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Stroh wird zu Biokraftstoff

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Von: Pamela Dörhöfer

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Aus dem Stroh, mit dem ein als Alien verkleides Kind kurz vor Halloween spielt, könnte ein neues Verfahren Biokraftstoff herstellen.
Aus dem Stroh, mit dem ein als Alien verkleides Kind kurz vor Halloween spielt, könnte ein neues Verfahren Biokraftstoff herstellen. © dpa

Ein noch junges Verfahren löst den Zucker mit Enzymen aus dem Halm und wandelt ihn in Ethanol um

Im Märchen kann Rumpelstilzchen Stroh zu Gold spinnen. Moderne Biologie verwandelt Stroh zwar nicht in schillerndes Edelmetall, aber doch in etwas, das heute nahezu ebenso begehrt und kostbar ist: in Treibstoff. Klimaschonend, nachhaltig und energiesparend soll das neue Verfahren sein – und noch dazu frei von ethischen Konflikten, denn es werden dafür nicht die essbaren Bestandteile der Pflanzen verwertet. Bei herkömmlichen Biokraftstoffen verhält sich das anders, sie werden aus Raps, Mais oder Getreide und somit aus potenziellen Lebensmitteln hergestellt; ein Grund, warum ihnen viele Menschen mit Skepsis begegnen.

Seit Juli 2012 produziert das Schweizer Chemieunternehmen Clariant nun in einer Demonstrationsanlage im bayerischen Straubing einen Biokraftstoff zweiter Generation; das Projekt wird von der bayerischen Landesregierung und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Das so genannte „sunliquid-Verfahren“ wandelt den schwer zugänglichen Zucker aus Stroh in Ethanol um.

Dafür können die regional typischen Pflanzenreste genutzt werden: Weizenstroh in Europa, Maisstroh in Nordamerika oder Zuckerrohrbagasse in Südamerika: „Es sind Rohstoffe, die in großer Menge verfügbar sind, die nicht als Nahrungsmittel benötigt werden und keine zusätzlichen Flächen verbrauchen“, sagt Markus Rarbach, Leiter der Abteilung Biokraftstoffe und Derivate bei Clariant. Bislang würde Stroh als Ressource jedoch nur „unzureichend genutzt“: „Noch vor Jahrzehnten hat man bei uns Weizenfelder im Herbst abgebrannt.“ In der Europäischen Union würde die anfallende Menge von jährlich rund 240 Millionen Tonnen Stroh reichen, um „25 bis 30 Prozent“ des Benzinbedarfs zu decken, erklärt er – „allein aus dem Überschuss, der nicht zum Erhalt der Bodenqualität auf dem Feld verbleiben muss“.

In Stroh ist noch viel Zucker enthalten, der Ausgangsstoff, um daraus Ethanol zu gewinnen. Weltweit bemühen sich Forscher und Industrie deshalb, diesen Rohstoff nutzbar zu machen; auch in den USA wird intensiv daran gearbeitet. Das Problem bestand bisher vor allem darin, den Zucker aus dem vergleichsweise harten Halm herauszulösen. Während das Getreidekorn vor allem aus Stärke, einer leicht abbaubaren Zuckerart, besteht, ist der Zucker im Stroh fest in der faserigen Gerüststruktur gebunden; auf diese Weise macht die Natur den Stamm der Pflanze robuster als die Frucht.

Enzyme lösen Zucker aus Stroh

Das neue Verfahren arbeitet mit speziellen Enzymen, die aus Mikroorganismen produziert werden, um den im Halm gebundenen Zucker zu gewinnen, erklärt Rarbach: „Das sind ähnliche Enzyme, wie sie im Wald vorkommen, etwa in einem verrottenden Stück Holz.“ Dafür werden die Pflanzenreste zunächst zerkleinert und in ihre drei Hauptbestandteile Zellulose, Hemizellulose und Lignin zerlegt. Die Enzyme lösen alle im Stroh vorhandenen Zuckerarten heraus, das zurückbleibende unlösliche Lignin wird als Brennstoff für die im Prozess benötigte Energie genutzt.

Durch Fermentation werden im nächsten Schritt die Zucker vergoren und in Ethanol umgewandelt; man kann sich das ähnlich wie in einer Brauerei vorstellen, wo die Hefe diese Rolle übernimmt. Das Ethanol, das in dieser Phase noch in Wasser gelöst ist, wird anschließend mit Hilfe von Adsorbern, schwammartigen Strukturen, zu reinem Ethanol aufgereinigt – so, wie es für Kraftstoffe benötigt wird.

