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Strom und Wärme durch flüssiges Holz

19.07.1999 - (idw) Senat der Bundesforschungsanstalten im Geschäftsbereich des BMVEL

Ein Wissenschaftlerteam an der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft (BFH) in Hamburg arbeitet an einem Verfahren, Holz zu verflüssigen und die entstehenden Produkte energetisch oder als Chemie-Rohstoffe zu nutzen. Das Prinzip beruht auf der thermischen Zersetzung von Holz unter Ausschluß von Sauerstoff. Auf diese Weise wurde in früheren Jahrhunderten schon Holzkohle in traditionellen Meilern und Erdgruben gewonnen. Doch den Hamburger Projektleiter Dr. Dietrich Meier interessiert Holzkohle nur am Rande. Wichtig ist für ihn ein anderes Reaktionsprodukt: Öl. Dafür bedarf es einer neuartigen Technologie.


Schema der Technikumsanlage der BFH in Hamburg zur Gewinnung von Pyrolyse-Öl "Den entscheidenden Anstoß, Verfahren zu entwickeln, mit denen sich nachwachsende Biomasse in flüssige Energieträger umwandeln läßt, gaben die Ölkrisen in den 70er Jahren", erläutert Meier. "In Frage kamen Hochdruckverfahren, wie sie sich bei der Kohleverflüssigung bewährt haben, oder aber drucklose Prozesse wie die Pyrolyse. Es zeigt sich bald, daß Hochdruckverfahren technisch zu aufwendig waren, um wirtschaftlich erfolgreich sein zu können." Anders sieht es bei der Pyrolyse aus. Das Wort ist abgeleitet aus den griechischen Begriffen "pyr" (Feuer) und "lysis" (auflösen). Bei diesem Verfahren werden Holzpartikel in einem Reaktor unter Sauerstoffabschluß blitzartig auf Temperaturen von 450-480 °C erhitzt. Bei Abkühlung kondensiert eine rötlich-braune Flüssigkeit, das Pyrolyse-Öl. Es besitzt etwa die Hälfte des Heizwertes eines konventionellen Heizöls. Aus 100 kg Holz lassen sich auf diese Weise rund 65-75 kg Öl gewinnen, zusätzlich als wertvolle Nebenprodukte 15-20 kg Gas und 10-15 kg Holzkohle. Als Abfall entsteht nichts außer Asche.

Pyrolyse-Öle erinnern mit ihrem charakteristischen Geruch an Lagerfeuer oder eine Räucherei. Im Gegensatz zu den üblichen Ölen sind sie hydrophil und enthalten zwischen 20 und 30 % Wasser. Chemisch gesehen bestehen sie aus einer Vielzahl von organischen Verbindungen wie Karbonsäuren, Phenolen, Alkoholen und Ketonen.

Warum wird das Holz zur Energiegewinnung nicht einfach direkt verbrannt? Dietrich Meier führt gleich mehrere Gründe an: "Die Verflüssigung bietet den großen Vorteil, daß die Gewinnung des Energieträgers räumlich und zeitlich von seiner Verwendung entkoppelt werden kann. Das Öl läßt sich raumsparend speichern und transportieren. Außerdem zeigen Berechnungen unserer Kollegen aus den Niederlanden, daß das Pyrolyse-Öl bei der Stromerzeugung einen höheren Wirkungsgrad aufweist als die Verbrennung entsprechender Holzmengen. Und zusätzlich ist das Pyrolyse-Öl auch eine Quelle für chemische Rohstoffe."

Bisher wurden Pyrolyse-Öle testweise in einem Heizwerk mit einer Leistung von 10 Megawatt zur Erzeugung von Wärme sowie in Gasturbinen zur Stromerzeugung eingesetzt. Verwendungsalternativen sind die Nutzung als Flüssigrauch-Aroma in der lebensmittelverarbeitenden Industrie oder die Nutzung einzelner Komponenten des Öls. Beispielsweise wird heute schon aus Pyrolyse-Öl hochreine Essigsäure für die Herstellung von Computerchips gewonnen.

Vorreiter in der Entwicklung der Pyrolyse war Kanada. Doch mittlerweile engagieren sich auch Forschungseinrichtungen in verschiedenen europäischen Ländern, unter anderem die BFH in Hamburg. Seit Ende der 80er Jahre finanziert die Europäische Kommission verschiedene Forschungsprogramme zur Pyrolyse-Technik. In Hamburg steht ein Versuchsreaktor, der 5 kg Pyrolyse-Öl pro Stunde produzieren kann. Wirtschaftlich interessant wird das Verfahren aber erst in größerem Maßstab. Dietrich Meier schätzt, daß Anlagen mit einem Durchsatz von 2 Tonnen Holz pro Stunde Strom zu einem Preis von etwa 0,15 DM produzieren könnten. Doch davon sind die heutigen Reaktoren noch weit entfernt. Die leistungsfähigsten Anlagen stehen zur Zeit in Italien, Spanien und den Niederlanden.

Dietrich Meier und andere Pyrolyse-Forscher haben sich zu einem europäischen Netzwerk zusammengeschlossen und kooperieren eng miteinander. Zusammen arbeiten sie daran, den Traum vom Heizöl aus dem Wald Wirklichkeit werden zu lassen.

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