Mit einem Lichtbogen zu grünem Methanol aus Biogasresten

Gärreste aus Biogasanlagen sind eine ziemlich nasse Angelegenheit. Sie bestehen zu mehr als 90 Prozent aus Wasser und landen meist als Dünger auf dem Feld. Doch sie enthalten auch organische Stoffe, die sich als Rohstoff für die chemische Industrie nutzen ließen. Forschende der TU Bergakademie Freiberg wollen daraus einen Grundstoff für die Herstellung von Methanol gewinnen. Helfen soll ihnen ein Lichtbogen, ähnlich wie beim Schweißen.

Die Freiberger gehören zum Forschungsbündnis biogeniV in Mecklenburg-Vorpommern. Dort arbeiten Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft und Kommunen daran, bislang wenig genutzte Reststoffe in grünes Methanol und Biomethan umzuwandeln. Methanol ist ein einfacher Alkohol, den die Industrie unter anderem für Kunststoffe und Lacke benötigt. Er kann auch als Kraftstoff eingesetzt werden. Bisher wird Methanol überwiegend aus Erdgas oder Kohle hergestellt.

Aus Gärresten werden Pellets

Ein erstes Teilprojekt untersuchte, wie sich die wasserreichen Gärreste trocknen und zu kleinen Presslingen, sogenannten Pellets, verarbeiten lassen. Ihnen wird Biokohle beigemischt, damit sie sich besser in Gas umwandeln lassen. Dabei entsteht sogenanntes Synthesegas, das hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid besteht. Daraus lässt sich anschließend Methanol herstellen.

Anfang September begann das nächste Teilprojekt. Die Forschenden wollen die Umwandlung der Pellets in Gas verbessern. Dafür setzen sie auf einen elektrischen Lichtbogen, der zwischen zwei Elektroden im Reaktor entsteht. Ähnlich wie beim Schweißen erzeugt er sehr hohe Temperaturen.

Bei herkömmlichen Vergasungsverfahren wird ein Teil des Ausgangsmaterials verbrannt, um die nötige Hitze zu erzeugen. Dabei entsteht CO₂. Liefert stattdessen ein elektrisch betriebener Lichtbogen einen Teil der Wärme, könnte mehr Kohlenstoff für die Herstellung von Methanol übrig bleiben. Besonders interessant wäre das, wenn der Strom aus Wind- oder Solaranlagen stammt.

Projektleiter Martin Gräbner, Professor für Energieverfahrenstechnik an der TU Bergakademie Freiberg, erwartet dadurch eine deutlich bessere Nutzung des Kohlenstoffs aus den Gärresten. "Dies wird zu einer massiven Steigerung des Kohlenstoffnutzungsgrades führen und damit eine deutliche Senkung der CO₂-Emissionen bewirken", sagt er. Ob sich diese Erwartungen erfüllen, müssen die Versuche erst zeigen.

Die Stromkosten entscheiden mit

Die Vergasung mit Plasma, einem extrem heißen, elektrisch leitenden Gas, wird auch international erforscht. Wissenschaftler konnten zum Beispiel bereits zeigen, dass das Verfahren wirtschaftlich interessant sein könnte. Voraussetzung ist allerdings ausreichend günstiger Strom aus erneuerbaren Quellen. Untersucht wurden dabei andere Abfallstoffe, nicht die Gärreste aus Biogasanlagen.

Gerade die stellen die Forschenden vor zusätzliche Aufgaben. Das viele Wasser muss vor der Vergasung entfernt werden. Das kostet Energie. Außerdem enthalten die Gärreste mineralische Bestandteile, die bei der Verarbeitung Probleme bereiten können. Für die Umweltbilanz spielt auch eine Rolle, was mit den Nährstoffen geschieht, die bislang als Dünger auf den Feldern landen.

Das Freiberger Projekt soll klären, wie sich solche Reststoffe mit einem Lichtbogen möglichst effizient in Synthesegas umwandeln lassen. Die Ergebnisse sollen den Weg für eine größere Versuchsanlage ebnen. Erst dann wird sich genauer beurteilen lassen, ob sich das Verfahren auch im industriellen Maßstab lohnt.