Benzin und Diesel statt aus fossilen Rohstoffen aus Pflanzenöl herzustellen, bringt teilweise ökologische Nachteile mit sich. Denn der Anbau von Energiepflanzen konkurriert stark mit der Produktion von Nahrungsmitteln und wandelt das Ackerland mancherorts in monokulturelle Agrarflächen.
Prof. Dr. Anika Sievers und Prof. Dr. Thomas Willner von der Fakultät Life Sciences der HAW Hamburg schlagen deshalb einen anderen Weg ein: In ihrem Labor für Kraftstoffanalytik und Hochdruck verwandeln sie verbrauchte Öle und Fette, aber auch andere Abfälle wie zum Beispiel Plastikmüll in hochwertige Treibstoffe, die industriellem Diesel aus Rohöl in Sachen Qualität in nichts nachstehen sollen.
Rohstoff aus der nahegelegenen Mensa
Die Altöle und -fette für die Experimente gibt es gratis: in der Mensa am Campus Life Sciences in Hamburg-Bergedorf. „Wir ermuntern unsere Studierenden, ganz viele Pommes zu essen, damit wir genug von diesem Rohstoff bekommen“, sagt Sievers augenzwinkernd. In Fässern rollen die beiden Verfahrenstechniker die Abfallstoffe in ihr nahegelegenes Labor.
Die Altöle und Altfette werden dort nur grob gereinigt und dann in einen Reaktor gefüllt. Darin werden sie bei vergleichsweise moderaten 370 °C in kleinere Moleküle zerlegt, „gecrackt“. Übrig bleiben ein Destillat sowie einige Feststoffe.
Dem Destillat wird im nächsten Verfahrensschritt Wasserstoff zugeführt; es wird damit hydriert. Das Endprodukt ist dann ein Diesel, der von Natur aus frei von Schwefel und Stickstoff ist, da er aus pflanzlichen Bestandteilen erzeugt wurde. Auch Benzin und Kerosin lassen sich daraus herstellen.
Vorteile des Biotreibstoff-Verfahrens
Das Verfahren liefert somit eine neue Biokraftstoffgeneration, die voll kompatibel mit konventionellem Benzin, Diesel oder Kerosin ist. Die Vorteile liegen darin, dass es vergleichsweise robust, energiesparend und preisgünstig ist. Zudem eignet es sich für viele verschiedene Rohstoffe.
Der in Hamburg entwickelte Biokraftstoff soll außerdem den der ersten Generation übertreffen. Dazu gehören etwa Biodiesel aus Pflanzenölen oder Bioethanol aus Zucker oder Stärke. Das Besondere: Der Wasserstoff für die Hydrierung des Destillats stammt ebenfalls von der HAW Hamburg. Er wird am Energie-Campus des Competence Center für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz (CC4E) durch Elektrolyse erzeugt.
Potenzial für die Marktreife
Die Arbeit von Sievers, Willner und den Kollegen vom CC4E wird innerhalb des Projekts X-Energy gefördert, als Teilprojekt READi-PtL. Ziel von X-Energy ist es, die Entwicklung von Technologien anzuregen, mit denen sich Strom aus Wind und Sonne in anderen Energieträgern speichern lässt.
„Im Rahmen der X-Energy-Förderung des BMBF erhalten wir die Chance, unser bestehendes Verfahren gemeinsam mit der Firma Nexxoil auf den Maßstab einer Pilotanlage hoch zu skalieren, um das Bioöl für die Marktreife vorzubereiten“, sagt Willner.
Erneuerbaren Strom in Treibstoffen speichern
Das Projekt READi-PtL verfolgt neben der CO2-Einsparung das Ziel, die Sektoren Strom und Mobilität miteinander zu koppeln, indem erneuerbar erzeugter Strom über den Wasserstoff in flüssigen Treibstoffen gespeichert wird. Das sei unumgänglich, sagt Willner, denn der Strommix enthalte aktuell sehr viel Braun- und Steinkohle. „Wir hätten gar nicht genug erneuerbaren Strom, um ganz Deutschland im Automobilbereich zu elektrifizieren. Deshalb müssen wir andere Flüssigkraftstoffe nutzen, auch um die bestehenden Reichweiten von Lkw und Flugzeugen erhalten zu können.“
Seine Kollegin Sievers sieht aktuell noch technische Herausforderungen, denn im Jahr 2050 soll der Strom in Deutschland gemäß dem Ziel der Bundesregierung zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energien stammen. Doch das Angebot an Sonnen- und Windenergie schwankt. Und damit könnte auch das Stromangebot für den Betrieb von Elektrolyse-Anlagen zur Wasserstoffproduktion schwanken.
„Eine unserer Herausforderungen ist es nun, wie wir es schaffen, dass der Elektrolyseur vom Jahr 2050 an trotz der Schwankungen dauerhaft unseren Wasserstoff bereitstellt“, sagt Sievers. Letztlich könnte ebenfalls das Wasserstoffangebot schwanken. „Deshalb müssen wir auch erforschen, wie schnell unsere Anlagen gestartet und heruntergefahren werden können und wie unsere Anlagen mit einem fluktuierenden Wasserstoffangebot umgehen. Hier müssen wir die entsprechenden Daten liefern.“
Die Studierenden und die beiden Professoren werden in den kommenden Jahren die Veränderung der Kraftstoffprodukte hautnah miterleben; und natürlich den Einsatz ihrer READi-PtL-Anlage. Vielleicht wird der Stromgenerator des Imbissstands beim nächsten Campusfest bereits mit Bioöl aus dem neuen Verfahren betrieben.
