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Öl aus Holz
Das niederländische Biokraftstoff-Startup Bioecon und Khosla Ventures haben ein Joint Venture namens Kior gegründet, das Bioecons Verfahren zur direkten Umwandlung von landwirtschaftlichen Abfällen in Biorohstoffe kommerzialisieren wird, eine Mischung aus kleinen Kohlenwasserstoffmolekülen, die in bestehenden Ölraffinerien zu Kraftstoffen wie Benzin oder Diesel verarbeitet werden können. Laut Kior bietet das Verfahren zahlreiche Vorteile gegenüber anderen Verfahren zur Herstellung von Biokraftstoffen: Es könnte sich als relativ billig erweisen, basiert auf einem ungiftigen Katalysator, greift auf die vorhandene Kraftstoffraffinations- und Transportinfrastruktur zurück und produziert sauber verbrennende Kraftstoffe, die in vorhandene Motoren.
Fossil frei: Das Biokraftstoff-Startup Kior sagt, dass sein neues thermochemisches Verfahren aus fast jedem landwirtschaftlichen Nebenprodukt, einschließlich der Stängel und Stängel von Maispflanzen (hier abgebildet), Biorohstoffe herstellen kann, ein Kohlenwasserstoffgemisch, das dem Rohöl sehr ähnlich ist.
Biokraftstoffe gelten weithin als wichtiges Sprungbrett auf dem Weg von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energiequellen, insbesondere für den Verkehr. Ihr Einsatz könnte auch den Ausstoß von Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen reduzieren. Aber Ethanol, der am häufigsten produzierte Biokraftstoff, enthält im Vergleich zu Benzin oder Diesel wenig Energie. Und in seine Herstellung steckt viel Energie: das Getreide, aus dem es fermentiert wird, anzubauen, zu destillieren und zu transportieren. Viele Biokraftstoff-Booster haben ihre Hoffnungen darauf gesetzt, Ethanol aus Zellulose herzustellen, dem zähen Polymer, aus dem ein Großteil der Pflanzenstängel und Holz besteht. In der Praxis muss Zellulose jedoch in Einfachzucker zerlegt werden, bevor sie zu Ethanol vergoren oder in synthetisches Gas umgewandelt und zu Kraftstoffen verarbeitet werden kann. Diese bleiben trotz drei Jahrzehnte langer Forschung schwierige, teure und energieintensive Verfahren, die noch nicht kommerziell tragfähig sind. Darüber hinaus zeigen neuere Untersuchungen, dass Ethanol, das sehr flüchtig ist, die Smog-Probleme tatsächlich verschlimmern kann, wenn es direkt in die Luft verdampft, anstatt in Fahrzeugmotoren zu verbrennen.
Zellulose-Biokraftstoffe können laut dem Gründer von Bioecon, Paul O’Connor, durch den Einsatz von Katalysatoren lebensfähig gemacht werden, um Biomasse in einen Kohlenwasserstoff-Biorohstoff umzuwandeln, der in bestehenden Erdölraffinerien zu Benzin und Diesel verarbeitet werden kann. Nach jahrzehntelanger Entwicklung von Katalysatoren für die Erdölindustrie startete O’Connor Anfang 2006 Bioecon, um Methoden zur direkten Umwandlung von Biomasse in Biokraftstoffe zu entwickeln. Sein erster Erfolg ist ein katalytischer Prozess, der Zellulose-Biomasse in kurzkettige Kohlenwasserstoffe mit einer Länge von etwa sechs bis dreizehn Kohlenstoffatomen umwandeln kann. Khosla Ventures hat zugestimmt, Kior einen nicht genannten Betrag an Series-A-Finanzierungen zur Verfügung zu stellen, um den Prozess zu kommerzialisieren. Vinod Khosla, Gründer des Risikofonds, ist der Ansicht, dass die Umwandlung von Biomasse in flüssige Transportkraftstoffe der Schlüssel zur Verringerung der Treibhausgasemissionen und zum Ausgleich schwindender Erdölreserven ist. Khosla finanziert eine Reihe von Biokraftstoff-Startups mit konkurrierenden Technologien und sagt, dass Kiors Ansatz einzigartig ist. Sie haben einige sehr clevere proprietäre katalytische Ansätze, die ziemlich überzeugend sind, sagt er. Sie können relativ billiges Rohöl produzieren – das ist attraktiv.
Die effektivste Methode, Biomasse in Kraftstoff umzuwandeln, besteht darin, sie hohen Temperaturen und hohem Druck auszusetzen, um synthetisches Gas oder Syngas zu produzieren. In Gegenwart eines Katalysators reagiert das Synthesegas zu Kraftstoffen wie Ethanol oder Methanol (verwendet als Zusatz in Biodiesel). Dies ist jedoch ein kostspieliges Verfahren, und Katalysatoren, die der hohen Temperatur des Synthesegases standhalten können, sind teuer und häufig toxisch.
