- Anzeige -
- Anzeige -
FORSTFACHVERLAG GMBH & CO. KG · MOORHOFWEG 11 · 27383 SCHEEßEL · info@forstfachverlag.de · www.forstfachverlag.de · ✆ +49 (0) 4263 / 9395-0
energie pflanzen
DAS FACHMAGAZIN FÜR BIOENERGIE UND -ÖKONOMIE Samstag, 23.06.2018

CO2-Senke und Rohstofflieferant

Der Energiekonzern RWE sieht in Algenfarmen eine Lösung für sein CO2-Problem bei Kohlekraftwerken. In Niederaußem ging jetzt eine Pilotanlage in Betrieb, bei der Algen das Treibhausgas quasi auffressen sollen.

Das riesige Gelände des RWE-Kraftwerks in Bergheim-Niederaußem überwältigt den Besucher beim Betreten, allein der 200 Meter hohe Kühlturm und seine Dampffahne sind Dutzende von Kilometern weit zu sehen. Hier werden in mehreren Kraftwerksblöcken mit insgesamt  über 3.500 Megawatt Leistung pro Jahr 25 Millionen Tonnen Braunkohle verstromt; vier Millionen Menschen in der Köln-Bonner Bucht werden damit versorgt. Aber es entsteht auch entsprechend viel vom Treibhausgas Kohlendioxid. Um die vier Braunkohlekraftwerke des Rheinlandes, von deren Gesamtleistung auf Nieder-außem über ein Drittel entfällt, über 50 Jahre praktisch „kohlendioxidfrei“ zu stellen, wäre eine Aufforstungsfläche von 30.000 Quadratkilometern oder 85 Prozent der Fläche des Landes Nordrhein-Westfalens nötig. Eine weit weniger flä-chenraubende Alternative wäre das Abtren-nen des Treibhausgases aus dem Rauchgas. Deshalb treibt der Stromkonzern die Entwicklung solcher Verfahren voran.
Ob das abgetrennte Kohlendioxid in einen Wertstoff umgewandelt werden kann, wird in Fachkreisen derzeit diskutiert. Das Treibhausgas ist ein chemisch stabiler Stoff und technisch nur schwer zu verändern. Ein von der Natur abgeschauter Lösungsansatz ist die schon lange bekannte  Photosynthese, mit der Pflanzen aus Kohlendioxid, Wasser und der Energiequelle Sonnenlicht die Produkte Sauerstoff und Zucker herstellen. Auch die Betreiber des Kraftwerks in Bergheim-Niederaußem hätten diese Idee aufgegriffen, erläutert Georg Wiechers, Entwicklungsingenieur bei RWE Power, und meint – den hauseigenen Slogan nutzend: „Wir gehen vorweg bei Technologien für eine klimafreundliche Kohleverstromung. Dazu benötigen wir auch Möglichkeiten, Kohlendioxid abzutrennen und zu speichern. Neben den Möglichkeiten zur Nutzung des Kohlen-
dioxids in der chemischen Industrie und der Speicherung unter der Erde (CCS, Carbon Dioxide Capture and Storage) haben wir die Idee, das Kohlendioxid in Wertstoffe umzuwandeln.“

