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Raffinerie zur Nutzung Nachwachsender Rohstoffe zur Herstellung von Chemikalien Futter oder Biokraftstoff„Die Steinzeit ging nicht zu Ende, weil uns die Steine ausgingen und das Zeitalter des Öls wird auch nicht zu Ende gehen, weil uns das Öl ausgeht.“ Ein interessantes Zitat von Scheich Zaki Yamani (Saudi-Arabien), dass ich auf der Internetseite von Biorefinica gefunden habe. Es deutet unter anderem an, welche wachsende Bedeutung den Bioraffinerien in Zukunft zukommen könnte, wenn sie die Erdölraffinerien ergänzen oder mittelfristig vielleicht sogar ersetzen werden.

Rohstoffwende erfordert auch den Umstieg von Erdöl- auf Bioraffinerien

Der Begriff der Bioraffinerie ist nicht leicht zu fassen und schwierig auf die jeweiligen Inputstoffe oder hergestellten Produkte reduziert klar zu definieren. Die Konzepte für verschiedene Bioraffinerien sind noch am gedeihen und versprechen spannende Entwicklungen in den nächsten Jahren. Dabei ist der Grundansatz der Bioraffinerie einer Erdölraffinerie sehr ähnlich, nur dass statt auf den Inputstoff Erdöl auf verschiedene Biomassen zurückgegriffen wird.

Abhängig von der Biomasse die verwendet wird, unterscheidet man aktuell vor allem 3 verschiedene Bioraffinerie-Typen:

  • Lignocellulose-Raffinerien (Holz, Stroh, Schilf etc.)
  • Ganzpflanzen-Raffinerie (Mais, Weizen, Roggen etc.)
  • Grüne Bioraffinerie (Gräser, Luzerne, unreifes Getreide)

Faszinierend an Bioraffinerien ist, dass sie die Möglichkeit bieten, die stoffliche und energetische Nutzung von Biomasse zu vereinen. So bilden Grundchemikalien wichtige stoffliche Grundbausteine der aufkommenden BioÖkonomie und können bei der Herstellung von Biokraftstoffen, wie Bioethanol und Biodiesel, als Koppelprodukt oder Nebenprodukte anfallen. Das ist aber nur ein erster Schritt!

Hohe Bedeutung von Plattformchemikalien für das Wachstum der BioÖkonomie

Eine Abschätzung des Potentials von Bioraffinerien ist schwierig vorzunehmen. Bei der Vielzahl an Pflanzen und organischen Verbindungen die uns schon heute bekannt sind, ist das Potential aber wahrscheinlich beträchtlich. Um einen kleinen, fassbaren Eindruck zu geben, hier eine Auflistung der häufigsten organischen Grundchemikalien die aktuell eine globale Produktionsmenge von über 1 Millionen Jahrestonnen haben und ein breites Anwendungsspektrum aufweisen.

Tabelle mit Jahresmengen von Plattformchemikalien für die BioÖkonomie

Eine weit umfassendere Übersicht gibt es im entsprechenden Artikel zu Grundchemikalien bei der deutschen Wikipedia, welcher über das Anklicken des Ausschnitts direkt besucht werden kann. Außerdem gibt es auf der Internetseite des Hitech Innovationsmagazins von Siemens Österreich eine interessante Vorstellung des Bioraffinerie-Konzepts zum Anhören.

In ihrem Vortrag auf der Berliner Energiekonferenz Anfang Mai hat Frau Prof. Birgit Kamm (Biopos e.V. und BTU Cottbus) unter anderem auf ein spezielles Förderprogramm des U.S. Departments of Energy (DOE) hingewiesen. Für dieses wurden in einem komplexen Auswahlverfahren aus 300 biobasierten Plattformchemikalien die zwölf auserwählt, die in den kommenden Jahren stark gefördert werden sollen und einen wichtigen Baustein für die Entwicklung der „Bioeconomy“ liefern werden.

Zwei Bioraffinerien in Brandenburg

Wie schon beschrieben ist der Begriff der Bioraffinerie noch entwickelbar und bisher in kein zu enges Korsett geschnürt. Deshalb kann ich beim Nennen von zwei Beispielen für Bioraffinerien sogar auf Anlagen im direkten Umfeld meiner Heimatstadt Berlin zurückgreifen.

  • Grüne Bioraffinerie in Selbelang (LK Havelland)

Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei dieser Anlage im Westen Brandenburgs um eine Grüne Bioraffinerie, welche auf Gräser und unreifes Getreide als Inputstoffe zurückgreift. Grüne Bioraffinerien haben interessante Vorteile, wie in einer Präsentation (siehe hier) von Professorin Birgit Kamm zu Grünen Bioraffinerien allgemein und der Demonstrationsanlage im Havelland speziell, nachgelesen werden kann.

Durch die Aufbereitungsschritte der Demonstrationsanlage kann sowohl der feste Press-Kuchen, als auch der flüssige Press-Saft genutzt werden, um daraus Futter, Chemikalien oder Kraftstoff herzustellen. Der produzierte Biokraftstoff der Anlage kann außerdem genutzt werden, um in einem Blockheizkraftwerk in Wärme und Strom umgewandelt und der Bioraffinerie wieder zugeführt werden.

Das breite Spektrum der herstellbaren Produkte solcher Anlagen ist beeindruckend und durch die Zusammensetzung der verwendeten Technologien vergleichsweise flexibel einstellbar.

