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Beim Ernten von Holz in den nordamerikanischen Wäldern fällt jede Menge so genannter "Slash" an - Schlagabraum, der sich nicht weiter verarbeiten lässt. Eine kleine Firma aus dem kanadischen Ottawa, Advanced Biorefinery, hat nun eine Methode entwickelt, daraus einen CO2-neutralen Energieträger zu machen, der zur Stromerzeugung oder in der chemischen Industrie verwendet werden kann.
Dabei kommt eine modulare Mini-Fabrik zum Einsatz, die auf dem Prinzip der thermischen Zersetzung aufbaut. Die Technik lässt sich direkt in den Wald mitnehmen, so dass Waldbewirtschafter den übrig gebliebenen Schlagabraum sofort in sauber verbrennende erneuerbare Energie umwandeln können.
Dieser Schlagabraum besteht aus nicht verwertbaren Zweigen, Baumspitzen, Baumstümpfen und Blättern, die beim Abholzen des Waldes immer anfallen und derzeit normalerweise einfach in großen Haufen am Straßenrand verbrannt werden. Dabei geht eine gigantische Menge an Energie verloren: In den USA bestehen insgesamt 16 Prozent des abgeernteten Holzes aus "Slash" - das waren laut US-Energieministerium 2004 allein 49 Millionen Tonnen.
Das momentane Problem: Der Schlagabraum kommt in so großen Mengen vor und ist so schlecht zu transportieren, dass es schlicht zu teuer ist, das Material einzusammeln und zu einer Biomasse-Raffinerie zu schaffen, die in den kanadischen Waldgebieten zumeist 60 Kilometer oder weiter vom Schlagort entfernt liegt.
"Die Kosten für die Abfuhr übersteigen schnell den Wert an Biomasse", sagt Peter Fransham, Präsident von Advanced Biorefinery, der bei seinem Unternehmen auch als Ingenieur und Forscher arbeitet. Deshalb habe die Firma die Sache einfach umgedreht: "Wir bringen die Maschine zur Biomasse und nicht die Biomasse zur Maschine."
Dabei kommt die so genannte trockene Destillierung zum Einsatz. Sie kann ungefähr 55 Tonnen trockener Holzabfälle pro Tag verarbeiten. Endergebnis ist eine Mixtur aus 60 Prozent Bioöl und 40 Prozent Holzkohle, Asche und synthetischem Gas.
Das "grüne" Bioöl enthält kein Schwefeldioxid und nur die Hälfte von dem Stickstoff, den man in konventionellen Ölen findet. Der Energieträger lässt sich in Boilern, Turbinen und Dieselgeneratoren verbrennen, um Hitze und Strom zu erzeugen. Außerdem sind in dem Bioöl Essigsäure, Azeton, Glyoxal und Ameisensäure enthalten - alles Stoffe, die sich an die Chemieindustrie verkaufen und für alle möglichen Produkte vom Dünger bis zum Nahrungsmittel verwenden ließen.
Zudem reduzieren sich die Transportkosten enorm, wenn man die Biomasse vor Ort verarbeitet. Die sich daraus ergebende Flüssigkeit besitze eine sehr hohe Energiedichte und sei wesentlich leichter wegzuschaffen, meint Fransham, der an der Technik bereits seit 18 Jahren arbeitet.
Die Verschwendung beim Schlagabraum sei derzeit enorm. Ein Truck, der mit Holzchips zur Verbrennung beladen sei, transportiere beispielsweise nur einen Wert von 1000 Dollar. Das gleiche Volumen eines Tankers mit Bioöl bringe hingegen 8000 Dollar ein.
Eine der Hauptinnovationen der Advanced-Biorefinery-Minifabrik ist ihr modulares und autarkes Design. Sie besteht aus sechs Modulen, die jeweils 2,40 mal 2,40 Meter groß sind. Die Fabrik lässt sich mit einem Container-LKW leicht transportieren und innerhalb einer Woche montieren.
"Das ist eine sehr elegante Lösung", findet Rick Whittaker, Vizepräsident für Investitionen bei der Stiftung "Sustainable Development Technology Canada" (SDTC), die Öko-Start-ups mit Startkapital versorgt.
SDTC kündigte im Juli an, dass man ein Pilotprojekt mitfinanzieren werde, bei dem Advanced Biorefinery mit einem großen Waldbewirtschafter im Norden von Ontario zusammenarbeiten soll. "Nun muss die Firma noch beweisen, dass das auch beim Kunden klappt. Sie sind bereit, das Ganze im größeren Maßstab auszuprobieren", sagt Whittaker.
Der Prozess der schnellen thermischen Zersetzung ist eigentlich altbekannt. Dabei wird die Biomasse sehr schnell auf 537 Grad Celsius erhitzt. In einer sauerstoffarmen Umgebung wird dann die Molekülstruktur aufgebrochen, Ergebnis sind das Bioöl, die Holzkohle und synthetisches Gas, ein aus der Biomasse gewonnenes Erdgassubstitut.
