Kraftstoffe aus Algen oder Abfall

Kraftstoffe aus Algen oder organischen Abfällen können mit ähnlichen Verarbeitungswegen hergestellt werden. Daher werden sie in dieser Lektion gemeinsam behandelt. Wir erläutern zunächst die Besonderheiten der beiden Ausgangsstoffe und stellendie Biomethanproduktion über anaerobe Vergärung vor. Danach wird die hydrothermale Verflüssigung als zweite vielversprechende Option für die Biokraftstoffverarbeitung aus Algen- oder Abfallbiomasse erläutert. Abschließend wird die Biowasserstoffproduktion aus Algen beschrieben.

Organische Abfälle

Organische (nasse) Abfälle können nicht ohne weiteres in thermochemischen Umwandlungsprozessen mit anschließender Fischer-Tropsch-Synthese verarbeitet werden, so wie es in der vorherigen Lektion (2.2.3) beschrieben wurde.. Die Gründe dafür sind ein hoher 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

Auch aus Algen lassen sich wertvolle Bestandteile zur Kraftstoffproduktione gewinnen.

Um die Rohstoffe zu verarbeiten, müssen sie zunächst aus der Algenbiomasse extrahiert werden. Zudem erhöht man die Konzentration der kohlenstoffhaltigen Rohstoffe (z.B. durch Zentrifugieren, Filtireren, Verdampfen oder Trocknen) um sie danach besser weiterverarbeiten zu können.

Für die Biogasproduktion werden meist Makroalgen verwendet, da sie im Gegensatz zu Mikroalgen keine nennenswerten Mengen an Lipiden (u.a. Fette und Öle) anreichern. Sie reichern jedoch beträchtliche Mengen an Kohlenhydraten wie Glukose oder Galaktose an,, die für die Biogasproduktion eingesetzt werden können oder durch Hydrolyse und anschließende Fermentation in Bioethanol oder Biobutanol umgewandelt werden können.

Für die Biodieselproduktion sind aufgrund ihrer Fähigkeit zur Lipidanreicherung Mikroalgen besser für die geeignet. Zum Beispiel können Fettsäuremethylester (FAME) Biodiesel oder erneuerbarer Diesel auf Kohlenwasserstoffbasis aus extrahierten Algenlipiden gewonnen werden (siehe Kapitel 2.2.2.).

Alternativ können Mikroalgen durch anaerobe Vergärung (anearobid digestion / 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 (Kohlenstoff zu Stickstoff) kann den Prozess herausfordernd machen. Anschließend kann das Biogas über die FT-Synthese in flüssigen Kraftstoff umgewandelt werden (siehe Kapitel 2.2.3. > Kapitel in neuem Tab öffnen).

 Fuel from algae von Honeywell (CC BY-SA)