Sprünge

Geysir Grand Prismatic Yellowstone Nationalpark, Wyoming, USA

Innovation

Sprünge

Lange Zeit passiert nichts. Plötzlich ist etwas Neues da. Innovation ist hier nicht stetig, sondern eine Eruption. Ein Sprung, mit dem niemand rechnete. Plötzlich ist er da – der Sprung.

Warum kam man nicht selbst darauf? Ist doch völlig klar. Es war aber nicht klar. Was auf der Hand lag, konnte man nicht fassen. Dafür gibt es viele Beispiele. Welche fallen Ihnen ein? Unser Beispiel ist die Fermentation – von STROH.

weiter Sprünge

Lange Zeit passiert nichts. Plötzlich ist etwas Neues da. Innovation ist hier nicht stetig, sondern eine Eruption. Ein Sprung, mit dem niemand rechnete. Plötzlich ist er da – der Sprung.

Warum kam man nicht selbst darauf? Ist doch völlig klar. Es war aber nicht klar. Was auf der Hand lag, konnte man nicht fassen. Dafür gibt es viele Beispiele. Welche fallen Ihnen ein? Unser Beispiel ist die Fermentation – von STROH.

weiter Stroh

Was haben Sie mit Stroh am Hut? Nichts? Dann unterschätzen Sie wohl das Stroh.

Stroh ist eine in Deutschland fast unerschlossene Ressource. Alle landwirtschaftlichen Reststoffe sind als Energieträger hoch interessant.

In Dänemark wird Stroh seit vielen Jahren energetisch genutzt. Genau gesagt, es wird zum Heizen und manchmal auch zur Stromerzeugung verbrannt. Auch in England sind einige große Strohkraftwerke entstanden, die diese Technik nutzen. Die Verbrennung ist also dort ein alter Hut. Daran ist nichts neu.

Die energetische Nutzung landwirtschaftlicher Reststoffe hat viele Vorteile, ist aber nicht einfach. Gerade Stroh ist kompliziert. Daher wird es so gut wie nie zu Methan fermentiert. Zuweilen wird ein wenig Stroh zu den klassischen Substraten beigegeben. Aber eine echte Nutzung von Stroh im großen Maßstab ist das nicht.

Kein Wunder. Dafür braucht es eine neue, moderne Technik, die kein alter Hut ist.

Und genau darum geht es.

weiter Strohpotentiale

Stroh stellt rund 2/3 aller landwirtschaftlichen Reststoffe. Stroh nutzen Landwirte nur noch kaum in der Tierhaltung. Das meiste Stroh wird nach der Getreideernte gehäckselt und bleibt auf dem Acker. Dabei sind die Potentiale erstaunlich.

Mysteriös: Das Stroh wird energetisch kaum genutzt. Der Energiegehalt von Stroh beträgt ca. 40% des Energiegehalts von Heizöl. Anders gesagt, 1 to Stroh entspricht energetisch rund 400 l Heizöl. Bei einem Strohertrag von ca. 5 to pro ha ist das die Energie von ca. 2.000 l Heizöl. Aber es passiert nichts.

Mysteriös: Ca. 35 Mill. to Stroh fallen jährlich an. Allein in Deutschland. Wenn davon nur ¼ genutzt werden könnte, ließe sich nicht nur eine elektrische Grundlast von 2.000 MW betreiben. Gleichzeitig könnte man zusätzlich den jährlichen Wärmebedarf von ca. 850.000 Einfamilienhäusern decken. Aber es passiert nichts.

Mysteriös: Stroh konkurriert auf den Äckern nicht mit der Nahrungsmittelproduktion. Das sogenannte „Tank-oder-Teller“-Problem, wie beim Mais, gibt es hier nicht. Stroh fällt als Koppelprodukt des Getreidebaues ohnehin an. Stroh benötigt auch keine zusätzlichen Ressourcen an Land oder Dünger. Aber es passiert nichts.

Alles wäre ideal, wenn da nicht auch noch die Probleme wären.

weiter Verarbeitung

Nach dem Getreidedrusch wird das Stroh in Ballen gepresst. Diese Ballen müssen dann transportiert werden. Das macht schon Probleme. Aber der schwierigste Teil der energetischen Nutzung kommt erst noch.