Bisherige thermische Zersetzungsverfahren, besonders die auf dem komplexen Flüssigkeitsbett basierenden, ließen sich nicht im größeren Maßstab umsetzen, ohne auf Modularität zu verzichten. Deshalb entschied sich Advanced Biorefinery für ein flexibleres und einfacheres System, bei dem die Biomasse mit Hilfe von heißem Stahlbeschuss nahezu sofort zersetzt wird. Diese Methode ist auch wärmeeffizienter.
Um noch mehr Energie zu sparen, werden dabei Stangenbohrer statt Blasegeräte mit Luftkompressoren verwendet. Gas und Holzkohle werden aus den heißen Dämpfen entnommen und dann als Brennstoff für das System verwendet. Außerdem dienen beide Stoffe zur Trocknung der Holzabfälle, die bis zu 50 Prozent Wasser enthalten können.
Bioenergie-Experte David Layzell von der Queen's University in Kingston, Ontario, findet, dass dieses Design Franshams Firma vergleichsweise leicht fiel. "Sie gehören aber zu den ersten, die eine solche Maschine tatsächlich bauen." Layzell, der ebenfalls an der Spitze des Biomasse-Think-Tanks "BIOCAP Canada Foundation" steht, sieht bereits andere Firmen von Franshams Arbeit inspiriert: "Ein Wettbewerb auf diesem Gebiet, der dazu führt, dass alle versuchen, es besser hinzubekommen, kann uns doch nur nutzen."
Auch die Regierung von Ontario zeigt sich interessiert. Vor zwei Jahren unternahm der dortige Rohstoff-Minister einen Routineflug über dem nördlichen Teil Ontarios und war schockiert, wie viele Rauchschwaden von Holzabfallfeuern in der Luft hingen. "Er meinte, es sei eine Schande, dass das alles in die Atmosphäre geblasen wird", sagt Larry Skinkle, Biomasse-Koordinator im Ministerium. Nachdem die Beamten mehrere Technologien untersucht hatten, beauftragten sie schließlich Fransham mit dem Bau eines Prototypen für die Region.
Die Regierung hofft nun, dass mit der Technologie auch der zwischenzeitlich strauchelnden Waldwirtschaft geholfen werden kann - bei gleichzeitigem Erreichen wichtiger Umweltziele. Der Prototyp soll nun, so hofft das Energieministerium von Ontario, zu branchenweiten Test-Anlagen führen. "Er wird gebaut", so Skinkle, "der nächste Schritt ist nun, ihn in die Wälder zu transportieren, und damit zu beweisen, dass das System wirklich mobil ist."
Der modulare Aufbau hilft beim Transport sehr. Auch Wartungs- und Reparaturarbeiten werden erleichtert. "Wenn eines der Module beschädigt wird, weil ein Stapler dagegen gefahren ist, lässt es sich sofort entnehmen und durch ein neues ersetzen, so lange es repariert wird. Das geht enorm schnell", meint Fransham. Auch Erweiterungen der Anlage ließen sich vornehmen, ohne die ganze Mini-Fabrik abzuschalten.
Fransham schätzt, dass sich mit 2000 dieser Systeme in ganz Ontario genug Energie produzieren ließe, um zwei Millionen Haushalte mit Strom zu versorgen - rein auf Bioöl-Basis. Der Markt ist sogar noch wesentlich größer als nur Kanada und die USA - auch die großen Holzbetriebe in China und Indien wären laut Fransham ein interessanter Einsatzort. Dort könnte dann auch die Energieversorgung entlegener Gebiete übernommen werden.
Um in den US-Markt einzusteigen, arbeitet Advanced Biorefinery mit dem amerikanischen Unternehmen Renewable Oil International zusammen, dem Rechte am geistigen Eigentum der Firma übertragen wurden. Renewable Oil plant nun eine Demonstrationsanlage in Massachusetts.
"Kanada ist für diese Leute als Markt nicht groß genug", meint Whittaker vom Öko-Förderer SDTC. Seine Organisation unterstütze Advanced Biorefinery auch beim globalen Verkauf, sobald der Prototyp bewiesen habe, dass das Prinzip funktioniert. Ähnlich wie der allgemeine Trend zu verteilten Energieproduktionssystemen habe auch die verteilte Produktion von Biotreibstoffen großes Potenzial: "Wir finden, dass das wirtschaftlich sehr viel Sinn macht."
Queen's University-Mann Layzell sieht vor allem einen Vorteil bei Biomasse-Systemen, die mit Holzabfällen oder Ernteresten gefüttert werden: Man bekommt mehr Energie heraus, als man hineinsteckt. Bei der Ethanol-Produktion liege der Wert bei etwa 1,5, bei Holzabfällen sogar bei 4.
"Sobald diese Technologie implementiert wird, werden sich außerdem schnell weitere Verbesserungen bei der Energie-Effizienz und anderen Werten ergeben", meint Layzell. "Wenn man heute vier Mal so viel Energie herausholt, sind es in 15 Jahren vielleicht sechs Mal so viel." Es gäbe jetzt die Chance, dies zu beweisen. Selbst wenn man erst am Anfang stünde.
Übersetzung: Ben Schwan.
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