Biokraftstoffe: Freund oder Feind?

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Die Idee, mit Biomasse oder biologischem Material die Abhängigkeit der Menschheit von natürlichen Ressourcen zu verringern und schädliche Emissionen zu senken, wurde von einigen als Lösung für die globale Erwärmung durch den Treibhauseffekt begrüßt. Andere jedoch lehnten dies ab, da für die Herstellung des Kraftstoffs wiederum Energie benötigt wird. Außerdem würden die Lebensmittelpreise in die Höhe getrieben, da vermutlich landwirtschaftliche Flächen, die für den Anbau von Nahrungsmitteln vorgesehen sind, auf die Produktion von Energiepflanzen umgestellt werden.

Das RENEW-Projekt soll nun herausfinden, wie es tatsächlich um Biokraftstoffe steht, und dabei die verschiedenen Methoden der Produktion von Kraftstoff aus Biomasse bewerten sowie Europas Potenzial zur Erzeugung von Biomassematerial feststellen. Zu den 31 Partnern aus acht EU-Mitgliedstaaten und der Schweiz gehören Vertreter der Automobilindustrie, der Mineralölindustrie, Energieerzeuger, Zellstoff- und Papierhersteller sowie Universitäten.

Die Ergebnisse zeigen, dass es in Europa zahlreiche Möglichkeiten gibt, um BtL-Kraftstoff (biomass to liquid) aus Lignozellulose- Biomasse, wie beispielsweise Holz, Stroh und Energiepflanzen, zu produzieren. Zu diesem Schluss kamen die Forscher nach der Untersuchung von BtL-Diesel sowie zwei weiteren Optionen, nämlich Methanol/Dimethylether (DME) und Bioethanol.

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Völlig neue Erkenntnisse über Biokraftstoffe

RENEW verfolgte drei Ziele. Zum einen sollten unsere Kenntnisse zu BtLProduktionsmethoden und der Eignung von BtL für aktuelle und zukünftige Fahrzeuge vertieft werden. Das Potenzial der europäischen Regionen für die Produktion von Biomasse sollten bewertet werden und die technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Aspekte der Produktion sowie die Veröffentlichung von Empfehlungen für Interessengruppen mussten analysiert werden.

Die Forschungsarbeiten umfassten Tests in sechs Biomasse- Vergasungsanlagen in ganz Europa und die Produktion von mehreren tausend Litern BtL in Freiberg, Deutschland. Das Team untersuchte den gesamten Lebenszyklus, von der Quelle bis zum Tank, und die in jeder Phase eingesetzten Technologien. Bewertet wurden darüber hinaus auch die wirtschaftlichen Kosten für Produktion und Vertrieb sowie die Umwelteinflüsse der Biokraftstoffe. Die Umweltprüfung erstreckt sich auf globale Probleme wie den Klimawandel und auf örtliche Auswirkungen wie die Verschlechterung von Böden und Wasser sowie die lokale Luftqualität (Sommersmog).

Deutliches Potenzial

Das RENEW-Team kam zu dem Schluss, dass sich die Verkehrsemissionen mit synthetischen BtL-Kraftstoffen deutlich senken lassen. Bisher ist der Verkehr der einzige Sektor in der EU, in dem die CO2-Emissionen noch weiter steigen. Der Europäischen Umweltagentur zufolge ist es gelungen, die CO2-Emissionen der gesamten EU zwischen 1990 und 2005 um 7,9 % zu senken. Wenn sich der Verkehrssektor gleichermaßen an diesen Anstrengungen beteiligt hätte, wären sogar 14 % möglich gewesen. Mit Biokraftstoffen soll das demnächst erreicht werden.

Tests in PKW- und Nutzfahrzeugmotoren haben gezeigt, dass BtLDiesel und BtL-DME die besten Kraftstoffe für heutige Dieselfahrzeuge sind, obwohl DME Änderungen am Motor erfordert. Der Verbrauch lag in der Höhe von herkömmlichen Kraftstoffen oder darunter, und das RENEW-Team ist davon überzeugt, dass sich der Energieverbrauch durch weitere Forschungsarbeiten noch weiter senken lässt.