Für eine energetische Nutzung ist das zentrale Problem das Stroh selbst. Die Biomasse Stroh besteht zu hohen Anteilen aus Lignin. Mit anderen Worten: die Halme des Strohs sind zum Teil verholzt, damit die Halme auf dem Acker aufrecht stehen. So wie Bäume. Und dieses Lignin lässt sich nur sehr schwer vergären. Auch Holz vergärt nicht und wenn, dann nur sehr langsam.

Falls Sie im Garten einen Komposthaufen haben sollten, kennen Sie das. Das frische Grün – z.B. aus dem Rasenschnitt- ist in wenigen Wochen zerfallen. Kleine Äste – also ligninhaltige Biomasse - können Jahre überdauern. Das liegt an dem Lignin.

Das Verfeuern wäre kein Problem. Die Fermentation funktioniert so allein aber nicht.

Das Stroh muss also vorbehandelt werden, um es fermentierbar zu machen. Das ist die Kunst oder besser gesagt, die gesuchte Technik. Verschiedenste Verfahren sind hier in der Vergangenheit getestet worden. Mechanisch durch intensives Zerkleinern und Zerfasern. Thermisch durch Kochen. Mit Ultraschallwellen.

weiter Neue Technik

Wenn man der Energie des Strohs durch Fermentation beikommen will, muss man sich was Neues ausdenken. Andererseits ist die Energieausbeute aus Stroh überaus attraktiv. Darauf weisen alle Forschungsergebnisse hin.

Das Fraunhofer Institut IKTS in Dresden hat in einer Pilotanlage gezeigt, dass sich der Methanertrag mit einer mechanischen Vorbehandlung in Verbindung mit Enzymen und einem 2-stufigen Fermentationsprozess um 43 % steigern lässt. Der Methanertrag aus Stroh entspricht damit ca. 77 % des Methanertrags aus Mais.

Dieses Verfahren lässt sich unter Zugabe von speziellen Bakterien weiter optimieren, die die Zellwände angreifen. Das von der Lorica verfolgte Verfahren ist in Zusammenarbeit mit mehreren Fachunternehmen entwickelt worden und ermöglicht die Fermentation von Stroh als Hauptsubstrat.

Das neue Verfahren erfordert eine völlige Neukonzeption des gesamten Fermentationsprozesses, der mit den standardisierten Biogasanlagen nur noch wenig gemein hat. Das gilt auch für die bauliche Umsetzung. Liegende Fermenter, eine völlig geschlossene Bauweise und ein biomechanisches Modul. Die Strohenergieanlage der Lorica setzt neue Maßstäbe.

weiter Kreisläufe

Mit dem Abtransport des Strohs von den Feldern werden auch Nährstoffe abtransportiert. Das gilt auch für Kohlenstoff, der für die Humusbildung in den Böden wichtig ist. Daher sind geschlossene Kreisläufe entscheidend.

Nach der Fermentation werden die Halmreste auf den Acker zurückgeführt. Sie enthalten alle Nährstoffe, vor allem Kalium. Diese sind jetzt für die Pflanzen direkt verfügbar, da die natürliche Zersetzung auf dem Acker weitgehend entfällt. Die bei der natürlichen Zersetzung auftretenden Nährstoffverluste werden vermieden. Nährstoffkreisläufe bleiben also geschlossen.

Wenn das Stroh energetisch ungenutzt auf dem Acker verbleibt, setzt der natürliche Zersetzungsprozess ein. Kohlenstoff wandelt sich nicht nur in Humus um, sondern ein großer Teil wird als Methan und CO₂ in die Luft abgegeben.

Wenn das Stroh energetisch durch Fermentation genutzt wird, werden die fermentierten Halmreste auf den Acker zurückgebracht. Da die Halmreste bereits fermentiert worden sind, werden die Emissionen aus den natürlichen Zersetzungsprozessen deutlich reduziert.

Die Halmreste enthalten weiter große Mengen an bereits aufgeschlossenem Kohlenstoff. Er ist damit für die Humusbildung im Boden unmittelbar verfügbar. Der natürliche Zersetzungsprozess wird verkürzt, indem er in die Strohenergieanlage ausgelagert wird. Die Humuskreisläufe bleiben also geschlossen.

Und alles ist rund.