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Hydrothermale Carbonisierung (HTC)

Wie Biomasse zu Kohle wird

29.04.2011 Ι Die Hydrothermale Carbonisierung (HTC) ist ein hocheffizientes Verfahren zur Herstellung von Kohle aus beliebiger Biomasse. Im Gegensatz zu anderen Methoden wird fast der gesamte in der Biomasse enthaltene Kohlenstoff in Kohle umgewandelt, ohne dass zusätzlich CO2 freigesetzt wird. Der Energiebedarf ist zudem sehr gering.

Topf auf, Grünzeug und einen Katalysator, etwa Zitronensäure rein, Deckel zu, auf 180 Grad erhitzen, Ausschalten. Und ein paar Stunden später kommt Kohle raus. Ohne CO2-Emissionen. Darin unterscheidet sich die Hydrothermale Carbonisierung (HTC) entscheidend von anderen Biomasse-Umwandlungsverfahren: Bei der alkoholischen Gärung beispielsweise werden nur knapp zwei Drittel des pflanzlichen gebundenen Kohlenstoffs in Kohle umgewandelt, bei der Holzverkohlung gar nur etwa 30 Prozent. Bei der HTC sind es hingegend annähernd 100 Prozent.

Ein weiterer Vorteil: Die Energieeffzienz des Produktionsverfahrens. Da der HTC-Prozess eine sogenannte exothermische Reaktion ist, entsteht sogar noch Wärme. Das bedeutet: Einmal auf 180 Grad und genügend Druck muss keine weitere Wärmeenergie zugeführt werden.

Und schließlich ist es die Art der Biomasse bei der HTC relativ egal: Ein entscheidender Vorteil etwa gegenüber der Biodiesel-Herstellung, bei der nur das in den Früchten der Pflanzen gespeicherte Öl genutzt wird. Das bedeutet: Für die HTC ist kein spezieller und platzverschwendender Anbau von Biotreibstoff-Pflanzen in Konkurrenz zu Nahrungspflanzen nötig. Jegliche organische Masse kann verwendet werden. Etwa Abfälle von Zuckerraffinerien, Grünschnitt, Biomüll. Sogar Klärschlamm ist möglich, erklärt der am Salzgitter-Projekt maßgeblich federführende Physiker Thomas Greve, der den Forschungsreaktor an der Fachhochschule Wolfenbüttel betreibt.

Die Qualität der HTC-Verfahren hergestellte Kohle hängt von der Dauer der Reaktion ab. Steinkohle-Niveau ist möglich, theoretisch sogar hochwertige metallurgische Kohle für die Stahlverhüttung.
Doch die Anwendungsmöglichkeiten gehen viel weiter:

  • Als Kraftstoff für Autos. Das gewonnene Kohlestoffpulver lässt sich zu Benzin umwandeln oder direkt in einer Brennstoffzelle verstromen.
    Als Bodenverbesserer auf Kohlenstoffbasis, sogenannte Terra Prata.
  • Als Kohlefaser-Leichtbaustoff, beispielsweise für Flugzeuge oder Autos.
  • Derzeit tüfteln Greve und seine Forscherkollegen an geeigneten Biomasse-Cocktails als Ausgangsstoff und Katalysatoren.

Die Hydrothermale Carbonisierung ist eigentlich schon sehr lange bekannt. Der deutsche Chemiker und Nobelpreisträger Friedrich Bergius hat das Verfahren bereits 1913 beschrieben. Im Grunde ahmt die HTC die in der Natur in Jahrmillionen ablaufende "Inkohlung" organischer Stoffe innerhalb weniger Stunden nach.

Doch erst in den letzten Jahren ist das HTC-Verfahren wieder in den Blick der Forschung gerückt. Die Salzgitter-Beschäftigten und das Forschernetzwerk um Greve sind beileibe nicht die einzigen, die sich damit beschäftigen. In ganz Deutschland sind in den letzten Jahren HTC-Forschungsprojekte und -reaktoren entstanden.

Der HTC-Guru in Deutschland, Markus Antonietti vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, glaubt, dass HTC einen bahnbrechenden Beitrag zur Lösung des Energie- und Klimaproblems liefern kann. Er hat beispielsweise berechnet, dass die 70 Millionen Tonnen Biomasse, die in Deutschland jährlich sowieso anfallen, genügen würden, um unseren Spritbedarf zu decken.

Anonietti geht sogar noch weiter: Mit einer flächendeckenden Inbetriebnahme von tausenden HTC-Anlagen rund um den Globus ließe sich aus seine Sicht sogar der CO2-Gehalt der Erdatmosphäre senken: Über den Anbau von Biomasse lässt sich CO2 aus der Atmosphäre ziehen, über HTC in Kohle umwandeln und als Kohlepulver ungefährlich einlagern. Eine bessere Alternative zur aufwändigen CO2-Verflüssigung.

 

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