Förderung für praxisorientierte Biomasseforschung

Das Forschungsprogramm „Energetische Biomassenutzung“ wird fortgesetzt und auch weiterhin gefördert. Das gab jetzt das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) bekannt. Damit unterstreicht die Behörde einmal mehr die Bedeutung der Biomasse für die Energiewende.

„Die vielfältigen Vorteile von hochwertiger Bioenergie wie hohe Flexibilität, gute Speicherbarkeit und dezentrale Anwendung machen die Bioenergie zum idealen Partner im erneuerbaren Energiemix für den Strom- und Wärmemarkt der Zukunft“, erklärte Dr. Dorothee Mühl vom BMWi. Der Ausbau erneuerbarer Energien ließe sich nur realisieren, wenn die Entwicklung zukunftsweisender, effizienter und kostengünstiger Technologien vorangetrieben werde.

Das setzt allerdings voraus, dass die Förderprogramme an den aktuellen Stand der Energiewende angepasst werden. Konkret heißt das: Durch der Neuausrichtung liegt der Fokus der Fördermaßnahmen künftig auf praxisorientierten Lösungen. Sie sollen in erster Linie die Erzeugung von Wärme und Strom aus Biomasse flexibilisieren und zu einem klimafreundlichen Wärmemarkt beitragen. Das trifft zum Beispiel auf Verbrennungs-, Vergasungs-, Biogas- und Kraft-Wärme-Kopplungs-Anlagen zu, die zum einen kostengünstig und andererseits möglichst effektiv arbeiten. Auch auf die Kombination mit anderen erneuerbaren Energien wird jetzt deutlich mehr Wert gelegt.

„Ziel der neuen Bekanntmachung ist es, insbesondere innovative Technologien sowie Verfahrens- und Prozessoptimierungen zu fördern, die die effiziente, wirtschaftliche und nachhaltige Nutzung der Bioenergie ermöglichen und zur Versorgungssicherheit beitragen“, heißt es in der Pressemitteilung des Ministeriums. Ein zweiter Aspekt ist die Erschließung der Biomassereststoff- und Abfallpotenziale außerhalb der Forst- und Landwirtschaft. Wer Interesse an der Förderung hat, kann seine Idee in Form einer Projektskizze einreichen. Stichtag ist der 30. September 2015. Für diese Zwecke steht das easy-Online-Tool zur Verfügung: https://foerderportal.bund.de/easyonline

Algen – Einzeller mit Energiepotenzial

Bei Biomasse nur an Hackschnitzel, Mais und Gülle zu denken, verkennt die wahre Vielfalt biogener Energieträger. Weitgehend unbemerkt von der Öffentlichkeit rücken zunehmend Algen in den Fokus der Wissenschaft. Wie sie genutzt werden können, um beispielsweise Wärme zu produzieren, zeigt ein Gebäudekonzept im Hamburger Stadtteil Wilhelmsburg. Die Außenwand des Hauses schimmert grün. Verantwortlich dafür sind Fassadenelemente voller Algen, die erstmals in Deutschland zum Einsatz kommen.

Martin Kerner, der das Algenkonzept mitentwickelt hat, erklärt: „Der Wirkungsgrad solcher Bioreaktorfassaden ist vergleichbar mit Solarsystemen wie Photovoltaik und Solarthermie.“ Die Sonnenenergie, die auf die Algen trifft, wird von den Einzellern zu 38 Prozent in Wärme und zu zehn Prozent in weitere Biomasse umgewandelt. Mit der Wärme wird das Haus im Winter versorgt. „Im Sommer wird sie gespeichert“, so Keller. Die Biomasse geht an Forschungspartner.

Denn es ist nicht nur Energie, die aus der grünen Masse gewonnen wird. Algen sind ein idealer Grundstoff für weitere Produkte. Angefangen bei Kraftstoffen, die inzwischen auch im Flugverkehr getestet werden, über Baumaterial bis hin zu Pharma- und Kosmetikartikeln. Aus den Einzellern lassen sich Kohlenhydrate und Vitamine gewinnen, ebenso hochwertige Fettsäuren wie Omega-3. Alles, was dafür nötig ist, sind Sonne, Wasser und Kohlendioxid. Das ist einer der Gründe, warum Algenfarmen in der Nähe von Kohlekraftwerken angesiedelt werden.

Die Einzeller schlucken sowohl das Kohlendioxid als auch Schwermetalle. Das macht sie zu kleinen Reinigungskräften. Diese Prozesse lassen sich gezielt über den Lichteinfall steuern. Die kommerzielle Nutzung hält sich allerdings in Grenzen. Dafür sind die Investitions- und Betriebskosten noch zu hoch. Auf der anderen Seite spricht der hohe Brennwert von bis zu 30 Megajoule für Mikroalgen. Sie haben damit mehr Potenzial als Braunkohlebriketts und bieten zudem einen deutlich höheren Ertrag – 20.000 Liter pro Hektar – als Rapsöl. Das zu nutzen erfordert jedoch noch viel Arbeit.

BioCombust – Biomasse und Gesundheit

Nachhaltigkeit ist ein Aspekt der Biomasse, wie aber sieht es mit den gesundheitlichen Aspekten der Bioenergie-Gewinnung aus? Das interdisziplinäre und grenzüberschreitende EU-Forschungsprojekt BioCombust, an dem Partner aus Frankreich, der Schweiz und Deutschland beteiligt sind, widmet sich der Erforschung der Biomasse Verbrennung. Welche Partikel entstehen bei der Verbrennung von Biomasse? Kann man die Aschen weiterverwenden? Wie wirken die Partikel auf die menschliche Gesundheit.

