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Bei Eckhard Dinjus im Institut für Technische Chemie des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) geben sich die Besucher aus dem In- und Ausland die Klinke in die Hand. Der 66-jährige Chemiker hat das bioliq-Verfahren entwickelt, das wegen seines dezentral-zentralen Ansatzes das Zeug zum Exportschlager haben könnte und schon Jahre vor Inbetriebnahme der Pilotlinie Begehrlichkeiten im Badischen ebenso wie im fernen China weckt.
Der bioliq-Ansatz ist grundsätzlich nicht neu, wohl aber die Umsetzung. Biomasse als einziger erneuerbarer Kohlenstoffträger ist zur Wärme- und Stromgewinnung zu schade. Vielmehr muss nach Dinjus’ Überzeugung Biomasse über energiereiche Zwischenprodukte zu hochwertigen Energieträgern – sprich Designerkraftstoffen – und chemischen Grundstoffen wirtschaftlich verarbeitet werden. Zudem geht bioliq jeglicher Nutzungskonkurrenz aus dem Weg, indem es „So-da-Reststoffe“ aus der Land- und Forstwirtschaft, vorrangig Stroh und Holzreste, einsetzt.
Für China, zitiert Dinjus den Wissenschaftsminister, wäre bioliq die „beste friedenserhaltende Maßnahme“. Denn dort werden Jahr für Jahr rund 700 Millionen Tonnen Stroh (umgerechnet 120 Millionen Tonnen Krafstoff) auf dem Acker verbrannt und stellen ein beträchtliches Umweltproblem dar. Starkes Interesse am Karlsruher Verfahren gibt es auch in Südostasien, Südafrika und Südamerika.
Bioliq ist ein dreistufiges Verfahren, das aus Schnellpyrolyse, Flugstromvergasung und Synthesekraftstofferzeugung besteht. Der Charme von bioliq liegt in seinem ersten Schritt begründet, der Schnellpyrolyse, die dezentral durchgeführt werden kann und das logistische Problem der voluminösen, aber energiearmen Biomasse elegant löst. Damit lässt sich die Biomasse nicht nur energetisch verdichten, sondern man erhält ein transportfähiges Zwischenprodukt. Diese dezentrale Lösung ergab sich schon in einem frühen Stadium der Entwicklung, denn bei der Frage nach der großtechnischen Machbarkeit dürfen Transportkosten kaum ins Gewicht fallen und da wären bei einer zentralen Lösung schnell 20 Millionen Tonnen Stroh angefallen.
Zusammen mit der Lurgi AG aus Frankfurt wurde inzwischen die vom Landwirtschaftsministerium geförderte Flash-Pyrolyse-Pilotanlage am Karlsruher Forschungszentrum aufgebaut, im Sommer 2007 in Betrieb genommen und seither optimiert. Sie ist auf einen Biomasse-Durchsatz von 500 Kilogramm pro Stunde ausgelegt. Mit dieser Pyrolyse lässt sich fast jede Art von Biomasse verflüssigen, „fast alles, was es auf der Welt gibt“, haben Dinjus und Mitarbeiter im Labor bei einem Umsatz von 20 Kilogramm pro Stunde getestet: Bambus, Soja, Palmwedel, Baumwollreste.
Weitgehend unerforscht ist noch das Zwischenprodukt Pyrolyse-Öl. Aus diesem Gemisch ließen sich womöglich weitere Wertstoffe gewinnen, die getrennt nutzbar wären. Denkbar wäre nach Dinjus’ Worten, das Öl für die Kraftstoffproduktion und Koks anderweitig zu nutzen. Hier sieht der bioliq-Erfinder noch ein „breites Feld der Entwicklung“.
Die zerkleinerte Biomasse wird in einem Doppelschnecken-Reaktor mit heißem Sand (noch besser wären wegen des fehlenden Abriebs Stahlkügelchen) auf 500° C aufgeheizt. Unter Luftabschluss reagiert sie in Sekunden zu Gasen und Koks. Der größte Teil des Gases kondensiert nach seiner Abkühlung zu Flüssigkeiten, in die der gebildete Koks eingemischt wird. Damit steht ein energiereiches und technisch gut handhabbares Gemisch zur Verfügung, das auf Wasser, Schiene oder Straße gut transportierbar ist und ohne großen Energieaufwand in die nächste Verfahrensstufe eingebracht werden kann.
Planspiele zur dezentralen Pyrolyse wurden schon durchgeführt. In Baden-Württemberg wären beispielsweise drei bis vier Schnellpyrolyse-Anlagen nötig. Interessiert an dieser Reststoff-Umwandlung sind zum Beipiel auch Winzergenossenschaften, die ihren Rebschnitt nicht im Weinberg lassen können. In einem 25 Kilometer großen Radius um Obrigheim, berichtet Dinjus, fielen 200.000 bis 250.000 Tonnen Rebschnitt im Jahr an. 20 solcher dezentralen Anlagen wären nach Berechnungen von Dinjus nötig, um eine Kraftstoffproduktion im großtechnischen Maßstab zu ermöglichen.
Dieses energiereiche Gemisch gelangt in einen großen Flugstromvergaser, der 2011 ebenfalls von der Firma Lurgi auf dem Gelände des Karlsruher Forschungszentrum errichtet werden soll. Der Vergaser basiert auf einer am DDR-Brennstoffinstitut für qualitativ schlechte Braunkohle entwickelten Technik und löst das Ascheproblem durch einen Kühlschirm. Bei hohem Druck und hohen Temperaturen schmilzt die Asche, schlägt sich auf den Kühlschirm nieder, die heiße Schlacke läuft ab, während die kalte Schlacke auf dem Kühlschirm vor Korrosion schützt. Das heißt: alle Produkte aus der Pyrolyse bis auf die nicht kondensierbaren Gase, die zum Aufheizen des Prozesses genutzt werden, können direkt im Vergaser verarbeitet werden.
Da eine herkömmliche Gasreinigung bei tiefen Temperaturen abläuft, wurde am KIT-Institut für thermische Abfallbehandlung ein neues Verfahren zur Heißgasreinigung entwickelt. Damit befindet sich das Gas auf dem für die Synthese nötigen Druck- und Temperaturniveau.

Literatur/Quellen:
International Energy Agency (ed.): Sustainable Production of
SECOND -Generation Biofuels. Potential and perspectives in major economies
and developing countries, Paris 2010.
A. Wille: Biokraftstoffe – eine langfristige Energiequelle, in: Chemie Ingenieur Technik 2007, 79, N0. 5., S. 613-616
S. Fürnsinn/H. Hofbauer: Snythetische Kraftstoffe aus Biomasse: Technik, Entwicklungen, Perspektiven, in: Chemie Ingenieur Technik, 2007, 79, Nr. 5, S. 579-590
H. Schöne/M. Rüsch gen. Klaas: Biogene Kraftstoffe – Potentiale und Grenzen, in: Chemie Ingenieur Technik, 2009, 81, Nor. 7, S. 901-908.
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