2.4 Algal or waste-based fuels

Kraftstoffe aus Algen oder Abfall

Kraftstoffe aus Algen oder organischen Abfällen können mit ähnlichen Verarbeitungswegen hergestellt werden. Daher werden sie in diesem Kapitel gemeinsam behandelt. Nach der Erläuterung der Spezifikationen der beiden Ausgangsstoffe wird zunächst die Biomethanproduktion über anaerobe Vergärung diskutiert. Danach wird die hydrothermale Verflüssigung als zweite vielversprechende Option für die Biokraftstoffverarbeitung aus Algen- oder Abfallbiomasse erläutert. Zusätzlich wird die Biowasserstoffproduktion aus Algen kurz erläutert.

Organische Abfälle

Organische (nasse) Abfälle können nicht ohne weiteres in thermochemischen Umwandlungsprozessen mit anschließender Fischer-Tropsch-Synthese, wie im vorherigen Kapitel (2.3) beschrieben, eingesetzt werden. Gründe dafür sind hohe Wassergehalte, niedrige Heizwerte, Schadstoffe, hohe Salz-, Asche- und Schwermetallkonzentrationen. Diese Eigenschaften verursachen Probleme wie Verschlackung, unvollständige Umsetzung und Komplikationen bei der Entaschung. Daher werden organische Abfälle in der Regel durch anaerobe Behandlung in gasförmige Kraftstoffe (z.B. Biomethan) umgewandelt. Biomethan kann dann auch verflüssigt werden (Flüssiggas). Eine weitere vielversprechende Option zur Kraftstoffherstellung aus nassen organischen Abfällen ist die hydrothermale Verflüssigung (HTL).

Biomasse aus Algen

Nach der Extraktion und Aufkonzentrierung der jeweiligen Rohstoffe aus der Algenbiomasse können diese wie in den vorherigen Kapiteln beschrieben verarbeitet werden. Die folgenden Verarbeitungswege sind möglich.

Makroalgen werden meist für die Biogasproduktion verwendet, da sie keine nennenswerten Mengen an Lipiden wie Mikroalgen anreichern. Sie akkumulieren jedoch beträchtliche Mengen an Kohlenhydraten wie Glukose oder Galaktose Makroalgen, die durch Hydrolyse und anschließende Fermentation in Bioethanol oder Biobutanol umgewandelt werden können.

Mikroalgen sind aufgrund ihrer Fähigkeit zur Lipidanreicherung besser für die Biodieselproduktion geeignet. Zum Beispiel können Fettsäuremethylester (FAME) Biodiesel oder erneuerbarer Diesel auf Kohlenwasserstoffbasis aus extrahierten Algenlipiden gewonnen werden (siehe Kapitel 2.2).

Alternativ können Mikroalgen durch anaerobe Vergärung (AD) biochemisch in Biogas umgewandelt werden. Mikroalgen haben einen hohen Energiegehalt und niedrige Aschegehalte (<10%), was für AD vorteilhaft ist. Nur ihr oft niedriges C:N-Verhältnis kann den Prozess herausfordernd machen. Anschließend kann das Biogas über die FT-Synthese in flüssigen Kraftstoff umgewandelt werden (siehe Kapitel 2.3.2). Weiterhin können sie in Bioethanol umgewandelt werden (allgemeiner Prozess siehe Kapitel 2.1), aber dieser Weg ist weniger untersucht.