Algen effizienter als Landpflanzen

Dabei könnten Mikroalgen helfen. Dies sind einzellige Pflanzen, die auf der gleichen Fläche in der gleichen Zeit deutlich mehr Biomasse als Landpflanzen produzieren, da sie eine vielfach höhere Photosyntheseleistung als konventionelle Landpflanzen aufweisen. So können Mikroalgen in modernen Anlagen zwischen 60 und 100 Tonnen Trockensubstanz pro Hektar und Jahr erzeugen und binden dabei zwischen 120 und 200 Tonnen Kohlendioxid. Außerdem können Mikroalgen an Standorten produziert werden, die für den Pflanzenanbau nicht geeignet sind und dadurch nicht in Konkurrenz zum
Anbau von Nahrungs- und Futtermitteln stehen.
Verbunden ist der Mehrertrag der Algenkultur allerdings mit vergleichsweise hohem technischen Aufwand. Dieser besteht unter anderem im Bau einer speziellen Zuchtfarm für Algen, die mit Kohlendioxid aus den Rauchgasen des fossil gefeuerten Kraftwerks gefüttert werden. Eine solche Algen-Zuchtfarm betreibt RWE als
Pilotanlage seit 2008 in Niederaußem, am 22. August dieses Jahres ging sie auch
offiziell in Betrieb. Projektpartner sind die Jacobs University Bremen und das Forschungszentrum Jülich.
Es wirkt schon sehr futuristisch, wenn RWE-Projektleiter Wiechers die Technik  beschreibt: In einem Gewächshaus, auf einer Fläche von 600 Quadratmetern, befindet sich ein Schlauchsystem aus Polyethylen, Photobioreaktor genannt. Sie enthalten mit Nährstoffen angereichertes Salzwasser, in dem die Algen leben. In einem Blasenreaktor vor dem Gewächshaus wird die Algensuspension mit Kohlendioxid angereichert, indem Rauchgas aus dem Kraftwerk durch die Flüssigkeit sprudelt. Dabei löst sich ein Teil des Kohlendioxids in der Suspension. Anschließend wird diese wieder in das Schlauchsystem im Gewächshaus gepumpt, bis sie erneut im Blasenreaktor mit Kohlendioxid angereichert wird.
Welche Kombination der einzelnen Faktoren die höchste Ausbeute ergibt, muß noch erforscht werden. Gleiches gilt für den Einfluß der Sonnenscheindauer, Lichtintensität, Gewächshausglasqualität und Temperatur. Der pH-Wert der Suspension dient als Indikator für den Kohlendioxidgehalt. Außerdem wird Luft durch das System gepumpt, damit alle Algen an die lichtdurchflutete Oberfläche gelangen, um mit dem Sonnenlicht Biomasse zu produzieren. Eine weitere Frage der Forscher ist, ob die Gesamtenergiebilanz der
Algenprodukte tatsächlich zu der gewünschten Minderung der Netto-Kohlen-
dioxidmenge führt.
Entwickler der RWE-Algenfarm ist die Novagreen Projektmanagement GmbH. Vor vier Jahren wurde sie durch die beiden jetzigen Geschäftsführer Theodor Fahrendorf und Rudolf Cordes gegründet. Jedoch projektiert und vertreibt die Firma nicht nur Photobioreaktoren, sie betreibt auch ein Labor, in dem die verwendeten Algenarten optimal auf die Kohlendioxidquellen sowie ihre Weiterverwendung abgestimmt werden. „Ungefähr 40.000 Algenarten sind bekannt, nur um die zehn sind für die Biomassenproduktion geeignet“, so Cordes. Ist die richtige Alge gefunden, wird sie vermehrt und in Module gefüllt, die in Gewächshäusern aufgehängt werden.
Ein Modul der Firma Novagreen benötigt eine Fläche von 18 mal zwei Metern, besteht aus 144 Einzelreaktoren und kostet zwischen 12.000 und 15.000 Euro. Die Reaktoren werden normalerweise über eine Ringleitung mit Luft und Kohlendioxid versorgt. Nur bei der RWE-Anlage wird das Kohlendioxid außerhalb der Gewächshäuser hinzugefügt, um eine versehentliche Anreicherung des farb- und geruchlosen Gases unter Dach zu verhindern und damit einer Erstickungsgefahr im Haus vorzubeugen.

Viele Kohlendioxidquellen möglich

Während der Kraftwerksbetreiber einfach nur sein Kohlendioxid loswerden möchte, sucht der Anlagenbauer Cordes auch nach anderen Quellen, denn sein vorrangiges Ziel ist die Produktion von Rohstoffen für die stoffliche Verwertung, darunter hochreine Stoffe für die Kosmetik und Pharmazie, oder die Herstellung von Treibstoffen. So sind für ihn als Kohlen-
dioxidquellen auch Gärgase aus Brauereien und Biogas interessant, da hier beim Lösen des Kohlendioxids in der Algensuspension andere „Verunreinigungen“ in die Suspension gelangen. Sie beeinflussen wiederum die Qualität der Algenmasse und damit ihre Verwendungsmöglichkeiten.
Für Biogasanlagen sieht Cordes ein besonders interessantes Anwendungspotential: Zunächst könnten die Algen dem Rohbiogas Kohlendioxid entziehen, so daß dieses effektiver im Bhkw verbrannt werden kann. Gleichzeitig diene die Abwärme des Bhkw zur Trocknung der geernteten Algenbiomasse, macht Cordes das Konzept schmackhaft. Zudem ließe sich die getrocknete Algenmasse als Futtermittel verwenden.

