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Bambus könnte günstige, CO₂-arme Kraftstoffe liefern
Bambus könnte zum Rohstoff für klimafreundlichen Dieselkraftstoff werden. Im Labor gelang es Forschern, 35,6 Prozent der eingesetzten Trockenmasse in ein ölartiges Zwischenprodukt umzuwandeln. Modellrechnungen lassen zudem niedrige Produktionskosten und eine deutlich bessere Klimabilanz als bei Erdöldiesel erwarten. Ob sich diese Vorteile auch in großen Anlagen erreichen lassen, ist allerdings noch offen.
Worcester (U.S.A.). Im Schwerlastverkehr, in der Schifffahrt und beim Fliegen bleiben energiereiche flüssige Kraftstoffe vorerst wichtig, weil elektrische Antriebe nicht überall praktikabel sind. Eine mögliche Alternative zum Erdöl sind aus Pflanzen hergestellte Kohlenwasserstoffe, die sich nach entsprechender Aufbereitung wie herkömmliche Kraftstoffe nutzen lassen.
Wie klimafreundlich solche Biokraftstoffe tatsächlich sind, hängt allerdings nicht nur vom Rohstoff ab. Auch Anbauflächen, Verarbeitung und die dabei verbrauchte Energie beeinflussen die Klimabilanz pflanzlicher Treibstoffe. Deshalb suchen Forscher nach ertragreichen Pflanzen, die sich mit möglichst geringem Aufwand in flüssigen Kraftstoff umwandeln lassen.
Forscher des Worcester Polytechnic Institute (WPI) um Prof. Michael T. Timko haben nun die Bambusart Phyllostachys nuda als Ausgangsstoff untersucht. Sie nutzten die hydrothermale Verflüssigung, bei der Biomasse unter hohem Druck in heißem Wasser zerlegt wird. Dabei entsteht zunächst sogenanntes Bio-Rohöl, das für die Verwendung als Dieselkraftstoff noch weiter aufbereitet werden muss.
Die Wissenschaftler behandelten die Bambusproben in einem kleinen Laborreaktor bei Temperaturen zwischen 300 und 350 Grad Celsius und unterschiedlich langen Reaktionszeiten. Bei 300 Grad und zehn Minuten erreichten sie die größte Ausbeute. Ohne zusätzlichen Katalysator für diesen Verflüssigungsschritt gingen 35,6 Prozent der trockenen Bambusmasse in das Bio-Rohöl über, das zugleich 53,1 Prozent des ursprünglich enthaltenen Kohlenstoffs aufnahm.
Ein möglicher Vorteil des Bambus ist sein geringer Ascheanteil von weniger als einem Prozent. Bei anderen Pflanzenresten können mineralische Bestandteile die Verarbeitung erschweren und die Ausbeute an nutzbarem Bio-Rohöl beeinträchtigen. Nach Einschätzung der Studienautoren trägt der geringe Aschegehalt zu den günstigen Ergebnissen bei, auch wenn die einzelnen chemischen Wirkungen nicht vollständig geklärt sind.
„Unsere Studie legt nahe, dass Bambus bei den Treibstoffen der Zukunft eine Rolle spielen kann“, sagt Prof. Michael T. Timko.
Anschließend übertrugen die Forscher ihre Labormessungen in ein Wirtschaftsmodell für eine ausgereifte Bioraffinerie mit 10.000 Tonnen trockener Bambusmasse pro Tag. Demnach könnte der fertige Kraftstoff für 2,75 US-Dollar je Benzingallonen-Äquivalent kostendeckend produziert werden. Diese Einheit beschreibt eine vergleichbare Energiemenge, nicht die Herstellung von Benzin. Der Wert gilt ab Werk und darf deshalb nur mit Großhandelspreisen verglichen werden.
Bei einer kleineren Modellanlage mit 1.000 Tonnen Tageskapazität steigt der berechnete Preis selbst unter ausgereiften Bedingungen auf 3,03 US-Dollar. Für eine erste kommerzielle Anlage veranschlagen die Autoren dagegen mindestens 3,58 US-Dollar und je nach Investitionskosten bis zu 4,13 US-Dollar pro Energieäquivalent. Eine solche Pionieranlage wäre laut Studie ohne Förderung noch nicht mit fossilem Diesel konkurrenzfähig.
Auch die Klimabilanz stammt aus einer Modellrechnung. Einschließlich einer Gutschrift für zusätzlichen Kohlenstoff im Boden kommen die Forscher auf 3,5 Gramm CO₂-Äquivalente je Megajoule Kraftstoffenergie, verglichen mit 91 Gramm für fossilen Diesel. Ohne diese Boden-Gutschrift wären es 20,6 Gramm, was immer noch einer rechnerischen Minderung um rund 77 Prozent entspricht. Die günstigere Bilanz setzt unter anderem bestimmte Anbauflächen und eine passende Energieversorgung voraus.