Die RENEW-Wissenschaftler haben auch nachgewiesen, dass Biokraftstoffe nicht schädlich für die Umwelt sein müssen. Sie haben gezeigt, dass die Auswirkungen der Biomasseproduktion auf die Umwelt verringert werden können, wenn nachhaltige Produktionsmethoden angewendet werden. Die Projektpartner empfehlen, weniger Düngemittel zu verwenden und stattdessen neue Pflanzenarten einzusetzen.

Wo kann man anfangen?

Die Regionen mit der höchsten Biomassedichte befinden sich in Zentralfrankreich, Ostdeutschland und Westpolen. Das Team ist überzeugt, dass Europa ausreichend Biomassematerial besitzt, um bis 2020 den Bau von 50 BtL-Fabriken in industriellem Maßstab zu rechtfertigen. Diese Pflanzen können genügend Biokraftstoffe produzieren, um 4 % der gesamten Dieselnachfrage des Verkehrssektors zu decken.

Mit dem gesamten für 2020 vorhergesagten Biomassepotenzial könnten, bei nur 50 %iger Verwendung für den Verkehr, 12 % der gesamten durch den Straßenverkehr verursachten Kraftstoffnachfrage erzeugt werden.

Natürlich wollen die Regierungen und die Industrie auch wissen, welche Kosten bei der Produktion von Biokraftstoffen entstehen. Die Kosten für Biomasse aus Weide von Kurzumtriebplantagen, in denen die Weidentriebe bereits nach wenigen Jahren geerntet werden, belaufen sich auf 4,3 EUR bis 5,8 EUR pro Gigajoule (GJ) produzierter Energie. Die Kosten für Stroh und Waldrestholz reichen von 2,4 EUR/GJ bis 5 EUR/GJ. Das Projekt sieht eine Harmonisierung der Preise in Europa bei etwa 3,5 EUR/GJ bzw. 4 EUR/GJ vorher. Im Vergleich hierzu kostete 2008 Energie aus Rohöl vor der Raffinierung etwa 5,5 EUR/GJ. Unter den optimalen RENEW-Bedingungen könnten die Gesamtkosten für die Produktion von BtL etwa zwischen 0,5 EUR/l und 0,9 EUR/l Dieseläquivalent liegen.

Hinsichtlich der Technologie erfüllen zwei Produktionsmethoden die Projektanforderungen an den Wirkungsgrad, die Ausgereiftheit und die Umweltverträglichkeit: das „Konzept der Schwarzlaugevergasung mit DME-Analyse“ und die „zentralisierte Flugstromvergasung mit einer Fischer-Tropsch-Dieselsynthese“. Bei der ersten Methode wird eine bereits vorhandene Zellstofffabrik mit neuen Technologien ausgestattet. Die zweite ist ein eigenständiges Werk zur Produktion von synthetischem Diesel, der in unveränderten Motoren verwendet werden kann. Der Umwandlungswirkungsgrad – die Menge an Biomasse, die in Kraftstoff umgewandelt werden kann – beträgt 69 % bzw. 54 % und beide Methoden sind hinsichtlich der produzierten Kraftstoffkategorie flexibel.

Ein Schritt nach dem anderen

Der nächste Schritt in der Biokraftstoffforschung ist die Einrichtung eines Demonstrationsprojekts, in dem die von RENEW entwickelten Konzepte in einer 50-Megawatt-Anlage getestet werden können.

Langfristig gesehen hat das RENEW-Team auch bereits die geeignetsten Standorte für die ersten industriellen BtL-Werke ermittelt. Die Forscher raten zu Westpolen mit seiner umfangreichen, kostengünstigen Biomasse und Schweden, wo bereits eine gut funktionierende Forstwirtschaft besteht, deren Restholz gegenwärtig relativ günstig zur Verfügung steht.

Die Ergebnisse von RENEW liefern eine solide Grundlage für die weiterführende Entwicklung von Biokraftstoffen der nächsten Generation. Dadurch stellen sie sicher, dass diese wichtige Energiequelle die Energieversorgung Europas in der Zukunft optimal ergänzen kann.