BtL-Treibstoffe Ein marktreifes Verfahren für BtL-Treibstoff lässt noch auf sich warten

Autor / Redakteur: Anke Geipel-Kern / Anke Geipel-Kern

Biodiesel und Bioethanol sind umstritten, weil sie mit Nahrungsmitteln konkurrieren und manche Automotoren nach der Tankfüllung zu stolpern beginnen. Mit BtL-Treibstoffen der 2. Generation gibt es diese Probleme nicht, dafür kämpfen die Verfahrenstechniker aber mit den Tücken des Herstellungsprozesses.

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Eine Tankfüllung mit Stroh gefällig – BtL-Verfahren machen es, wenn auch auf verfahrenstechnischen Umwegen, möglich.
Eine Tankfüllung mit Stroh gefällig – BtL-Verfahren machen es, wenn auch auf verfahrenstechnischen Umwegen, möglich.
(Bild: gemeinfrei/Pixabay/jplenio / Pixabay )

In der Evolution der Biotreibstoffe folgen auf die Biokraftstoffe der 1. Generation, also Bioethanol und Biodiesel, die BtL-Treibstoffe, die als biosynthetische Kraftstoffe der 2. Generation alle Vorteile synthetischer Kraftstoffe vereinen, aber gleichzeitig deren großen Nachteil ausgleichen sollen: Vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, wären sie klima- und C02-neutral und damit der perfekte Kompromiss für die Kraftstoff- und Autoindustrie.

Soweit die Theorie, die stellvertretend für die gesamte Branche Dr. Joachim Schommers, Leiter der Entwicklungsabteilung Dieselmotoren bei Daimler Chrysler, noch im Dezember 2010 auf dem 4. Biokraftstoff-Kongress in bunte Power-Point-Folien verpackt präsentierte. Und so sieht es auch der Plan der Bundesregierung vor, die jede Menge Geld in die Hand nimmt, um entsprechende Projekte zu fördern.

Doch mittlerweile hat die Realität die Visionen eingeholt und gezeigt, dass die BTL-Technik sehr viel komplexer ist als das Verfahren, mit dem zurzeit aus Rapsöl Rapsmethylester oder aus Weizen und Zuckerrohr Bioethanol hergestellt wird.

Selbst das Freiberger Unternehmen Choren, das seit 1998 eine Pilotanlage betreibt und dessen Carbo-V-Verfahren im Technikwettstreit lange die Nase vorn hatte, hat es bisher nicht geschafft, seiner 2008 gebauten Anlage so viel BtL-Kraftstoff abzuringen, dass Sundiesel, so der von VW kreierte Markenname, die Zapfsäulen füllt.

Droht dem BTL-Verfahren in Deutschland also nach einem vielversprechenden Start ein Begräbnis erster Klasse? Und woran liegt es, dass die Verfahrenstechniker trotz intensiver Förderung nicht schon längst ein marktreifes Verfahren präsentieren können?

„Die Technik ist nicht trivial, das macht man nicht beim Landwirt in der Scheune“, sagt Dr.-Ing. Thorsten Gottschau von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe knapp aber treffend. Der Vorgang, in dem aus Biomasse ein motortauglicher Treibstoff entsteht (siehe Schema) ist kaum weniger komplex als der Raffinerieprozess, in dem dazu noch jahrzehntelange verfahrenstechnische Tüftelei steckt, und auch kaum billiger.

Die BtL-Realisierungsstudie der dena aus dem Jahr 2007 errechnet für einen Komplex, der aus Lager, Pyrolyse, Vergasung, Gasreinigung, Gaskonditionierung, Fischer-Tropsch-Synthese, Synfuelerzeugung, Kraftwerk, Sauerstofferzeugung und der angeschlossenen Infrastruktur besteht, eine Summe, die je nach eingesetzter Technik zwischen 500 und 700 Millionen Euro liegt. Basis der Berechnungen ist eine Verarbeitungskapazität von einer Million Tonnen Biomasse und ein Ausstoß von 200 000 Tonnen Diesel pro Jahr.

Pilotprojekt in Karlsruhe

Als Projektverantwortlicher hat Gottschau beim FNR gleich zwei deutsche BtL-Projekte im Blick – eins beim Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das zweite an der TU Freiberg, beide mit unterschiedlichen Vergasungstechniken. Die Freiberger Wissenschaftler favorisieren ein Verfahren, das einen Hochtemperatur-Winkler-Vergaser (druckaufgeladene zirkulierenden Wirbelschicht) mit einer Methanol-Synthese kombiniert.