  • Biokraftstoff-Raffinerie der VERBIO Diesel Schwedt GmbH (LK Uckermark)

Die im Industriegebiet Schwedt gelegen Anlage im Osten Brandenburgs würde man auf den ersten Blick vielleicht gar nicht als „Bioraffinerie“ bezeichnen, sondern bei dem klaren Schwerpunkt auf die Biodieselproduktion eher mit Biodieselwerk betiteln. Letztlich ist  das aber Wortklauberei, da bei näherem Hinschauen und der Berücksichtigung des Standorts (PCK Raffinerie GmbH) der Raffinerie-Charakter schnell deutlich wird.

Innerhalb dieser Biodiesel-Anlage gibt es ein effektives und vor allem schon großtechnisch genutztes Beispiel für die Kombination von stofflicher und energetischer Biomasse-Nutzung. Beim Herstellungsprozess des Biodiesels wird neben dem Hauptprodukt auch das Nebenprodukt Glycerin hergestellt. Das Glycerin kann dann als Frostschutzmittel, Schmierstoff oder Weichmacher verwendet werden. So wird nicht nur das Produktspektrum der Verbio Biodiesel GmbH erweitert, sondern auch die Nutzung der nachwachsenden Rohstoffe vollständiger. Nähere Informationen gibt es hier.

Eine ähnliche Kombination wie bei der Verbio AG gibt es auch bei der CropEnergies AG in Mannheim, welche der größte Bioethanolhersteller in Deutschland ist. Die Ambitionen zur Herstellung von stofflich und energetisch nutzbaren Koppelprodukten aus nachwachsenden Rohstoffen sind bei der CropEnergies AG aus der ursprünglichen Produktion des Nahrungsmittels Zucker (Südzucker AG) hervorgegangen.

Biogasanlagen der Zukunft sind dezentrale Mini-Bioraffinerien?

Mittlerweile gibt es in Deutschland 6.000 Biogasanlagen, welche ein wichtiges Standbein der dezentralen Bioenergie in Deutschland bilden. In Zukunft könnten sich dabei meiner Meinung nach Biogasanlagen noch viel stärker voneinander unterscheiden, als sie es im Moment schon tun.

So könnte ich mir vorstellen, dass auch die ländlichen Biogasanlagen mit einer Leistung um die 500 kW einen wichtigen Beitrag zu Produktion von Grundchemikalien oder anderen Koppelprodukten der BioÖkonomie beitragen können. Vielleicht zählt man in einem knappen Jahrzehnt auch diese ländlichen Biogasanlagen zu den Bioraffinerien und nennt sie vielleicht die dezentralen „Mini-Bioraffinerien“.

Sicherlich ist dieser Schritt für industrielle Biogasanalgen wie den Biogasparks in Penkun oder Güstrow auf Grund der höheren Mengenströme wahrscheinlicher, aber der mittelfristigen Spezialisierung von Biogasanlagen hin stofflich nutzbaren Koppelprodukten steht theoretisch eigentlich nichts im Wege.

Welche Koppelprodukte für welchen Biogasanlagentyp als realistisch und nützlich einzuschätzen sind, könnte in Diskussionen zwischen Wissenschaftlern und den zahlreichen Anlagenbetreibern ermitteln werden. Die Absatzmärkte für Betreiber von Biogasanlagen und die damit verbundene Flexibilität könnte somit erweitert und die Wertschöpfung verdichtet werden. Als weiterer Bonus würde die anzustrebende Kaskadennutzung von Biomasse gestärkt werden. Hier geht es zu weiteren Artikeln zum Thema Biogas.

Ein ähnliches „Bioraffinerie-Potential“ wie es für Biokraftstoffhersteller und eventuell für Biogasanlagen-Betreiber gilt, läßt sich mit Sicherheit für Zellstoffabriken ermitteln.

Fazit zum Umstieg auf Bioraffinerien

Der Umstieg auf eine biobasierte Wirtschaft wird wahrscheinlich nicht von heute auf morgen kommen. Auch wenn diese revolutionäre Sicht faszinierend ist, stößt man mit dieser Annahme häufig noch auf starke Widerstände bei der aktuellen Orientierung vieler Erdölunternehmen und fördert die Entwicklung von Konflikten anstatt gemeinsam an der Entwicklung einer biobasierten Rohstoffnutzung zu arbeiten. So kann die Entwicklung von Grundchemikalien aus nachwachsenden Rohstoffen in Bioraffinerien auch von den jahrzehntelangen Erfahrungen der Erdölraffinerien profitieren. Auch bei der Entwicklung und Herstellung von Biokraftstoffen der nächsten Generation sind die Erfahrungen der Erdölraffinerien sehr nützlich.

Die Erdölindustrie könnte durch die ihr „drohende“ Rohstoffwende in eine Identitätskrise fallen, welche ich ihr jedenfalls nicht wünsche. Immerhin haben wir dem Erdöl auch viele positive Entwicklungen zu verdanken und sollten ihm jetzt nicht schnellstmöglich den Kopf abschlagen wollen. Wenn die Unternehmen der Erdölindustrie die Rohstoffwende auch als eine Chance der eigenen Weiterentwicklung begreifen, dann ist es möglich, beide Industrien zu vereinbaren, die wirtschaftlich notwendige Rohstoffwende voranzubringen und dabei die gewünschten Umweltstandards zu erreichen.

Ich wünsche mir eine enge Zusammenarbeit zwischen Erdöl- und BioÖkonomie, bin mir aber bewusst, dass dies ein Ideal darstellt, welches Tag für Tag zwischen Vertretern der beiden Branchen erarbeitet werden muss.