Große Pläne: Clariant macht Biomüll zu Kraftstoff

Biomüll zu KraftstoffStroh im Labor von Clariant in Planegg: Darin steckt mehr Energie als man denkt. Foto: Roeder

IdeenwerkBW-Schwerpunkt innovative Treibstoffe (3): Ein Startup im Schweizer Chemiekonzern Clariant etabliert sich zum Marktführer für die Verwandlung von Biomüll zu Kraftstoff.

Die Vorgaben der EU, wonach der CO2-Ausstoß von Neuwagen bis zum Jahr 2030 um weitere 35 Prozent verringert werden soll, hängen wie ein Damoklesschwert über der gesamten Automobilindustrie. Behördlich verordnete regionale CO2-Grenzwerte hin oder her: Einen bahnbrechenden Erfolg braucht es dringend, allein schon angesichts der weltweit bis diesem Zeitpunkt prognostizierten zwei Milliarden Personenfahrzeuge, die rund 60 Prozent des gesamten Erdölbedarfs aufzehren.

Was also wäre, wenn Kraftstoff aus Biomüll produziert werden könnte? Genau daran, Zellulose-Ethanol aus Pflanzenresten zu gewinnen und somit nicht in Konkurrenz zu Lebensmitteln zu stehen, forscht der Schweizer Spezialchemiekonzern Clariant beharrlich – seit mehr als zwölf Jahren. In unzähligen Testreihen ist es den Forschern im Labor in Planegg gelungen, mit eigenen Enzym- und Hefeplattformen ihren nahezu CO2-neutralen Biokraftstoff zu gewinnen.

Biomüll zu Kraftstoff – das gelingt schon in industriellem Maßstab

Eine erste Lizenz hat das Unternehmen im letzten Jahr an die Slowakei verkauft. Die eigene kommerzielle Anlage als Vorzeigefabrik wurde mit dem Spatenstich vor wenigen Wochen in Rumänien besiegelt. Sie ist Vorhut und soll als Vorzeigefabrik die großindustrielle Umsetzung des Verfahrens weltweit anfachen. Parallel dazu wird weitergeforscht, nachjustiert, das Verfahren noch mehr verfeinert.

Allein in Europa könnten auf Basis einer Studie des Internationalen Rats für sauberen Verkehr, ICCT, aus ungenutztem Agrarabfall 35 Millionen Liter sogenanntes Zellulose-Ethanol produziert werden. Legt man einen durchschnittlichen Spritverbrauch von sechs Litern Benzin pro hundert Kilometer zugrunde und eine Fahrleistung von 15.000 Kilometern im Jahr, könnten damit rund 30 Millionen Fahrzeuge dauerhaft betankt werden.

Forschungsschwerpunkt in München

Was als Startup konzernintern begann, verstärkt mit dem Geschäftsfeld Biokraftstoffe und Derivate jetzt das vierte Standbein des Unternehmens, die Katalyse (Catalysis). In den Jahren unablässigen Forschens im Münchner Stadtteil Planegg, wo das Herz von Clariants Biotechnologie schlägt, gelang es Projektleiter Markus Rarbach und seinem Team, einen nachhaltigen und geschlossenen Kreislauf zur Ethanol-Erzeugung marktreif zu machen. Das sogenannte Sunliquid Verfahren ist die einzige Technologie, die, angefangen bei der chemikalienfreien Vorbehandlung, die gesamte Prozesskette abbildet – energieautark und klimaneutral.

Die gute Nachricht: Im Stroh ist beinahe so viel Zucker wie im Weizen. Wie also diese Biomasse optimal nutzen? Anders als bisherige Verfahren sind die Biotechniker bei Clariant in der Lage, mit ihren Enzymen, den Biokatalysatoren, neben der leicht abbaubaren Glukose (C6 Zucker) auch die schwerer verwertbaren C5 Zucker, Xylose und Arabinose, umzuwandeln. Dadurch steigt die Ausbeute aus der Biomasse um 50 Prozent.

Bisher ungenutztes Stroh wird zum Wertstoff

Das biotechnologische Verfahren zur Verwandlung von Biomüll zu Kraftstoff ist für Industrieanlagen mit einer Produktionskapazität von 50 000 bis 150 000 Tonnen Cellulose-Ethanol pro Jahr ausgelegt und kann weltweit eingesetzt werden. Überall dort, wo durch Getreide-, Mais- oder Zuckerrohranbau beispielsweise große Mengen an Stroh ungenutzt bleiben. Fünf Tonnen Stroh liefern etwa 1200 Liter Zelluloseethanol.

„Mit unserem innovativen Sunliquid-Verfahren lässt sich die Abhängigkeit von fossilen Kraftstoffen verringern. Jede Anlage kann die Reststoffe nutzen, die in unmittelbarer Nähe zur Verfügung stehen“, sagt Markus Rarbach, Leiter für Biokraftstoffe und deren Derivate bei Clariant über die Flexibilität des Sunliquid-Verfahrens.

