trösch weiter. “Kohlenstoffdioxid können wir quasi vollständig im Kreislauf führen, indem die Algen das bei der Verbrennung entstandene CO2 wieder fixieren. Sowohl bei der Vergärung als auch bei der Vergasung fällt Wasser an, in dem Stickstoff und Phosphor als Nährstoffe enthalten sind. Auch dieses Wasser wollen wir für die Algenkultivierung nutzen”.

In einer Demonstrationsanlage auf dem Gelände des EnBW-Heizkraftwerks in Stuttgart Gaisburg werden die Prozesse im technischen Maßstab realisiert und erprobt. In einer zukünftigen Großanlage könnten aus den kommunalen Bioabfällen der Stadt Stuttgart 300.000 Kubikmeter Methangas pro Jahr erzeugt werden. Als Fahrzeugkraftstoff aufgereinigt, kann dies für eine kleine Flotte von Müllfahrzeugen mit Erdgasantrieb genutzt werden. Davon profitiert sogar die Luftqualität. Über die Schließung des Kohlenstoffkreislaufes hinaus wird so gemeinsam mit der EnBW Energie Baden-Württemberg AG die Optimierung der Biogaskraftstoffqualität als auch mit der Daimler AG die mobile Anwendung für Fahrzeuge vorangetrieben.

Das Projekt wird seit Juni 2009 für eine Dauer von 5 Jahren mit insgesamt 6 Mio. Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb des Programms “BioEnergie 2021″ gefördert. Neben dem Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, Stuttgart, sind als Forschungspartner das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV, Freising, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Schweizer Paul Scherrer Institut PSI, als Partner aus der Wirtschaft die Firmen Daimler AG, EnBW Energie Baden-Württemberg AG, FairEnergie GmbH, Netzsch Mohnopumpen GmbH, Stulz Wasser- und Prozesstechnik GmbH, Subitec GmbH sowie die Stadt Stuttgart am Verbundforschungsvorhaben “Mehr Biogas aus lignocellulosearmen Abfall- und Mikroalgenreststoffen durch kombinierte Bio-/ Hydrothermalvergasung” beteiligt.