Biogene Reststoffe effizienter und nachhaltiger verwerten

Patrick Beuel hat seine Promotion am Cologne Institute for Renewable Energy erfolgreich abgeschlossen. (Bild: privat)

Wie erklären Sie Ihr Thema Ihren Nachbar*innen?

Ich habe mich mit Möglichkeiten beschäftigt, aus biogenen Reststoffen wie Stroh oder organischen Abfällen Energie und Grundstoffe zu erzeugen. Unter Grundstoffen versteht man zum Beispiel Biopolymere oder Aromate. Um dabei eine hohe Effizienz zu erreichen, ist eine optimale Vorbehandlung entscheidend, bevor die eigentliche Umwandlung in Energie – etwa in Form von Biogas oder Bioethanol – oder die Veredelung zu Grundstoffen stattfindet. Häufig werden dafür Lösungsmittel oder Säuren verwendet. Allerdings ist der Einsatz solcher Additive für Mensch und Umwelt mitunter problematisch. Deswegen habe ich die Verwendung von natürlichen Additiven in einem kombinierten Verfahren untersucht. Mir war es wichtig, eine umweltfreundliche und ressourceneffiziente Vorbehandlungsmethode zu entwerfen. Sämtliche praktischen Arbeiten dafür wurden am Lehr- und Forschungsstandort :metabolon durchgeführt.

Was haben Sie herausgefunden?

Dass aus Stroh Energie gewonnen werden kann, ist schon lange bekannt. Stroh ist allerdings auch dafür bekannt, dass seine Umwandlung aufgrund des Zellwandaufbaus nicht ohne weiteres möglich ist. Verantwortlich dafür sind etwa eine beschränkte biologische Abbaubarkeit in Vergärungsprozessen oder aber minderwertige Verbrennungseigenschaften. Ich konnte aufzeigen, dass sich die Vergärungsprozesse durch neuartige Verfahrenskombinationen, unter anderem durch die Zugabe von Kompost, optimieren lassen. Im Vergleich zu etablierten Verfahren führt dies zu einer besseren Ökobilanz. Die aus dem durchgeführten techno-ökologischen Vergleich gewonnenen Erkenntnisse können für weitere Optimierungen des entwickelten Prozessdesigns verwendet werden.

Was begeistert Sie an Ihrem Thema?

Strom, Wärme und Kraftstoff bilden die Grundlage für die Versorgung der Menschheit und gehören in sämtlichen Lebensbereichen zu unserem Alltag. Letztlich hängt von deren Verfügbarkeit die wirtschaftliche Entwicklung eines Landes ab. Das Besondere an der Ressource Biomasse ist, dass aus ihr alle genannten Energieträger gewonnen werden können. Die Nutzung von biogenen Reststoffen ist darüber hinaus vorteilhaft, da Konkurrenzsituationen zwischen Nahrungs- und Futtermitteln sowie Energiepflanzen vermieden werden können. Wird die komplex zusammengesetzte Biomasse in sogenannten Bioraffinerien in ihre Bestandteile zerlegt, das heißt zu „Plattformen“ verarbeitet, können zusätzlich Grundstoffe wie Chemikalien und Werkstoffe nachhaltig erzeugt werden.

Wie kann es mit Ihren Ergebnissen weitergehen?

Die Überführung des untersuchten Bioraffinerie-Konzepts vom Forschungsstadium in den Produktionsmaßstab erfordert einen hohen technologischen Reifegrad. Unter Berücksichtigung der Ergebnisse meiner Dissertation sowie der aktuellen Rahmenbedingungen zur Biomassenutzung sind hierfür umfangreiche Investitionen erforderlich. Das von mir entwickelte und zudem techno-ökologisch bewertete Vorbehandlungskonzept liefert dessen ungeachtet weitere Impulse für die Entwicklung und Erprobung von umweltfreundlichen und zirkulären Bioraffinerien für die nachhaltige Verwertung von bisher unzureichend genutzten Reststoffen wie zum Beispiel Weizenstroh.