In Altholz stecken Energie und Rohstoffe. Wie kann man sie nutzbar machen? Foto: Fraunhofer IGB

Lässt sich mit Hilfe von Algen und Bakterien Wasserstoff aus Altholz gewinnen? Frauenhofer IGB und Campus Schwarzwald in Freudenstadt forschen an diesem Thema.

Freudenstadt - Eine klimaneutrale Kreislaufwirtschaft auf der Basis von Holz ist das Ziel des Verbundprojekts "H2Wood – BlackForest", das vom Bundesministerium für Forschung und Bildung mit zwölf Millionen Euro gefördert wird. Hierfür entwickelt das Fraunhofer IGB laut Mitteilung ein biotechnologisches Verfahren, um aus Holzabfällen Wasserstoff und "biobasierte Koppelprodukte" herzustellen. Beim Projektpartner Campus Schwarzwald in Freudenstadt wird das Verfahren in einer eigens dafür ausgelegten Anlage demonstriert.

Jede Menge Abfälle

Der Ansatz: Bei der Herstellung von Möbeln und Baustoffen sowie beim Abbruch von Gebäuden fallen große Mengen an Holzabfälle an. Diese werden derzeit entweder für viel Geld entsorgt oder zur Wärmeerzeugung verbrannt. Auf der anderen Seite gilt "grüner" Wasserstoff (H2), der mittels Elektrolyse von Wasser mit erneuerbaren Energien hergestellt wird, als Schlüsselelement der Energiewende.

Der Bedarf an regenerativ erzeugtem Wasserstoff für eine klimafreundliche Wirtschaft in Industrie, Verkehr und Wärmeversorgung sei "enorm". Deutschland und Europa setzen daher vor allem auf Wasserstoffimporte aus südlichen Ländern mit viel Sonnenschein das ganze Jahr über.

Die Region Schwarzwald will einen neuen Weg einschlagen und Holzabfälle aus der Region verwenden, um Wasserstoff herzustellen. Zusätzlich sollen bei diesem Verfahren verwertbare Stoffe wie Carotinoide oder Proteine aus Altholz und Holzabfällen herstellen, so Ursula Schließ- mann vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, die das Verbundvorhaben "H2Wood – BlackForest" koordiniert.

Doppelter CO2-Spareffekt

"Ziel der Initiative ist es, mithilfe eines umfassenden Konzepts für eine nachhaltige und innovative Versorgung des Schwarzwalds mit Biowasserstoff CO-Emissionen einzusparen und die Region bei der Erreichung ihrer Klimaziele zu unterstützen", so Stefan Bogenrieder, Geschäftsführer von Campus Schwarzwald. Kohlenstoffdioxid solle dabei auf zweierlei Wegen eingespart werden: indem weniger fossile Energieträger wie Gas oder Öl und weniger Holz verbraucht werden. "Das aus dem Holz freigesetzte CO wird in Form von kohlenstoffbasierten Koppelprodukten gebunden", erläutert Umweltexpertin Schließmann.

Welche Mengen an Rest- und Altholz fallen im holzverarbeitenden Gewerbe und den Kommunen überhaupt an, wie viel Wasserstoff ließe sich daraus erzeugen und wie groß wäre das Einsparpotenzial an CO2-Emissionen? Diesen Fragen geht das Projektteam in Potenzialanalysen auf den Grund. Zugleich untersuchen die Partner, wie der erzeugte Wasserstoff am besten gespeichert, transportiert und genutzt werden könnte. Denn Wasserstoff ist nicht nur flexibler Energiespeicher, sondern auch als Kraftstoff für Fahrzeuge, Brennstoff für Hochöfen und Brennstoffzellen sowie als Grundstoff für zahlreiche industrielle Prozesse einsetzbar. "Hierzu analysieren und bewerten wir den Energieverbrauch der Industrie, der Haushalte sowie des Nah- und Fernverkehrs und leiten daraus Potenziale einer dezentralen Wasserstofferzeugung und -nutzung innerhalb der Region ab", sagt Erwin Groß vom Fraunhofer IPA.

Bislang keine Anlage

Bislang existiert keine Anlage, die Biowasserstoff in größerem Maßstab herstelle. Am Fraunhofer IGB würden daher die dazu notwendigen Prozesse entwickelt und experimentell untersucht, bevor sie in einer integrierten Anlage am Campus Schwarzwald in Freudenstadt umgesetzt werden können. Der erste Schritt und Voraussetzung für die biotechnologische Umwandlung sei die Vorbehandlung des Alt- und Restholzes.

Futter für Kleinstlebewesen

"Wir stehen hier vor einer ziemlichen Herausforderung, denn Holzabfälle aus Hausabbruch, Möbelbau und Baustoffproduktion, darunter Span- oder MDF-Platten, enthalten Klebstoffe wie Harze und Phenole oder auch Lacke. Diese chemischen Bestandteile müssen wir zunächst entfernen, damit die Bakterien und Mikroalgen ihre Arbeit erledigen können", so Schließmann. Zudem müsse das Holz noch in seine Bausteine zerlegt und die hierbei gewonnene Cellulose in einzelne Zuckermoleküle gespalten werden, die den Mikroorganismen als Futter dienen.

Für die biotechnologische Umwandlung der Holzzucker werden am Fraunhofer IGB zwei Fermentationsverfahren etabliert und miteinander verknüpft. Das eine setze auf wasserstoffproduzierende Bakterien, die die Zuckerarten zu CO, organischen Säu- ren und Ethanol verstoffwechseln. Die Stoffwechselprodukte der Bakterien stellen die Nahrung für die Mikroalgen dar. Diese synthetisieren daraus Carotinoide oder Proteine und setzen dabei ebenfalls Wasserstoff frei, so die Hoffnung.