Bei der Verbrennung von Biomasse wie Holz, Hackschnitzeln und Pellets bleiben Aschen zurück und entstehen feinste partikelförmige Emissionen. Wie weit gefährdet die hierdurch entstehende Luftbelastung die menschliche Gesundheit, was kann man dagegen tun und inwiefern sind die Aschen Abfallprodukte oder für eine Wiederverwertung geeignet? All diese Fragen möchten die beteiligten Forscher beantworten helfen.

Neben der Grundlagenforschung und angewandten Forschung organisiert BIOCOMBUST frei nach dem Motto „Wissenschaft Hautnah“ eigene Veranstaltungen, die der breiten Öffentlichkeit Wissen vermitteln und einen Blick hinter die Kulissen des Wissenschaftsalltags werfen lassen sollen.

Enzyme für die effizientere Produktion von Biogas?

Das Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V. stellt im Rahmen einer Pressemitteilung die Frage: “Mit Enzymen zu höheren Biogas-Ausbeuten?” Ein Anfang des Monats gestartetes Verbundvorhaben soll in den nächsten 3 Jahren die Wirkungsmechanismen von Enzymen bei der Vergärung feststoffreicher Substrate in Biogasanlagen untersuchen. Beim Kick-off Meeting am Leibniz-Institut für Agrartechnik in Potsdam haben die Experten den Forschungsbedarf konkretisiert. Die Erwartungen der Forscher sind hoch: Bereits heute setzen viele Biogasanlagen-Betreiber Enzyme zur effizienteren Energie-Erzeugung ein. Die Laborergebnisse sind vielversprechend, lassen sich aber nicht direkt in die Praxis übertragen.

Vor allem bei der Vergärung von strukturreichen Substraten wie Sudangras, Festmist oder Getreide-Ganzpflanzen-Silage soll der Einsatz von Enzymen den Aufschluss von Cellulosen und Hemicellulosen beschleunigen und zudem die Fließfähigkeit im Reaktor erhöhen. Der Einsatz von Enzymen führte in Labor-Untersuchungen zu Steigerungen der Biogas-Ausbeute von bis zu 40 Prozent. Um derartige Effekte auch in der Praxis reproduzieren zu können, müssen die Reaktionsmechanismen der Enzym-Präparate und Substrate im Reaktor noch besser verstanden werden.

Viele der Prozesse in Biogas-Reaktoren finden gewissermaßen in einer Black-Box statt. So sagte die Koordinatorin des Verbundvorhabens, Monika Heiermann: “Im Moment können wir nicht sagen, ob die effizienzsteigernde Wirkung ausschließlich auf die direkte Wirkung von Enzymen zurückzuführen ist oder ob es sich um multikausale Effekte handelt. Wir müssen diese Prozesse verstehen lernen, um Enzyme gezielt zur Effizienzsteigerung im Prozess einsetzen zu können”.

Die Untersuchungen erfolgen sowohl im Labor als auch im Technikums- und Praxismaßstab. Neben der Untersuchung der Enzym-Wirkmechanismen geht es den Forschern darum, den optimalen Zeitpunkt und Ort der Enzym-Anwendung zu definieren und Erkenntnisse über die Wirkung von Enzymen auf die Viskosität von Substraten zu gewinnen. Wenn die Schwimmdecken-Bildung durch den Einsatz der Enzyme in der Praxisanlage verringert werden kann, dann sinkt auch der Aufwand für die Rührtechnik und folglich auch der Energiebedarf der Anlage.

“Enzyme sollen nicht nur zur Reduzierung von Betriebskosten beitragen, sondern auch zur Erhöhung der Betriebssicherheit und Sicherung der Prozessstabilität”, so fasst es Monika Heiermann zusammen. “Anhand der ermittelten Daten werden wir Stoff- und Energiebilanzen erstellen, die erstmals eine umfassende wirtschaftliche und verfahrenstechnische Bewertung des Enzym-Einsatzes ermöglichen sollen.” Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse sollen in Form von Empfehlungen an die Praxis weitergegeben werden.

Das auf 3 Jahre angelegte Vorhaben wird durch das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) mit rund 1,7 Millionen Euro über dessen Projektträger, die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR), gefördert. Die Zusammenarbeit der 6 Partner aus Wissenschaft und Industrie im Projekt wird koordiniert vom Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim (ATB).

Das Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim (ATB) entwickelt nachhaltige Technologien für eine ressourceneffiziente und CO2-neutrale Nutzung biologischer Systeme zur Erzeugung von Lebensmitteln, Rohstoffen und Energie. Zum Aufgabenbereich gehören die Entwicklung technischer Verfahren für Pflanzenbau, Tierhaltung und Gartenbau, die Qualitätssicherung landwirtschaftlicher Produkte in der Nachernte sowie die stoffliche und energetische Nutzung nachwachsender Rohstoffe und biogener Reststoffe. Eine der zentralen Aufgaben ist die Analyse der wirtschaftlichen und sozialen Auswirkungen des Technikeinsatzes entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

Kontakt: Dr. Monika Heiermann – Projekt Koordination
Tel.: 0331 5699-217, E-Mail: mheiermann@atb-potsdam.de

Quelle: (idw) Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim e.V.

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