Versuche, Treibstoff herzustellen, indem landwirtschaftliche Zellulose direkt einem Katalysator ausgesetzt wird, hatten wenig Erfolg, da der größte Teil der Zellulose in Pflanzenstängeln und -stengeln eingeschlossen ist. O’Connor sagt, dass die Bioecon-Forscher zwar neue Katalysatoren entwickeln, ihr Biomasse-Crack-Verfahren jedoch der wahre Durchbruch ist. Mit proprietären Methoden ist es ihnen gelungen, einen Katalysator in die Struktur der Biomasse einzubringen, den Kontakt zwischen den Materialien zu verbessern und die Effizienz des Prozesses zu steigern. Obwohl O’Connor nicht ins Detail gehen wird, sagt er, dass die einfachste Version der Technik darin bestehen könnte, die Biomasse mit einer Lösung zu imprägnieren, die den Katalysator enthält; der Katalysator würde dann umkristallisiert werden. Was wir jetzt tun, ist, die Methode zu verbessern, um sie einfacher und billiger zu machen, sagt O'Connor.
Ein solches Verfahren würde die superhohen Temperaturen und toxischen Katalysatoren, die in anderen thermochemischen Verfahren zur Herstellung von Zellulose-Biokraftstoff verwendet werden, überflüssig machen. Während O’Connor sagt, dass er Kiors Katalysator immer noch verbessert, sind seine ersten Versionen verschiedene Arten von modifizierten Tonen, die sowohl billig als auch umweltfreundlich sind. Das Produkt ist auch von hoher Qualität und enthält weniger Säure, Sauerstoff und Wasser. Diese Eigenschaften machen es für die Verbrennung als Heizöl oder für den Einsatz in Erdölraffinerien geeignet, die vorhandene Prozesse und Anlagen nutzen können, um es in die längeren Kohlenwasserstoffketten von Benzin und Dieselkraftstoff umzuwandeln.
Bioecon hat aus Materialien wie Holzspänen, Zuckerrohrabfällen und verschiedenen Gräsern Mengen seines Biorohstoffes im Labormaßstab hergestellt, einige Gramm auf einmal. Während das Inputmaterial die Ausbeute etwas beeinflusst, sagt O’Connor, dass die Outputs alle sehr ähnlich sind, sodass wir keine wirkliche Präferenz haben. Das bedeutet, dass das Verfahren mit jeder lokal verfügbaren Biomasse fast das ganze Jahr über weltweit funktionieren kann.
Kior ist bereits in Gesprächen mit mindestens zwei Ölkonzernen, um Partnerschaften zur Weiterentwicklung der Technologie einzugehen. Es startet eine Pilotanlage mit einem Unternehmen, die innerhalb von sechs bis zwölf Monaten täglich rund 20 Kilogramm Biocrude produzieren soll, sagt Kior-CEO Rob van der Meij. Wenn alles gut geht, könnte der Prozess bis 2009 auf eine Produktion von Hunderten von Kilos pro Tag skaliert werden, und bis 2010 könnten raffinierte Versionen von Kiors Biocrude Benzin oder Diesel beigemischt werden. Diese Kraftstoffe wären nicht nur erneuerbar, sondern hätten auch weniger Schwefel und Stickstoffgehalt, der den Smog in Städten wie Los Angeles und Houston verringern soll.
Aufgrund ihrer Fähigkeit, sich in die bestehende Erdölraffinations- und Lieferinfrastruktur einzufügen, hat die Technologie einen enormen Kostenvorteil, sagt O’Connor. Es könnte laut Khosla auch viel schneller angenommen werden. Wenn Sie eine Lösung finden können, die mit den Ölgesellschaften und ihren aktuellen Raffinerien kompatibel ist, wird es für sie viel einfacher, sich damit vertraut zu machen, sagt er. Sie ins Spiel zu bekommen, wäre eine große Ergänzung.
Steve Deutch, ein leitender Forscher am National Renewable Energy Laboratory, sagt, dass die wenigen Informationen, die Kior über seinen Prozess veröffentlicht hat, plausibel genug sind, aber dass die Behauptungen des Unternehmens nicht wirklich bewertet werden können, bis die Details vorliegen. Die größte Herausforderung für Kior oder jeden, der an Zellulosebrennstoffen arbeitet, besteht laut Deutch darin, ein Verfahren zu entwickeln, das einfach genug ist, um die Quellen von Biomasse-Farmen nahe zu bringen. Biomasse zu sammeln und genug davon an einem Ort zu bekommen, um etwas zu bewirken, ist ein Problem in der Biomassewelt, sagt Deutch. Die Transportkosten können exorbitant werden. Sie möchten es auf dem Bauernhof vorverarbeiten und dann ein hochdichtes, energiereiches Zwischenprodukt an Verarbeitungsbetriebe liefern.