Bisher sind fossile Kraftstoffe in vielen Bereichen des Verkehrs fast unverzichtbar. Doch im Zuge des Klimaschutzes – und auch, um die Abhängigkeit von Erdöl- und Erdgasimporten zu verringern – muss sich der Verkehr auf alternative Antriebe umstellen. Als Übergangslösung auf dem Weg zu einer reinen Elektromobilität oder Brennstoffzellfahrzeugen gelten dabei synthetische Kraftstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen wie Biomasse. Einer dieser alternativen Kraftstoffe ist Ethanol. Er kann sowohl dem gängigen PKW-Treibstoffgemisch zugefügt werden, oder auch als ED95, mit 95 Prozent Ethanol, im Schwerlastverkehr als Dieselersatz eingesetzt werden.
Hergestellt wird dieser Alkohol in der Regel durch Fermentation von Zuckern aus stärkehaltigen Rohstoffen wie Mais oder aus lignozellulosehaltiger Biomasse wie Holz oder Stroh. Damit solche synthetischen Kraftstoffe aber möglichst umweltfreundlich sind, sollten als Biomassequelle möglichst Abfallstoffe verwendet werden. Denn baut man eigens dafür Energiepflanzen an, tritt dies in Konkurrenz zur Nahrungsproduktion und fördert zudem die intensive Landwirtschaft.
Vom Holz zum Ethanol
Forscher um Kristian Melin von der Technischen Universität Lappeenranta-Lahti (LUT) in Finnland und der Technischen Universität München haben deshalb nach Verfahren gesucht, mit der Abfälle aus der Forstwirtschaft möglichst nachhaltig und effizient zur Ethanolproduktion eingesetzt werden können. Ihre Lösung: Die Holzreste werden zunächst zu Synthesegas gemacht und daraus chemisch Methanol hergestellt. Dann wird das Methanol in Essigsäure umgewandelt und mittels Einleitung von Wasserstoff zu Ethanol umgesetzt.
„Der Gesamtprozess besteht überwiegend aus technisch ausgereiften Teilprozessen”, erklärt Co-Autor Daniel Klüh von der TU München. “Die Zusammensetzung der Prozessschritte und der finale Schritt, die Hydrierung von Essigsäure zur Ethanolgewinnung, sind allerdings neu.” Der Clou dabei: Der dafür nötige Wasserstoff stammt aus der Elektrolyse – der Zerlegung von Wasser mithilfe von Strom aus erneuerbaren Energien. Dies bietet die Möglichkeit, künftig Stromüberschüsse aus Sonne und Wind sinnvoll zu nutzen und spart fossile Energien für den Prozess ein.
Ausbeute höher als bei gängiger Fermentation
In ihrer Studie haben die Forscher auf Basis erster Tests ausgerechnet, dass dieses Verfahren zur Ethanolherstellung von seinen Kosten her nicht teurer ist als gängige Verfahren. Dafür ist jedoch die Ausbeute im Vergleich zu fermentationsbasierten Prozessen auf Basis von Stroh oder Holz deutlich höher: Aus einer Tonne trockener Biomasse können mit dem neuen Prozess zwischen 1350 und 1410 Liter Ethanol hergestellt werden. Mit den fermentationsbasierten Prozessen können aus einer Tonne trockener Biomasse hingegen nur zwischen 200 bis 300 Liter Ethanol erzeugt werden, wie das Team erklärt.