Suche nach Aufbereitungsverfahren

Die Algen-Ernte kann schon nach einigen Tagen eingefahren werden. Dazu werden 20 bis 30 Prozent der Biomasse entnommen. Aus dieser „dünnen“ Algensuspension muß nun möglichst effizient ein hochreines Wertprodukt entstehen, das heißt bei bestmöglichst Klimabilanz. Dazu erfolgt im ersten Schritt eine Fest-Flüssig-Trennung der Algensuspension. Aber hier wird noch geforscht: Welches ist das beste Verfahren? Flockungsfiltration oder Zentrifugation mit Separatoren? Zurzeit wird die Seperation mit Zentrifugen favorisiert, die jedoch einen hohen Energiebedarf hat. Anschließend erfolgt die Trocknung.
Nun können Futtermittel, chemische Grundstoffe oder Treibstoffe aus den Algen werden. So können nach einem Zellaufschluß Inhaltsstoffe wie Fette, Eiweiße und Zucker mithilfe von Lösungsmitteln wie Wasser, Hexan oder Ethanol extrahiert und isoliert werden. Die Behandlung mit hohen Drücken und Temperaturen erzeugt ein ölartiges Stoffgemisch, das als Rohstoff zur Kraftstoffherstellung dienen kann. Carola Griehl von der Hochschule Anhalt errechnete, daß pro Jahr und Hektar 120 Tonnen Algenbiomasse geerntet werden können. Bis zu 50 Prozent davon könnten in Algenöl umgewandelt werden, woraus sich 66.000 Liter Biodiesel herstellen ließen. Wirtschaftlich lohnt sich dies gegenüber der Biokraftstoffgewinnung direkt aus Ackerfrüchten jedoch derzeit nicht, auch wenn die Gewinnung zusätzlicher Wertstoffe wie Kohlenhydrate und Eiweiße aus den übrigen 50 Prozent die Bilanz wieder verbessere, so Griehl weiter.
Ein weiteres neues Verfahren ist die hydrothermale Konversion von Markus Antonietti, Professor am Potsdamer Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung. Dabei wird die Biomasse in ein Kohlenstoffgerüst umgewandelt, das als schwer entflammbare Beimischung in Polyurethanschäumen für Baustoffe verwendet wird. Cordes meint: „Eine sinnvolle Anwendung, weil ja Kohlendioxid fixiert werden soll.“ Als Treibstoff landet das fossile CO2, wenn auch auf Umwegen, schließlich doch in der Atmosphäre.
In Niederaußem jedoch passiert das alles noch nicht. Hier dient die Algenmasse zunächst als Substrat für Biogasanlagen, auch weil dann keine Trocknung nötig ist.
Die eigentliche Begründung liefert jedoch Laurenz Thomsen von der Jacobs University in Bremen, einer der Projektpartner der RWE und wissenschaftlicher Leiter des Projektes: „Diese Technologie ist nur als ein Schritt mit hohem Potential zur Minderung von Treibhausgasen anzusehen und sollte nicht überbewertet werden.“ Algen eröffneten neue Wege zur Verringerung von Kohlendioxid mit einer im Vergleich zu Landpflanzen bis zu zwanzigfach höheren Ausbeute und konvertierten das Treibhausgas zu Wertstoffen. Insbesondere bei steigenden Ölpreisen sei diese Technik attraktiv. Aber bisher würden nur kleine Mengen des Treibhausgases umgesetzt.

www.rwe.com
www.novagreen-microalgae.com

Thomas Isenburg

Dieser Artikel ist in der Ausgabe 4 / 2009 energie pflanzen erschienen.





Wer immer gut informiert sein will, muß die Zeitschrift energie aus pflanzen lesen.
Kompetente Fachinformationen rund um nachwachsende Rohstoffe und erneuerbare Energien.

nach oben | Startseite

    © 2018 Forstfachverlag GmbH & Co. KG KONTAKT | AGB | DATENSCHUTZ | IMPRESSUM