Bislang können in der Straubinger Demonstrationsanlage, dem „Prototyp“, bis zu 1000 Tonnen Bioethanol im Jahr hergestellt werden. Kommerzielle Anlagen könnten später einmal 50 000- bis 150 000 Tonnen Kraftstoff produzieren. Das Interesse sei groß, sagt Rarbach. Welche Unternehmen die neue Technologie umsetzen wollen und wo eine solche große Anlage stehen könnte, ist allerdings noch offen.

Clariant jedenfalls sieht das „sunliquid-Verfahren“ als „Durchbruch“ auf dem Weg zu einem umweltfreundlichen Kraftstoff an: Die Treibhausgas-Emissionen würden im Vergleich zu fossilen Kraftstoffen um nahezu 100 Prozent reduziert, sagt Rarbach. Auch werde für die Herstellung von Ethanol keine zusätzliche fossile Energie benötigt, alles stamme aus Lignin, der als Reststoff anfalle.

Zudem würden durch die speziell auf den jeweiligen Rohstoff abgestimmten Enzyme hohe Zuckerausbeuten erzielt: So könne man mit dem Stroh, das auf einem 100 mal 100 Meter großen Weizenfeld gewachsen ist, eine Tonne Ethanol herstellen: „Das reicht, um etwa 15000 Kilometer zu fahren.“ Biokraftstoff aus Stroh – „das löst wichtige Probleme“, ist Rarbach überzeugt. So ließe sich damit etwa die Abhängigkeit von fossilen Kraftstoffen und von den erdölexportierenden Ländern verringern. Außerdem entstünden „grüne“ Arbeitsplätze, Landwirten werde ein zusätzliches Einkommen beschert.

Greenpeace ist kritisch

Auch beim Bundesumweltministerium lobt man die Entwicklung, „da im Fall von Stroh noch ungenutzte Mengen vorliegen und somit keine bestehende landwirtschaftliche Produktion verdrängt wird“. Allerdings verweist Sprecher Nikolai Fichtner auch auf die Notwendigkeit einer „nachhaltigen Produktion“ und darauf, dass es „zur Erhaltung des Humusgehaltes im Boden“ erforderlich sein könne, „dass ein bestimmter Anteil des Strohs auf dem Acker verbleibt“.

Das ist auch der Einwand, den „Greenpeace“ vorbringt; insgesamt steht die Organisation dem Verfahren eher kritisch gegenüber: Stroh werde in gehäckselter Form in die Böden eingearbeitet, wo es die Humusbilanz verbessere. Werde nun das Stroh abtransportiert, verschlechtere sich diese Zusammensetzung und damit die Bodenfruchtbarkeit, sagt Martin Hofstetter, Agrarexperte bei „Greenpeace“. Denn im Stroh seien Nährstoffe enthalten, die durch die Verarbeitung verloren gingen. Außerdem verringere sich der Anteil des im Boden fixierten Kohlenstoffs, was nachteilig für das Klima sei.

Bei „Clariant“ hat man dazu naturgemäß eine andere Sichtweise: Mehrere Langzeitstudien hätten den Einfluss von Strohabfuhr auf die Bodenqualität über lange Zeiträume untersucht, erklärt Markus Rarbach: „Dabei konnte über große Zeiträume nachgewiesen werden, dass – abhängig von regionalen Bedingungen wie Bodenbeschaffenheit, Klima, Bewirtschaftung – bis zu 60 Prozent des Strohs vom Feld gefahren werden können, ohne die Bodenqualität und Humusbildung zu gefährden.“ Zudem bemühe man sich, die Nährstoffe aus dem Stroh, die im Prozess als Nebenprodukte anfallen, wieder in den Kreislauf einzubringen.

„Greenpeace“ hat noch weitere Kritikpunkte: Die Verarbeitung schätzt Martin Hofstetter als „energieintensiv“ ein – bei „Clariant“ heißt es hingegen, der Prozess sei „energieautark“ –, zudem sei es teuer und durch den Verkehr belastend, das Stroh zu einer Anlage zu transportieren. Und um später in der Praxis die nötigen Mengen an Biosprit herzustellen, bräuchte man sehr große Mengen an Stroh. Nach Schätzungen von „Clariant“ würde eine kommerzielle Anlage im Jahr rund 250 000 Tonnen Stroh aus einem Radius von etwa 50 Kilometern benötigen.

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