Löwenzahn für Autoreifen, Bioliq für den Tank

Bioliq - wichtiger Schritt in eine neue Zukunft
Erstmals wurde am 27.9.2013 am KIT Benzin in größeren Mengen aus Stroh und holzhaltigen Abfällen hergestellt - die vierte und letzte Stufe des neuen und längst patentierten Bioliq-Verfahrens. Es wird gegenwärtig noch optimiert, bevor es ab Mitte des kommenden Jahres in großem Stil Diesel- und Ottokraftstoffe produziert, die ganz ohne Rohöl auskommen. Erst am 28.2.2013 war an der Bioliq-Anlage am KIT die Hochdruck-Flugstrom-Vergasung, d.h. die zweite Stufe, in Betrieb gegangen. Sie wurde mit technischer Mithilfe der französischen Air Liquide Global E & C-Solutions realisiert. Der Flugstromvergaser setzt das im 1. Prozessschritt gewonnene flüssige BioliqSynCrude zu einem teerfreien Synthesegas um. Der Flugstromvergaser kann wahlweise im 40- oder 80-bar-Druckbetrieb arbeiten, was für die nachfolgenden Stufen des Umwandlungsprozesses eine größere Flexibilität bedeutet. Insgesamt kostete diese 2. Verfahrensstufe rund 28 Mio. Euro, von denen 50 % das BMELV und je 25 % das KIT sowie Air Liquide übernehmen.

Das Bioliq-Verfahren in der Zusammenfassung: Während im 1. Ausbauschritt Stroh und Restholz sowie trockene Biomasse in BioliqSynCrude umgewandelt werden, erfolgt im 2. Schritt bei Temperaturen von 1200 °C die Umsetzung des Ausgangsstoffs in Synthesegas. Dieses Synthesegas besteht großenteils aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff (H₂). Bei der Heißgasreinigung im 3. Prozessschritt werden störende Stoffe wie Partikel, Chlor- und Stickstoff-Verbindungen gezielt aus dem Synthesegas entfernt bzw. abgetrennt. In der 4. und letzten Stufe werden die übriggebliebenen Gasmoleküle in Benzin- oder Dieselkraftstoff umgewandelt. Diese 4. Stufe wurde in Kooperation mit der Chemieanlagenbau Chemnitz GmbH, Chemnitz, errichtet.

Somit erfolgt bis zum nächsten Sommer zunächst ein Probebetrieb der nunmehr kompletten, vierstufigen Bioliq-Anlage am KIT. Sie wird bis zur Aufnahme des regulären Betriebs weiter optimiert. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, bei Bedarf die Kapazität der Bioliq-Anlage in Karlsruhe weiter auszubauen. Um jedoch in Deutschland einen flächendeckenden Betrieb mit Bioliq-Anlagen zu erreichen, müsste ein Vielfaches solcher Anlagen errichtet werden. Doch dafür bietet die gegenwärtige Lage am Weltmarkt für Erdöl keinerlei Grund. Für Dr. Peter Fritz, Vizepräsident des KIT, ist die Anlage in Karlsruhe weltweit einzigartig und bietet darüber hinaus noch Raum für weitere Forschungen in diesem Bereich.

Löwenzahn zur Herstellung von Autoreifen

Auch andernorts nimmt man die Energiewende sehr ernst. Die Wurzel des gemeinhin als Pusteblume bezeichneten Löwenzahns ist besonders bei der kasachischen Variante reich an dem weißlichen Wurzelsaft, aus dem Kautschuk gewonnen werden kann. Dass die Idee der neuen Pflanzenzüchtung erfolgreich war, zeigte das Jahr 2010, als die Uni Münster und speziell Prof. Dirk Prüfer vom Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und angewandte Ökologie (IME) als "Ausgewählter Ort im Land der Ideen" für die Herstellung von Naturkautschuk aus russischem Löwenzahn ausgezeichnet wurden. Durch genetische Veränderungen konnte die Ausbeute an Milchsaft um rund ein Drittel gesteigert werden. Inzwischen ist die neue Technologie weiter fortgeschritten, wobei nicht außer acht zu lassen ist, dass Löwenzahn längst zu den werthaltigsten Rohstoffen der Zukunft zählt. Beim russischen Löwenzahn wurden des weiteren Gene verändert und RNA-Teile neu formuliert.

Bei alldem ist der Löwenzahn immer noch eine Pflanze, die sehr genügsam ist und auch auf Schuttplätzen, Brachflächen und sogar in Fugen auf Bürgersteigen wächst. Dennoch besitzt er die gleichen Eigenschaften wie der Natur-Kautschuk, der um ein Vielfaches teurer in der Herstellung ist. Schließlich ist die kasachische Variante längst nicht so vermehrungsfreudig wie der deutsche Löwenzahn, was einer eventuellen unkontrollierten Ausbreitung in Deutschland entgegenwirken würde.

