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Im letzten Artikel wurde das von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) betreute und vom Bund finanzierte Förderprogramm 2011 für die Weiterentwicklung der Nachwachsenden Rohstoffe vorgestellt. Die 4 neu hinzugekommenen Förderschwerpunkte, die Ziele und Potentiale sollen im heutigen Artikel etwas genauer betrachtet werden.

16 Jahre Forschungsförderung für Nachwachsende Rohstoffe durch die FNR

Die FNR betreut nun schon seit 1993 die Forschungsförderung im Bereich der Nachwachsenden Rohstoffe und berücksichtigt hierbei sowohl die stofflichen, als auch die energetischen Potentiale von Biomasse. Einen interessanten Einblick in die 16-jährige Geschichte der Agentur und die Zusammensetzung der Projekte im Bereich der Pflanzenzüchtung bietet eine Präsentation von Dr. Steffen Daebeler.

4 neue Forschungsschwerpunkte für NawaRo’s 2011

Wie schon erwähnt, wurde vor 2 Wochen die Ausrichtung des Förderprogramms für das kommende Jahr 2011 bekanntgegeben. Die Bezeichnungen für die neu hinzugekommenen Förderschwerpunkte lauten dabei:

  1. Feste Bioenergieträger (Förderbereich: Energetische Nutzung von NawaRo’s)
  2. Optimierung der Energiepflanzenproduktion unter Berücksichtigung von Nachhaltigkeitskriterien (Förderbereich: Energetische Nutzung von NawaRo’s)
  3. Stoffliche Nutzung von Lignin (Förderbereich: Holz/ Lignocellulose)
  4. Biobasierte Polymere und biobasierte naturfaserverstärkte Kunststoffe – NFK (Förderbereich: Stärke, Zucker und Fasern)

Während die Schwerpunkte 1 und 2 weitgehend auf die Weitentwicklung schon erfolgreich am Markt etablierter Konzepte und Verfahrenstechniken abzielen, betreffen die Punkte 3 und 4 innovative und junge Wirtschaftszweige, denen der Sprung in die großtechnische Produktion und Anwendung noch bevorsteht. Die Schwerpunkte werden im Folgenden etwas differenzierter betrachtet.

Heizen mit fester Biomasse im 21.Jahrhundert

Die Nutzung von Biomasse als Energieträger zur Erzeugung von Wärme ist so alt wie die erste Nutzung des Feuers durch unsere prähistorischen Vorfahren vor mindestens 700.000 Jahren. Dabei schätzten sie vor allem die hohe und leicht zu erschließende Energiedichte des Energieträgers von Holz.

Die zusätzliche Nutzung von Holz zur Erzeugung von Strom in großen Biomasseheizkraftwerken oder in kleineren Anlagen zur Kraft-Wärme-Kopplung wie Blockheizkraftwerken (BHKW) ist im Vergleich dazu noch sehr jung und erst eine Errungenschaft des vergangenen Jahrhunderts.

Ein Ziel des neuen Förderschwerpunkts „Feste Bioenergieträger“ der FNR, bzw. des BMELV, ist vor allem die Entwicklung von umweltfreundlichen, effizienten und wirtschaftlichen Biobrennstoffen zur Erzeugung von Wärme. Nur durch die Berücksichtigung der genannten Kriterien, beim Entwickeln von bioenergetischen Konzepten und Anlagen, kann sich die Biomasse erfolgreich in die Energieversorgung des 21.Jahrhunderts einbringen!

Mit den Fördermitteln soll auch die Suche nach Biomasse-Alternativen für den Brennstoff Holz unterstützt werden. Ziel ist dabei die Entspannung des Verhältnisses zwischen der stofflichen und der energetischen Nutzung von Holz und die Erschließung neuer Märkte für weitere Energiepflanzen.

Ein bestehendes Hemmnis für die bessere Vermarktung vom Biomasse-Brennstoff Holz ist häufig die fehlende Homogenität des Brennstoffs (vor allem bezüglich dem Wassergehalt). Deshalb sollen die Brennstoffparameter noch besser normiert werden und feste Qualitätsanforderungen entwickelt bzw. angewendet werden. Die bestehenden europäischen Normen (DIN EN 844-1, DIN EN 1316-1) werden auf nationaler Ebene häufig noch nicht ausreichende angewendet.

Einen wichtigen Fortschritt hat diesbezüglich die europäische Pellet-Branche erreicht, welche zu Beginn des laufenden Jahres mit einer EU-Norm (siehe Artikel) die Zertifizierung der eigenen Produktpalette anstrebt.

