Biofuels und alternative Energien

Aus Stroh mach Sprit: Clariant packt die Sonne in den Tank

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„Eine Menge guter Ideen macht noch keinen effizienten Prozess“, so Rarbach. Entwickelt wurde die Technologie im Biotech-Forschungszentrum der Schweizer in Planegg vor den Toren Münchens. Hier wurden von 2009 an aus abertausenden in Frage kommender Mikroorganismen die passenden Stämme ausgewählt, durch Mutation und gezieltes Engineering auf den Einsatz in Sunliquid-Anlagen vorbereitet und ein mehrstufiges Verfahren zur Nutzung von agraischen Reststoffen entwickelt. Vom Mikrobiologie-Labor bis zur Pilotanlage im Untergeschoss des Forschungszentrums optimieren die Entwickler Verfahrensschritte, Enzyme und Organismen. Denn genauso, wie kein Rohstoff hundertprozentig identisch ist, passt Clariant auch die verwendeten Biokatalysatoren exakt an das angepeilte Einsatzgebiet potenzieller Kunden an. So soll immer eine optimale Effizienz sichergestellt werden, ganz egal, ob es darum geht, Weizenstroh, Bagasse, Reis- oder Kornstroh zu verarbeiten.

Ausgezeichnete Innovation: 2015 wurde das Sunliquid-Verfahren mit dem Deutschen Innovationspreises für Klima und Umwelt (IKU) 2015 in der Kategorie Prozessinnovation ausgezeichnet.

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So kam auch der Standort in Rumänien ins Spiel, erklärt das Unternehmen. In der Region gibt es viele Weizenbauern – aber nur wenig Viehwirtschaft, die als Abnehmer für Stroh in Frage käme. Also verrotten die Reste ungenutzt, werden untergepflügt oder, was noch schlimmer ist, einfach verbrannt – mit entsprechenden Folgen für Luft- und Bodenqualität.

Dabei wäre hier ein kleiner Schatz zu heben – ließen sich doch mit dem Stroh von einem Hektar Anbaufläche 3 bis 3,5 Tonnen Zellulose-Zucker gewinnen. Und auch für die Arbeitnehmer der Region wäre einiges zu holen: Etwa 100 bis 120 Mitarbeiter würden direkt in Craiova beschäftigt, rund 300 zusätzliche Arbeitsplätze erwartet man in regionalen Betrieben durch den neuen Standort.

Aus Stroh mach Sprit: So gelingt der Zellulose-Aufschluss

Doch natürlich kann man – trotz hochspezialisierter Hydrolasen – nicht einfach einen Strohballen in den Bioreaktor stopfen. Zunächst muss das Ausgangmaterial vorbereitet und die Ligno-Zellulose-Struktur geöffnet werden. Dazu wird das Stroh zunächst gehackt, bevor es in einem Druckbehälter mit Dampf beaufschlagt wird. Durch eine plötzliche Druckentlastung wird das Material förmlich zerrissen – und bietet so dank Feuchtigkeit und großer Oberfläche den Enzymen optimale Angriffsmöglichkeiten. Bei Clariant ist man besonders stolz darauf, dass dieser Prozess vollkommen ohne chemische Lösungsmittel auskommt – das schont nicht nur Umwelt und Ressourcen, sondern erlaubt auch, das Prozesswasser wieder zu gewinnen.

Und so stapeln sich im ersten Prozessschritt der High-Tech-Biosprit Anlage in Niederbayern die Strohballen bis unter die Decke – ein seltsamer Kontrast zu dem glänzenden Edelstahl der Röhren und Reaktoren. Manchmal, berichtet Rarbach, seien es gerade solche scheinbar banalen Faktoren, die das ausgeklügelte Verfahren ins Stocken bringen, etwa wenn sich der Häcksler an einem zusätzlichen Knoten in der Ballenschnürung verschluckt.

Aus dem Labor in die Praxis

Anschließend erfolgen die Hydrolyse und eine Fermentation durch spezielle Hefepilze, während der begehrte Alkohol entsteht. Der Clou dabei: Anders als herkömmliche Gärprozesse verstoffwechselt der genutzte Hefestamm simultan C5- und C6-Zucker. Das Ergebnis: Bis zu 50 Prozent mehr Ethanol im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren, die nur C6-Zucker verwerten können.

Und die Hefe kann noch mehr: Es handelt sich dabei um exakt den Mikroorganismus, der zur Erzeugung der Hydrolase genutzt wird. Auf diese Weise ist es möglich, die Biokatalysatoren vor Ort in der Anlage zu produzieren anstatt sie aufwändig von der Fertigung bei Clariant zum Endkunden zu bringen. „Wer nicht die ganze Wertschöpfungskette versteht, und weiß, wie er Nebenprodukte nutzen kann, hat keinen ausgereiften Prozess“, ist sich der Sunliquid-Projektleiter sicher.

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