Interessant ist schließlich noch, dass der russische Löwenzahn bereits im II. Weltkrieg von Russland, den USA und Deutschland zur Herstellung des Latexsafts genutzt wurde. Gegenwärtig kooperieren am Projekt "EU-Pearls" mehrere Unis, Forschungsinstitute und Unternehmen aus fünf EU-Ländern gemeinsam mit der Schweiz, Kasachstan und den USA. Sie wollen in einem Projekt gemeinsam die Pusteblume besser nutzen, wobei die niederländische Uni Wageningen die Koordination innehat. Zu den aktuellen Entwicklungen hinsichtlich des Löwenzahns äußerte sich unlängst Institutsleiter Prof. Rainer Fischer vom IME Aachen: "Durch modernste Züchtungsmethoden und anlagentechnische Optimierung ist es uns gelungen, hochwertigen Naturkautschuk aus Löwenzahn im Labor herzustellen. Jetzt ist die Zeit reif, diese Technologie über den Pilotmaßstab zur industriellen Reife zu bringen."

In der Tat hat das IME Aachen mit dem deutschen Reifenhersteller Continental aus Hannover einen industriell und wirtschaftlich potenten Partner für die Entwicklung zur Marktreife des neuen Autoreifens gewonnen. So entsteht gegenwärtig in Münster eine Pilotanlage, an der tonnenweise Naturkautschuk aus kasachischem Löwenzahn gewonnen wird.

Gleichzeitig erforschen die Wissenschaftler um Professor Dirk Prüfer, der längst als Professor an die Westfälische Wilhelms-Universität berufen wurde, wie der Rohstoffgehalt des Kautschuks und seine Blüteeigenschaften weiter optimiert werden können. Ziel ist es, einen noch höheren Anteil an Kautschuk in der Pflanze zu erreichen und den Ertrag an Biomasse weiter zu steigern. Bemerkenswert dabei ist, dass das neue, gentechnisch veränderte Produkt die gleiche Qualität wie der bislang aus Südamerika importierte Kautschuk aufweist.

Überdies kann der neu gezüchtete Kautschuk zu bemerkenswert niedrigeren Kosten im eigenen Lande hergestellt werden und ist auch hinsichtlich der Ernte sowie infolge der besseren Züchtungsvoraussetzungen in Deutschland nahezu unschlagbar. Darüber hinaus kann er als nachwachsender Rohstoff auch auf Flächen angebaut werden, die sich ansonsten nicht für solche Züchtungsvorgänge eignen und eher Abraumflächen als wertvolle Böden darstellen.

Effizientere Züchtung dank DNA-Markern

Schließlich besitzt der kasachische Löwenzahn als neue Nutzpflanze in Deutschland noch weitere Trümpfe. "Mithilfe von DNA-Markern", weiß Prof. Prüfer, "wissen wir nun, welches Gen für welches molekulare Merkmal verantwortlich ist. Die Züchtung von besonders ertragreichen Pflanzen ist so wesentlich effizienter möglich." Dabei darf nicht außer Acht gelassen werden, dass es den Wissenschaftlern aus Deutschland gelang, die Vegetationsperiode des Löwenzahns von zwei auf nur noch ein Jahr zu verkürzen. Dadurch kann die alternative Kautschukpflanze noch rascher geerntet und hinsichtlich ihrer Eigenschaften noch schneller weiter optimiert werden. Auch benötigt sie zum Wachstum kein subtropisches Klima mehr und ist resistenter gegenüber Schädlingen in der freien Natur.

Deutlich verkürzte Transportwege
Vorstand Nikolai Setzer vom Reifenhersteller Continental in Hannover ist überzeugt davon, dass sich die hohen Investitionen in die Materialentwicklung und -erzeugung bereits in wenigen Jahren rechnen werden. "Wir sind überzeugt davon", sagt er, "dass wir unsere Reifenproduktion langfristig weiter verbessern können." Setzer ist im Vorstand von Continental für die Division Reifen verantwortlich. Er sieht noch weiteres Potential bei der mitteleuropäischen Art der Gewinnung des Latexsafts aus den kasachischen Löwenzahn-Sorten und erwähnt die größere Unabhängigkeit der gezüchteten Pflanze von Wettereinflüssen. Wichtig ist auch die Bedürfnislosigkeit der Pflanze in ihrer Umgebung. Schließlich sieht er noch Kosteneinsparungen bei deutlich verkürzten Transportwegen, da die Anlieferung des Materials aus entlegenen Weltgegenden entfällt. Sinken werden folglich die Kosten für den Umweltschutz wie auch für die Logistik. Dies zeigt nach seiner Auffassung, dass das Einsparpotential hinsichtlich Materialentwicklung längst noch nicht ausgereizt ist.

Fazit
Mit Blick auf die beiden hier geschilderten großen technischen Fortschritte kann mit Fug und Recht behauptet werden, dass hinsichtlich der Zukunft des Automobilbaus in Deutschland die Weichen bereits in bester Manier gestellt wurden.

Autor:
Richard E. Schneider
Wissenschaftsjournalist,
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