Lignin – ein stabiles Biopolymer stärkt die Biomasse-Branche

Lignin wird neben dem wichtigen Pflanzenbestandteil Zellulose häufig als einer der vielversprechendsten Rohstoffe der Biomasse-Nutzung betrachtet. Diese Ansicht basiert vor allem auf den großen Mengen in denen diese biochemische Verbindung weltweit auftritt, bei gleichzeitig wenigen existierenden Nutzungspfaden.

Lignin fällt z.B. in großen Mengen in der Papier- und Zellstoffproduktion an. So wird beim Herauslösen des Zellstoffs aus dem Rohstoff Holz auch der Prozess der Delignifizierung durchlaufen. Dieser Schritt ist der Lignifizierung entgegengesetzt, welche beim Aufbau der Biomasse stattfindet und zur Zunahme der Stabilität der Pflanze führt. Die Delignifizierung zielt umgekehrt auf die Lösung und Spaltung des Lignin-Polymers ab.

In der Natur wird der Abbau des Lignins von verschiedenen Pilzen, z.B. aus der Gattung der Spaltblättlinge, übernommen. Bei der industriellen Gewinnung von Zellstoff wird dagegen auf die lösende Wirkung verschiedener Chemikalien (z.B. Natronlauge, Natriumsulfid) zurückgegriffen, um das Lignin von der Zellulose zu trennen. Das als Nebenprodukt anfallende Lignin wird anschließend häufig als Schwarzlauge verbrannt und somit zur Erzeugung von Energie genutzt.

Die Nutzungs-Potentiale dieses „Nebenprodukts“ sollen besser erschlossen werden, um das Lignin durch Verfahren der weißen Biotechnologie und BioEconomy auch verstärkt stofflich nutzen zu können. Ziel des neuen Förderschwerpunkts ist somit die Erforschung und Entwicklung neuer Nutzungspfade für Produkte aus Lignin. Außerdem soll jegliche Art von Verfahren zur Verbesserung der Gewinnung oder Umwandlung von Lignin finanziell gefördert werden.

Hier der Download zum Band 31 der Schriftenreihe „Gülzower Fachgespräche“ in dem es um die stoffliche Nutzung von Lignin geht.

Nicht nur die Erforschung des natürlich vorkommenden Biopolymers Lignin soll unterstützt werden, sondern auch die Entwicklung und Produktion künstlicher Biopolymere (Förderschwerpunkt 4), wie beispielsweise aus Polymilchsäure (PLA) oder Polyhydroxybuttersäure (PHB).

So werden die Pläne zur Errichtung der PLA-Anlage in Guben/ Brandenburg wieder konkreter. Auch international gibt es im Bereich der Biopolymere eine rasche Entwicklung, bei der die ersten industriellen Anlagen gebaut werden. So wurde vor kurzem bekanntgegeben, dass in Hebei/ China der 2.Versuch unternommen wird, eine Anlage zur PLA-Herstellung mit 150.000 Jahrestonnen zu errichten.

Fine-Tuning von Energiepflanzen für Bioenergie

Es existiert aktuell eine relativ überschaubare Anzahl an Pflanzen (siehe Übersicht), die für die Gewinnung von Bioenergie verwendet werden. Abhängig von den regionalen Standortfaktoren und dem gewünschten Energieträger (fest, flüssig, gasförmig) wird auf die entsprechenden öl-, zucker- oder stärkehaltigen Pflanzen zurückgegriffen.

Die Vielfalt an Energiepflanzenarten und Anbausystemen (z.B. Agroforestry, Alley cropping) zu erweitern, ist eines der Ziele des neuen Förderschwerpunkts „Optimierung der Energiepflanzenproduktion“. Die Optimierung der landwirtschaftlichen Produktion mit Hilfe technischer und logistischer Ansätze bei gleichzeitiger Berücksichtigung von Nachhaltigkeitsaspekten beim Anbau von Energiepflanzen (Böden, Gewässer, Klima und Ökosysteme) soll gefördert werden.

Auch die Überwindung des häufig auftretenden Problems, dass Forschungsergebnisse zu selten in die wirtschaftliche Anwendung übertragen werden, soll angegangen werden. Dabei konzentriert sich die Projektförderung der FNR meines Wissens hauptsächlich auf die landwirtschaftlich angebauten Energiepflanzen. Die Förderung von Forschung und Entwicklung im Bereich des aquatischen Energiepflanzenanbaus wird aktuell vor allem durch Unternehmen vorangetrieben.

Möge uns das kommende Jahr, auch dank des BMELV-FNR-Förderprogramms, mit vielen positiven Entwicklungen in der Biomasse-Branche überraschen. Ich wünsche einen guten Rutsch und einen inspirierenden Start ins neue Jahr.