In rund f\u00fcnfzig Jahren werden nach Sch\u00e4tzung von Experten die Erd\u00f6lvorr\u00e4te aufgebraucht sein. Zumindest jene, die sich aus heutiger Perspektive noch rentabel gewinnen lassen. Dann wird es interessant. Immerhin braucht man \u00d6l nicht allein zum Heizen oder als Treibstoff. Tausende von Alltagsgegenst\u00e4nden sind letztlich aus \u00d6l gemacht \u2013 Kunststoffe, Farben, Lacke und vieles mehr. Wie also geht es weiter, wenn die fossilen Lagerst\u00e4tten leergepumpt sind?<\/p>\n
Die Zukunftsvision klingt beinahe phantastisch. Eine Vielzahl chemischer Produkte soll zuk\u00fcnftig aus Biomasse in sogenannten Bioraffinerien entstehen: Garn f\u00fcr T-Shirts, Zutaten f\u00fcr Kunststoffe, L\u00f6sungsmittel, Schmierstoffe und sogar Nylon. Damenstr\u00fcmpfe aus Dinkelstroh?<\/p>\n
Was nach dem Werbegag eines Kompost-Herstellers klingt, hat durchaus einen wissenschaftlichen Hintergrund. Eine ganze Reihe von Forschern hat in den vergangenen Jahren Verfahren entwickelt, mit denen sich Pflanzen- und feuchte K\u00fcchenabf\u00e4lle, Holzreste oder Stroh wirtschaftlich in wichtige Basischemikalien verwandeln lassen \u2013 in chemische Zutaten f\u00fcr hochwertige Produkte. Nach dem Vorbild petrochemischer Anlagen konzipieren sie ihre Bioraffinerien. Wichtiger Unterschied: Statt des Erd\u00f6ls wird in den gr\u00fcnen Chemiewerken mit der Biomasse ein nachwachsender Rohstoff verbraucht. (Vgl. Meldung vom 2003-03-03<\/a>.)<\/p>\n Birgit Kamm geh\u00f6rt zu den Wissenschaftlern, die die Bioraffinerie-Idee in Deutschland vorantreiben. Gemeinsam mit mehreren Forschungseinrichtungen und Firmen baut die Direktorin des “Forschungsinstituts Bioaktive Polymersysteme” (BIOPOS) aus Teltow in Brandenburg derzeit eine der ersten deutschen Bioraffinerien auf. Im kommenden Jahr soll der Betrieb beginnen. <\/p>\n Das erste Etappenziel: Die Bioraffinerie wird an eine schon bestehende Trocknungsanlage f\u00fcr Wiesenschnitt und Gr\u00fcnabf\u00e4lle gekoppelt, die Biomasse in Saft und Trockenmasse trennt. Aus dem Saft sollen unter anderem wertvolle Eiwei\u00dfe gewonnen werden. Die Trockenmasse, der sogenannte Presskuchen, soll beispielsweise als Rohstoff zur Papierherstellung verkauft werden. Das klingt freilich noch nicht nach Hightech-Chemie. “Kein Problem”, sagt Kamm, “unser Ziel ist es, die Anlage nach und nach zu erweitern und immer vielf\u00e4ltigere Produkte zu schaffen.” <\/p>\n Eine der zuk\u00fcnftigen Herausforderungen ist es, die Biomasse nach ihren Hauptinhaltsstoffen zu trennen. Denn letztlich lassen sich alle in unterschiedliche Chemikalien verwandeln. Je nach Herkunft besteht Biomasse zu unterschiedlichen Anteilen aus der Holzsubstanz Lignin, die sich f\u00fcr Kleb- und Treibstoffe nutzen l\u00e4sst, der Hemizellulose, aus der der Kunststoff-Vorl\u00e4ufer Furfural<\/a> synthetisiert werden kann und der Zellulose. <\/p>\n Diese Kohlenhydrate sind in gro\u00dfen Mengen vorhanden und lassen sich unter anderem zu L\u00f6sungsmitteln, Alkoholen, Organischen S\u00e4uren oder Polymeren, Kunststoff-Molek\u00fclen, umbauen. Auch Fette und Eiwei\u00dfe geh\u00f6ren zu den Biomasse-Bestandteilen, die mit aufwendigen chemischen Verfahren oder durch die Arbeit von Mikroorganismen voneinander getrennt werden m\u00fcssen. Je unterschiedlicher die Zusammensetzung des Biorohstoffs, desto aufw\u00e4ndiger ist die Aufbereitung. <\/p>\n Allerdings hat die pflanzliche Rohstoffquelle einen gro\u00dfen Vorteil gegen\u00fcber herk\u00f6mmlichen Syntheseverfahren: Viele n\u00fctzliche Substanzen sind bereits in den Gew\u00e4chsen enthalten, m\u00fcssen daher nur noch extrahiert und nicht in komplexen Prozessen aus kleinen chemischen Bausteinen hergestellt werden. In Brandenburg werden vom kommenden Jahr an zun\u00e4chst vor allem gr\u00fcnes Gras, Luzerne und Klee, aber auch Stroh und Holzreste genutzt, die im \u00dcberfluss auf den landwirtschaftlichen Fl\u00e4chen anfallen und sich aus \u00e4hnlichen Substanzen zusammensetzen.<\/p>\n Auf einen Rohstoff ganz anderer Art setzt das US-amerikanische Unternehmen Cargill-Dow<\/a>. Seit wenigen Jahren stellt die Tochter der beiden US-Unternehmen Dow Chemicals und Cargill aus Mais Bio-Kunststoffe her, die sich zu Plastik-Verpackungen wie Folien oder Bechern und sogar T-Shirts verarbeiten \u2013 alles biologisch abbaubar. Rund 140.000 Tonnen \u00d6ko-Kunststoff kann die Bioraffinerie in Nebraska j\u00e4hrlich herstellen. <\/p>\n Dazu wird die Maisst\u00e4rke zu dem bekannten Zucker Glukosesirup abgebaut und anschlie\u00dfend in Milchs\u00e4ure verwandelt. In einer Kettenreaktion verbinden sich die Milchs\u00e4urebausteine schlie\u00dflich zu einem Polymer \u2013 zur Poly-Milchs\u00e4ure (PLA, Poly Lactid Acid).Und die hat es in sich. Immerhin l\u00e4sst sie sich zu einem Garn spinnen, das \u00e4hnlich atmungsaktiv und Wasserdampf-durchl\u00e4ssig ist wie der Stoff von Outdoor-Jacken. PLA-Kleidung geht vor allem in S\u00fcdost-Asien \u00fcber die Ladentheke. In Deutschland ist seit kurzer Zeit Bettw\u00e4sche aus PLA auf dem Markt. (Vgl. Meldungen vom 2003-05-13<\/a> und 2003-01-29<\/a>.)<\/p>\n Ein Vorteil der PLA-Fasern: Anders als Baumwolle ben\u00f6tigen sie keine Nachbehandlung, um flauschig zu werden \u2013 ein Verfahren, bei dem h\u00e4ufig aggressive Chemikalien eingesetzt werden. Freilich ist Mais ein Nahrungsmittel und wird mit viel D\u00fcnger und auch Pestizideinsatz zur Reife gep\u00e4ppelt. <\/p>\n Cargill-Dow pflanzt aber nicht eigens Mais zur PLA-Produktion an, sondern nutzt Agrar\u00fcbersch\u00fcsse, die auf dem Weltmarkt unverk\u00e4uflich sind und ansonsten entsorgt oder zu Dumpingpreisen verkauft werden m\u00fcssten. In den kommenden Jahren will das Unternehmen dennoch vermehrt auf die Nutzung von Ernteabf\u00e4llen wie Maisstroh setzen. “Die treibende Kraft ist letztlich die Idee, hochwertige Produkte aus j\u00e4hrlich nachwachsenden, \u00fcberall verf\u00fcgbaren Rohstoffen zu gewinnen”, sagt J\u00fcrgen Klein von Cargill-Dows Europa-Dependance in Naarden bei Amsterdam.<\/p>\n Ein \u00e4hnliches Ziel verfolgt Eckhard Dinjus vom Forschungszentrum Karlsruhe<\/a>. Der Spezialist f\u00fcr Technische Chemie hat ein Verfahren zur Nutzung von Stroh als Energiequelle optimiert. Bisher werden die verdorrten Grashalme an Tiere verf\u00fcttert, untergepfl\u00fcgt oder einfach direkt auf dem Feld verbrannt. Nach Dinjus Berechnungen fallen j\u00e4hrlich allein in Deutschland 20 Millionen Tonnen Stroh an, die nicht in der Landwirtschaft ben\u00f6tigt werden. Daraus lie\u00dfen sich etwa 10 Prozent des heimischen Kraftstoffbedarfs decken. (Vgl. Meldung vom 2002-08-12<\/a>.)<\/p>\n In einer bislang einmaligen Pilotanlage erhitzen die Karlsruher Forscher Stroh mit hei\u00dfem Sand auf 500 Grad Celsius. Bei diesem so genannten Pyrolyseverfahren entsteht zun\u00e4chst ein schwarzes \u00d6l-Koks-Gemisch \u2013 das sogenannte Slurry. In einem zweiten Schritt wird das Slurry in Synthesegas gewandelt \u2013 das aus den Kohlenstoffbausteinen, etwa Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht. Diese sind der Grundstoff f\u00fcr die Synthese von Kraftstoffen, Methanol und anderen Chemikalien. <\/p>\n Der Vorteil der Methode: Da das leichte und volumin\u00f6se Stroh nicht \u00fcber weite Strecken rentabel transportiert werden kann, l\u00e4sst es sich zun\u00e4chst in kleinen Pyrolyse-Anlagen direkt auf dem Lande in die \u00d6l-Koks-Mischung verwandeln. Das kann dann in gro\u00dfen Tankwagen zur Synthesegasanlage gefahren werden.<\/p>\n Auch f\u00fcr feuchte Biomasse, die unter anderem in gro\u00dfen Mengen im Haushalt anf\u00e4llt, haben die FZK-Chemiker eine L\u00f6sung gefunden. Sie verwandeln den Abfall mit \u00fcberkritischem Wasser bei hohem Druck und Temperaturen um die 600 Grad Celsius. Unter diesen Bedingungen wechselt das Wasser in einen Zustand zwischen gasf\u00f6rmig und fl\u00fcssig. Es ist dabei \u00e4u\u00dferst reaktionsfreudig und setzt die Biomasse innerhalb kurzer Zeit vor allem zu Wasserstoff und Kohlendioxid um. Der Wasserstoff entsteht dabei sowohl aus der Biomasse als auch aus dem Wasser. Er eignet sich zum Betrieb von Brennstoffzellen oder eben als Grundstoff f\u00fcr die zuk\u00fcnftige Bioraffinerie.<\/p>\n (Vgl. Meldungen vom 2003-07-03<\/a> und 2002-08-16<\/a>.)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" In rund fünfzig Jahren werden nach Schätzung von Experten die Erdölvorräte aufgebraucht sein. 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