Großanlage in einer Agrarregion in Rumänien

Dass sich der Spezialchemieanbieter bei der Verwandlung von Biomüll zu Kraftstoff sehr sicher ist, zeigt nicht nur die Pilotanlage in Straubing, in der seit sechs Jahren die Erkenntnisse aus dem Münchner Forschungslabor in Planegg unmittelbar getestet und umgesetzt werden können. Jetzt folgt mit der ersten Großanlage in Podari, einer Agrarregion im Südwesten Rumäniens unweit von Craiova, der Sprung in die industrielle Anwendung. Bereits in weniger als zwei Jahren soll die Großanlage dort pro Jahr 250 000 Tonnen Getreidestroh zu Biokraftstoff verarbeiten.

Die Enzyme werden von Clariant direkt in der Anlage produziert, maßgeschneidert für den jeweiligen Rohstoff. Ihre Zusammensetzung ist eines der bestgehüteten Geheimnisse im Sunliquid-Prozess. Diese Hochleistungsenzyme können den bestmöglichen Zuckerertrag erzielen. Mit mehr als 90 Prozent liegt er deutlich über dem Wert herkömmlicher Enzyme, die als Massenware zentral produziert werden und dann an die jeweiligen Produktionsstätten transportiert werden müssen, sagt das Unternehmen.

„Das mit dem Sunliquid-Verfahren hergestellte Zelluloseethanol spart gegenüber Benzin bis zu 95 Prozent Treibhausgase“, sagt Rarbach. Der gesamte Prozess ist seiner Meinung nach ein Paradebeispiel für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft: Agrarabfälle werden verwertet, das Verfahren ist dabei energieautark, denn das bei der Verzuckerung anfallende Lignin dient als Brennstoff.

Andere ebenfalls anfallende Materialien werden als organischer Dünger genutzt. Das Wasser, das entzogen wird, kommt wieder in den Prozesskreislauf. Das Endprodukt Bioethanol schließlich ersetzt fossile Ressourcen.

Mercedes-Benz hat den Kraftstoff schon getestet

Den Lackmustest im Realbetrieb hat diese Substanz bereits bestanden: In einem mehr als einem Jahr dauernden Flottentest mit Mercedes-Benz Fahrzeugen bewies Sunliquid 20, das dem Kraftstoff mit 20 Volumenprozent aus der Anlage in Straubing zugefügt wurde, sehr gute Verbrennungseigenschaften ohne einen Mehrverbrauch gegenüber dem heutigen Standardbenzin E 10. Der Wirkungsgrad des Motors wurde sogar verbessert. Außerdem konnte die Partikelemission gegenüber dem EU Referenzstoff E 5 um rund 50 Prozent reduziert werden.

Hundert Millionen Euro investiert Clariant in die Anlage in Rumänien, mit vierzig weiteren Millionen Fördergeldern ist die EU beteiligt. Vorstandsmitglied Christian Kohlpaintner sieht darin ein deutliches Zeichen. „Es ist die größte und wichtigste Investition unserer Unternehmensgeschichte mit der wir zeigen wollen, dass diese Technologie funktioniert und kommerziell attraktiv ist,“ sagt er.

Clariant und das Sunliquid-Verfahren
Das Unternehmen Clariant ging im Jahr 1995 aus dem Chemieunternehmen Sandoz hervor. Zwei Jahre später kaufte das Schweizer Unternehmen mit Hauptsitz in Muttenz im Baselland den Spezialchemie-Konzern Hoechst. Weitere Zukäufe folgten, unter anderem der Kauf der Südchemie vor sie ist. Mit über 18 000 Arbeitskräften und einem Umsatz von rund 5,6 Milliarden Euro im vergangenen Jahr ist der Spezialchemiekonzern ein typischer Mittelständler, der auf allen relevanten Märkten weltweit vertreten, Katalyse, Rohstoffe sowie Kunststoffe und Beschichtungen untergliedern sich in weitere Geschäftseinheiten. Die Forschungsaktivitäten der Clariant liegen hauptsächlich Deutschland.
Die vier Alleinstellungsmerkmale des Sunliquid-Verfahrens zur Verwandlung von Biomüll zu Kraftstoff: Keine chemische Vorbehandlung, prozessintegrierte Enzymproduktion, die Hochleistungsenzyme sind auf den jeweiligen Rohstoff maßgeschneidert. Daraus resultiert eine sehr effiziente Ethanol-Gewinnung aus C5 und C6 Zuckern. Eine Spezialausrüstung für das Prozedere ist nicht nötig, es genügen Standardgeräte aus der Papier- und Zellstoffindustrie.

Die ersten Folgen des Themenschwerpunkts erschienen am 2. November und am 6. November.

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