Das KIT-Team um Institutsleiter Prof. Eckhardt Dinjius und Dr. Nicolaus Dahmen verfolgt ein Konzept, das auch gleich eine Lösung für die logistischen Probleme bietet, die der Transport der riesigen Biomassemengen zu den Synthesegasanlagen bietet: die pyrolytische Konditionierung der Biomasse ermöglicht eine dezentrale Slurryherstellung und kann damit zur Einnahmequelle für die Landwirtschaft werden. Das prinzipielle Verfahrensschema ähnelt dem Chorenverfahren: Auf den Pyrolyseschritt folgen die Vergasung sowie die Kohlenwasserstoffvergasung über die DME-Route, wobei Choren auf Pappeln und andere schnellwachsende Hölzer setzt, das KIT hingegen auf landwirtschaftliche Reststoffe.

Seit 2008 steht in Karlsruhe die Pilotanlage für die Schnellpyrolyse, die eine halbe Tonne Stroh und Holzreste verkraftet. „Die Schnellpyrolyse funktioniert“, sagte Dinijus kürzlich auf einem Synthesegaskolloqium der Dechema. Der mit Lurgi entwickelte Flugstromvergaser ist im Aufbau, und auch für den dritten Bauabschnitt, die Kraftstoffsynthese, haben die Bauarbeiten angefangen. Von den drei Vergasungsverfahren für Feststoffe – Fest- bett-, Wirbelschicht- und Flugstromvergaser – liefert letzterer zwar hochwertiges teerfreies und methanarmes Synthesegas, verlangt aber um so mehr Fingerspitzengefühl bei der Aufbereitung der Einsatzstoffe. Bei der Schnellpyrolyse entsteht zwar besonders viel flüssiges Pyrolysekondensat und wenig Gas und Koks, aber sie liefert ein Zwischenprodukt, dessen organischen Inhalt Projektleiter Dahmen schon einmal mit einer „explodierten Apotheke“ verglichen hat und der nicht gerade das ist, was eine Synthesegasanlage braucht, nämlich ein normierbares Zwischenprodukt. Der Vorteil des BtL-Verfahrens, nämlich die Nutzung von Pflanzenresten wie Stroh oder Laubschnitt, die nicht der Nahrung dienen, ist daher zugleich der größte Nachteil. „Man kann nicht heute mit Stroh kommen und morgen mit etwas anderem“, präzisiert Dahmen. Diesen heiklen Punkt haben die Entwickler offenbar im Griff. Aber es gibt noch eine weitere Baustelle: Je nach Betriebsbedingungen und Zusammensetzung des in den Flugstromvergaser eingedüsten Bioslurry kann sich das ohnehin schon ungünstige Kohlenstoff/Wasserstoffverhältnis noch weiter verschieben, was die Gaskonditionierung zu einer kniffligen Angelegenheit macht. Momentan umgehen die Wissenschaftler das elegant, indem sie das Synthesegas über Methanol zu DME umsetzen, denn das ist möglich, ohne das Kohlenstoff/Wasserstoffverhältnis des eingesetzten Synthesegases einzustellen. Bei dieser Synthese ist übrigens der Chemnitzer Anlagenbauer CAC mit im Boot.

Europa ist schwer aktiv

Nach Deutschland, Österreich, Finnland und Schweden investiert jetzt auch Frankreich in zwei BtL-Projekte, bei denen Lurgi und Uhde Technologiepartner sind. Choren liefert seinen Carbo-V-Vergaser nach Bure-Saudron, wo auch Lurgi Partner ist. Uhde hingegen darf sein Prenflow-Verfahren in Marne einsetzen. Wann BTL-Verfahren in Deutschland das erste Mal großtechnisch eingesetzt werden, und ob es dafür tatsächlich einen Markt gibt, darüber gehen die Meinungen auseinander: Dinjus ist der festen Überzeugung bereits nächstes Jahr seine Anlage produktionsbereit zu haben, etwas weniger optimistisch ist die FNR, die eher von 2020 ausgeht. Am weitesten sind bisher die Finnen und Schweden, die ihre reichen Holzvorkommen bereits erfolgreich zu biosynthetischem Kraftstoff umgesetzt haben. ●

* Die Autorin ist Redakteurin der PROCESS.

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