Das Deutsche Biomasseforschungszentrum (DBFZ) entwickelt einen innovativen Prozess, der aus dem Holz von Pappeln Biomethan und Torf-Ersatzstoffe mit vielversprechenden Eigenschaften erzeugen kann. Die Pappeln sollen aus nachhaltigem Energieholz-Anbau stammen. Nach ersten Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen könnte der Prozess kostendeckend sein.

Als assoziierte Industriepartner sind die Vattenfall Energy Solutions GmbH (ESG) und der Substrathersteller Klasmann-Deilmann GmbH (KD). Das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft fördert das Projekt „PaplGas“ beteiligt. In das im Dezember 2021 gestartete Folgeprojekt „PaplGas2“ ist zudem das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ als Verbundprojektpartner eingestiegen.

Die Verfahrenskette zur parallelen Gewinnung von Energie und Torf-Ersatz beginnt mit Pappeln, die zum Beispiel in Kurzumtriebsplantagen wachsen. Deren Holz verarbeiten die Projektpartner zuerst zu Hackschnitzeln. Mit einem Extruder gewinnt man aus diesen Fasern, die in einer Biogasanlage vergoren werden. Es folgt die Separation der Gärreste in eine Fest- und eine Flüssigphase. Die Festphase kann nach der Kompostierung Torf in Kultursubstraten und Blumenerden ersetzen.

Labortests bringen ähnlich hohe Biomethan-Ausbeute wie bei Maissilage

Holz galt bislang als nicht geeignet für Biogasanlagen, da es einen hohen Anteil schwer abbaubarer Faserverbindungen hat. Umso erstaunter waren die DBFZ-Forschenden über die mit dem Holz erzielten Biomethan-Erträge. Bei Tests im Labor lag die Gasausbeute der frischen Biomasse auf einem ähnlichen Niveau wie die frischer Maissilage.

In der Praxis werden Fermenter kontinuierlich mit Substrat beschickt. Im Projekt zeichnete sich ab, dass eine zunehmende Holzfasermenge die Rührwerke der Fermenter vor Herausforderungen stellen wird. Andere Reaktortypen wie Pfropfenstromreaktoren oder Perkolationssysteme ohne Rührwerk sind hier womöglich im Vorteil. In der landwirtschaftlichen Praxis sind sie bisher aber wenig verbreitet.

Vergärung von Holz wahrscheinlich kostendeckend

Eine erste modellhafte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ergab unter den gegebenen Annahmen einen kostendeckenden Betrieb. Dabei unterstellten die Forschenden, dass das gesamte Biogas zu Methan aufbereitet und zu gegenwärtigen Preisen (6 – 8 Ct/ kWh Brennwert) in das Erdgasnetz eingespeist wird. Außerdem erzielt die Anlage Einnahmen aus der Vermarktung der Gärrest-Festphase als Torf-Ersatzstoff.

Positive Klimaeffekte bei Holz aus Kurzumtriebsplantagen

Auch den Anbau von Holz in Kurzumtriebsplantagen bewerten die Projektpartner aus Sicht des Klimaschutzes als positiv – zumindest im Vergleich zur „normalen“ Landwirtschaftlichen Nutzung. Die Vattenfall-Tochter Energy Crops GmbH (ENC) produziert bereits in Kooperation mit Landwirten auf 2.000 Hektar Pappelholz zur Belieferung eines Biomasse-Heizkraftwerkes im Märkischen Viertel in Berlin. ECN hat sich dafür die bestehenden Lieferbeziehungen zertifziern lassen. Laut den Ergebnissen des  Zertifizierungsprozesses brauchen Herstellung und Lieferung der Pappelhackschnitzel nur etwa sieben Prozent der gelieferten Brennstoffwärme. Kurzumtriebs-Plantagen mit Pappeln benötigen außerdem keinen Dünger. Das Energieholz wächst über mehrere Jahre. Die lange Bodenruhe wirke sich im Vergleich zur normalen Landwirtschaft zudem positiv auf den Humusaufbau aus.

Substrathersteller suchen nach Alternativen zu Torf. KD stellte fest, dass die frischen Gärreste aus der Biogasanlage wegen zu hoher Salzgehalte und einer zu geringen biologischen Stabilität sich dafür nicht eignen. Kompostierte Gärreste aus der Vergärung von Holzfasern und Hornmehl brachten hingegen gute Ergebnisse. Ein Torfersatz von bis zu 40 Prozent könnte laut KD möglich sein.

In dem im Dezember 2021 gestarteten zweiten Projekt „PaplGas2“ wollen die Partner nun insbesondere die Vergärung von Holz optimieren. Ziel ist es, diese bis zum halbtechnischen Maßstab weiterentwickelt werden.

Bis Ende 2023 wollen sie herausfinden, ob das Holz von Pappeln in Form von Biomethan und Torfersatzstoffen künftig einen Beitrag zu Energiewende und Torfausstieg leisten kann.

25.2.2022 | Quelle: FNR | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH