Massenweise „Bioenergie“
Der Begriff „Biomasse“ ist im Zuge der Diskussion um erneuerbare Energien zum Schlagwort geworden. Aber was ist eigentlich damit gemeint? Biomasse ist von Pflanzen durch Fotosynthese in biochemische Energie umgewandelte Sonnenenergie. Ihre Grundlage sind Kohlehydrate, die aus Kohlendioxid und Wasser entstehen. Die gespeicherte Energie kann – zum Beispiel durch Verbrennung - wieder freigesetzt werden. Es gibt verschiedene Brennstoffe, die aus Biomasse gewonnen werden: Biodiesel aus Raps und anderen Ölpflanzen, Bioethanol aus Getreide und Zuckerrüben, sogenannter BtL-Diesel („Biomass to Liquid“) aus Holz und Agrarpflanzen und Biogas aus Agrarpflanzen, Gülle und Biomüll. Biogas ist energetisch am ergiebigsten, gemessen am Jahresertrag aus einem Hektar Anbaufläche. Dieser entspricht umgerechnet circa 6000 Litern Benzin, während es bei Bioethanol zum Beispiel nur circa 1700 Liter sind.

Biogas aus Mais gewonnen
In Güstrow (Mecklenburg-Vorpommern) entsteht ein Bioenergie-Park, in dem Biogas vorwiegend aus Mais gewonnen und so veredelt wird, dass es direkt in eine anliegende Erdgasleitung eingespeist werden kann. Insgesamt werden 300.000 Tonnen Maissilage, 20.000 Tonnen Getreide und 60.000 Tonnen Gülle pro Jahr benötigt, die in unmittelbarer Umgebung erzeugt werden. Die damit produzierte Menge von 46 Mio. Kubikmetern Biomethan dient zur Gewinnung von ca. 160 Mio. kWh Strom und 180 Mio. kWh Wärme. Das reicht zur Versorgung von über 30.000 Haushalten. Und selbst die Gärreste dienen noch der Energiegewinnung, indem sie in einem nachgelagerten Prozess zu Holzpellets verarbeitet werden.

Biogas ist nicht nur umweltschonend und CO₂-neutral, sondern erzielt auch einen höheren Wirkungsgrad (also eine größere Ausbeute bei der Energieumwandlung) als andere Energieträger. Zum Vergleich: Biogas: 39%, Kohlekraft: 37%, Atomkraft: 35%. Beeindruckender wird die Differenz, wenn zum elektrischen der thermische Wirkungsgrad hinzugerechnet wird. Der liegt bei Biogas nämlich bei 48% - jede Menge zusätzliche Energie, die sich als Fernwärme nutzen lässt.

Methannutzung auf Deponien
Biogas kann aber auch noch auf andere Weise gewonnen werden - und zwar aus Müll. Tief im Inneren der Müllberge von Deponien bauen Mikroorganismen organische Bestandteile des Abfalls ohne Sauerstoffzufuhr ab. Dabei entsteht Methan, das zur Strom- und Wärmegewinnung nutzbar gemacht werden kann, indem es über perforierte Gasrohre, sogenannte Gasbrunnen, abgeleitet wird. Eine solche Wertschöpfung wird in vielen Städten praktiziert, so wird das auf der Deponie Ost in Karlsruhe entstehende Gas beispielsweise schon seit 1991 auf diese Weise verwertet.

„Biomass to Liquid“
Die energetisch beste Alternative zur Herstellung von Biogas stellt der „Biomass to Liquid“-Ansatz dar, bei dem in einem vergleichsweise komplizierten Verfahren sogenannte Synthesekraftstoffe gewonnen werden. Dabei wird die Biomasse in einem ersten Schritt durch Schnellpyrolyse (Spaltung organischer Verbindungen durch hohe Temperaturen ohne Verbrennung) in einen Schlamm (den „Slurry“) verwandelt, dessen hohe Energiedichte in etwa der von Rohöl entspricht. Die leicht transportierbare Flüssigkeit wird dann in zentralen Großanlagen zur Erzeugung von teerfreiem Synthesegas eingesetzt. Hierbei wird das aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid bestehende Gas in einem Flugstromvergaser bei einem Druck von bis zu 80 Bar auf über 1200 Grad erhitzt. Aus dem entstandenen Gas wiederum lassen sich durch verschiedene Verfahren alle möglichen Arten von Kraftstoffen herstellen, die ihren „erdölbasierten Brüdern“ in Umweltverträglichkeit und Leistungsstärke sogar überlegen sind. Das Beste daran: Haupteinsatzstoffe für das Verfahren sind Abfälle wie Baumschnitt, Restholz, Altpapier, Heu - und vor allem natürlich: Stroh.

Ethanol: The next generation
Nicht nur Rudolf Diesel, sondern auch ein anderer Pionier des Automobilbaus kam schon früh auf die Idee, Treibstoff auf pflanzlicher Basis zu verwenden: Henry Ford setzte zunächst bei der Planung seiner „Tin Lizzy“, des ersten Autos aus Serienproduktion, auf Ethanol. Von der Herstellung aus Mais und Getreide sollte auch die Landwirtschaft profitieren. Da Benzin aus Erdöl aber billiger und leichter verfügbar war und außerdem die Standard Oil Company ihren Einfluss geltend machte, wurde der Motor kurzerhand auf Benzin umgestellt.

Die Idee des Agrartreibstoffs hat inzwischen eine Renaissance erfahren. In Brasilien, Argentinien, den USA und Schweden sind ethanolbetriebene Fahrzeuge längst keine Seltenheit mehr. Die Produktion von Bioethanol hat allerdings ein neues Problem hervorgerufen. In Brasilien wird er hauptsächlich aus Zuckerrohr hergestellt, in den USA aus Mais. Brasilien verarbeitet bereits die Hälfte seiner Ernte zu Ethanol, und der Zuckerpreis hat sich seit 2004 verdoppelt. Die USA haben wegen ihres Treibstoffbedarfs ihre Maisexporte gekürzt, was die Maispreise in die Höhe getrieben hat und für Importländer wie zum Beispiel Mexiko, wo Mais ein Grundnahrungsmittel ist, existenzbedrohende Konsequenzen hat.

Es wird nach Lösungen gesucht, den aufkeimenden Konflikt zwischen Nahrung für die Armen und Kraftstoff für die Reichen unter Kontrolle zu bekommen - vor allem durch die Suche nach neuen Herstellungsverfahren. Zellulose-Ethanol, auch Bioethanol der zweiten Generation genannt, wird nicht mehr aus Pflanzen, die auch der Nahrungsmittelproduktion dienen, hergestellt, sondern aus zellulosehaltigen Rohstoffen wie Chinaschilf, Rutenhirse, Stroh und Holz, in denen der zur Ethanolherstellung notwendige Zucker in den Zellwänden eingelagert ist. Eine besondere Rolle spielt dabei in der Entwicklung unter anderem ein Pilz namens Trichoderma reesei, der in der Lage ist, komplizierte Zellulose-Moleküle durch Enzyme in einfache Zucker aufzuspalten.