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Abgas in Kraftstoff umwandeln
Giftiges Kohlenmonoxidgas, das von Stahlwerken und anderen industriellen Quellen ausgestoßen wird, kann in nützliche Dinge umgewandelt werden. Bald will ein neuseeländisches Unternehmen mit ungewöhnlicher Herangehensweise aus dem Gas Ethanol und chemische Vorstufen für verschiedenste Kunststoffe und Lösungsmittel herstellen.
Das Unternehmen, LanzaTech , verwendet gentechnisch veränderte Mikroorganismen, die das Gas fressen. Während es für Unternehmen üblich ist, Mikroorganismen wie Hefe und Bakterien zur Herstellung von Ethanol und anderen Produkten zu verwenden, ernähren sich die Mikroorganismen im Allgemeinen von einer Form von Zucker, wie beispielsweise Glukose, die aus Maisstärke gewonnen wird. Anstatt Nahrungsquellen zu verwenden, füttert LanzaTech seine Mikroorganismen mit Kohlenmonoxid. Es frisst im Grunde einen Gasstrom, sagt die CEO des Unternehmens, Jennifer Holmgren.
LanzaTech hat kürzlich Vereinbarungen zum Bau kommerzieller Anlagen in einem Stahlwerk und einem Kohlekraftwerk in China bekannt gegeben. Die Emissionen von Stahlwerken weltweit würden ausreichen, um jedes Jahr etwa 30 Milliarden Gallonen Kraftstoff herzustellen. Holmgren sagt. Das entspricht etwa 15 Prozent des in den USA verbrauchten Benzins.
Die Organismen können auch mit einer Mischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoffgas namens Syngas überleben, die durch Erhitzen – unter bestimmten Bedingungen – fast alles, was hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenstoff besteht, hergestellt werden kann, einschließlich Kunststoffen, Holzschnitzeln und Kohle. Normalerweise wird Syngas durch thermochemische Prozesse, die anorganische Katalysatoren verwenden, in nützliche Produkte umgewandelt. Bei diesen katalytischen Ansätzen entstehen aber auch Abfallprodukte, die entsorgt werden müssen.
Das erklärt einen weiteren Vorteil von manipulierten Mikroorganismen: Sie können so hergestellt werden, dass sie viel höhere Ausbeuten an einem gewünschten Produkt produzieren, sagt Andy Aden , ein Forscher am National Renewable Energy Laboratory in Golden, Colorado. Er sagt auch, dass die Kosten für Mikroorganismen und Nährstoffe niedriger sein können als die Kosten für Edelmetallkatalysatoren, die typischerweise in thermochemischen Prozessen verwendet werden. Und Organismen können oft Verunreinigungen tolerieren, die Katalysatoren deaktivieren würden, fügt Aden hinzu.
Das LanzaTech-Verfahren hat den weiteren Vorteil, dass kein Wasserstoff benötigt wird. Dadurch kann es direkt an den Rauchströmen von Stahlwerken arbeiten, die oft keinen Wasserstoff enthalten. Ist Wasserstoff in einem Rauchgasstrom vorhanden, kann er entweder den Organismen zugeführt oder abgetrennt und verkauft werden – er ist ein wertvolles Gut.
Holmgren gibt nicht den spezifischen Organismus bekannt, den das Unternehmen verwendet, sagt jedoch, dass es sich um eine Version eines Organismus handelt, der auf natürliche Weise Ethanol aus Kohlenmonoxid produzieren kann. Das Unternehmen hat es modifiziert, um den Kraftstoff zu wirtschaftlich interessanten Preisen herzustellen, sagt sie. LanzaTech gab kürzlich auch bekannt, dass es einen Mikroorganismus entwickelt hat, der 2,3-Butandiol produzieren kann, eine chemische Vorstufe, die zur Herstellung des Lösungsmittels Methylethylketon (MEK) verwendet werden kann, das in trocken abwischbaren Markern und bei der Herstellung von Kunststoffen verwendet wird und Textilien. Dieselbe Chemikalie kann Butane und Butadien produzieren, die dann zur Herstellung einer Vielzahl von Kunststoffen und Kohlenwasserstoff-Kraftstoffen verwendet werden können.
Nur wenige Unternehmen verfolgen einen ähnlichen Ansatz. Darunter sind die Unternehmen aus Illinois Ineos Bio , mit Sitz in Lisle, und Koskata , mit Sitz in Warrenville. Beide verwenden Bakterien, um Kraftstoff oder Chemikalien aus einer Kombination von Kohlenmonoxid und Wasserstoff herzustellen. LanzaTech zielt auf Stahlwerke ab, da diese Rauchgase produzieren, die normalerweise Kohlenmonoxid, aber keinen Wasserstoff enthalten. Es hat die Ethanolproduktion in einem Stahlwerk demonstriert; die Pilotanlage der Mühle kann 15.000 Gallonen des Brennstoffs pro Jahr produzieren.
In diesem Sommer gab LanzaTech bekannt, mit Baosteel, einem großen chinesischen Stahlhersteller, eine Absichtserklärung unterzeichnet zu haben. Die Unternehmen beabsichtigen, im nächsten Jahr eine Demonstrationsanlage zu bauen, die ungefähr 100.000 Gallonen Kraftstoff produzieren kann, und diese Anlage dann zu einer kommerziellen Großanlage zu erweitern, die mehr als 50 Millionen Gallonen pro Jahr erzeugen kann. LanzaTech hat auch einen Vertrag mit der Henan Coal and Chemical Industries Corporation in China zur Herstellung von Kraftstoffen und Chemikalien in einer Anlage, die mit vergaster Kohle betrieben wird.
Seit seiner Gründung im Jahr 2005 hat LanzaTech 30 Millionen US-Dollar an Risikokapital und 10 Millionen US-Dollar von der neuseeländischen Regierung aufgebracht. Holmgren sagt, dass der Preis ihres Unternehmens für die Herstellung von Ethanol ziemlich wettbewerbsfähig ist: Tatsächlich sind wir fast in der Lage, Ethanol ohne Subventionen herzustellen. Sie sagt, dass der Chemiemarkt zwar kleiner ist als der Kraftstoffmarkt, aber profitabler sein kann, da Chemikalien wie MEK für mehr als das Doppelte des Preises von Ethanol verkauft werden.
Aden sagt, dass das Unternehmen bei der Skalierung der Technologie vor mehreren Herausforderungen stehen wird. Darunter: dafür zu sorgen, dass die Gase für den Verzehr der Wanzen in großen Reaktoren gelöst werden können, nicht nur in den kleinen in Pilotanlagen.