Biomasse: das „neue Rohöl"

 

In der Reihe Fact Sheets veröffentlicht die Gesellschaft Deutscher 
Chemiker allgemeinverständliche Informationen zu relevanten Themengebieten. Erstellt werden die Fact Sheets von dem Expertengremium "ChemFacts for Future", in dem sich Wissenschaftler*innen der GDCh aus verschiedenen Fachgebieten gemeinsam um relevante Themen kümmern.

Biomasse: das „neue Rohöl” (Fact Sheet 7)


Fakten

Das „Feuer“ durch Verbrennen von Holz war die erste Energiequelle der Menschheit und zweifelsohne die wichtigste Entdeckung der Menschwerdung. Biomasse wie etwa Holz wurde im Rahmen der industriellen Revolution, die vollständig von fossilen Ressourcen (Erdöl, Erdgas, Kohle) abhängig war, vergessen. Um die globale Erderwärmung zu begrenzen, muss die Verwendung von fossilen Rohstoffen jedoch massiv reduziert werden. In dieser Hinsicht ist Biomasse ein guter Kandidat als „neues Rohöl“ – wächst es doch jedes Jahr um 60 Gigatonnen (Gt) Kohlenstoffäquivalent nach. Die Menschheit verbraucht jetzt schon 4 Gt Holz pro Jahr, und allein in der Landwirtschaft fallen weltweit jedes Jahr pflanzliche Abfälle von über 10 Gt an.

Pflanzliche Biomasse ist chemisch reich an unterschiedlichen „funktionellen Gruppen“ wie –OH, –C=O, –COOH und –R-O-R. Das ist für Katalysatoren der Ölindustrie schädlich, daher müssen neue Katalysatoren und chemisch-technische Verfahren entwickelt werden, um Biomasse zu verarbeiten. Schon jetzt werden aber wertvolle Produkte, die unser tägliches Leben prägen, zum Beispiel Milchsäure, Lävulinsäure, Sorbit, Xylit, 5-Hydroxymethylfurfural und Vanillin, aber auch Waschmittel und Geruchsstoffe, aus Biomasse hergestellt.

Problem

Die extensive Nutzung fossiler Ressourcen hat nicht nur zu einem exponentiellen Anstieg der Emission von Treibhausgasen wie CO2 und Methan geführt. Parallel dazu fallen Hunderte Millionen Tonnen fossiler Endprodukte, zum Beispiel Plastik, als Müll an. Um Treibhausgase und Plastikmüllberge zu reduzieren, ohne die gewohnte Lebensqualität und Gesundheitsstandards aufzugeben, müssen biobasierte Stoffe wie biologisch abbaubare Polymere und Biokraftstoffe nachhaltig und umweltfreundlich hergestellt werden.

Problemlösung

Eine nachhaltige Lösung zur starken Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Ressourcen ist das Konzept einer integrierten Bioraffinerie. Dabei werden Biomasse-Restströme als Ausgangsmaterial genutzt. Die erneuerbare Biomasse aus Seitenströmen – etwa Sägemehl, Bagasse (Überreste bei der Zuckerfabrikation) oder Klärschlämme – wird vollständig in Kaskaden genutzt, und die in der Biomasse enthaltenen Grundmoleküle werden durch chemische und biologische Prozesse veredelt. So werden Grundchemikalien, Biopolymere, aber auch neue Biokraftstoffe gewonnen. Die moderne Bioraffinerie operiert in kontinuierlichen Durchfluss-Systemen, die einen zuverlässigen chemischen Prozess mit geringem ökologischen Fußabdruck und geringen Kosten erlauben. Moderne Synthesen ermöglichen den Zugang zu diversen biobasierten Produkten und intelligenten Materialien. Die IUPAC hat dieses Verfahren als eine der zehn kommenden Technologien bezeichnet, die unseren Planeten nachhaltiger machen werden.

Autoren:
Dr. Majd Al-Naji und Prof. Dr. Markus Antonietti, Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächen-forschung, Abteilung Kolloidchemie, Potsdam, Deutschland.

Das Fact Sheet Biomasse, das "neue Rohöl" als pdf zum Ausdrucken


Über das Gremium "ChemFacts for Future"

Die bedeutendsten Probleme, mit denen unser Planet und die meisten seiner Bewohner*innen derzeit konfrontiert werden, sind anthropogener Natur. Es ist daher auch die Aufgabe der Menschen, die Probleme zu erkennen und sie effizient zu lösen. Effizient bedeutet zeitnah und problemorientiert – jenseits von politischen und (rein) ökonomischen Interessen. 

Ein Großteil der Probleme kann (nur) unter Heranziehen chemischer Fachkenntnis sinnvoll bearbeitet werden. Die Herstellung und Verbreitung sachlich falscher Zusammenhänge, die zum Teil als Grundlage für politische Entscheidungen – und Fehlentscheidungen – herangezogen werden, sind für Naturwissenschaftler generell und uns Chemiker*innen im Speziellen daher besonders beunruhigend. 

Besonders der chemische Aspekt in Problemfeldern wie CO2-Emission und CO2-Bindung, Luftschadstoffbelastung oder Mikroplastikverbreitung führt dazu, dass wir uns als Chemiker*innen in der Pflicht sehen, belastbare, nicht von Lobbyismus getriebene Fakten zusammenzutragen und diese zu veröffentlichen. Wir sehen es auch als unsere Aufgabe an, in Kooperation mit Experten angrenzender Disziplinen (Medizin, Biologie, Physik) wissenschaftlich sinnvolle und ökonomisch wie ökologisch umsetzbare Lösungsvorschläge zu entwerfen und diese zu publizieren. 

Wir möchten uns als ein Gremium verstanden wissen, welches das Expertenwissen der Spitzenforscher*innen in den relevanten Themengebieten zusammenführt und es sowohl für die wissenschaftliche Community als auch die breite Öffentlichkeit auf verschiedenen Kanälen verfügbar macht. 

Dem Gründungsstab gehören neben dem Präsidenten der GDCh zunächst Vorsitzende verschiedener Fachgruppen und Arbeitsgruppen der GDCh an, die im nächsten Schritt Expertinnen und Experten benennen, die das Team der Verantwortlichen ergänzen werden. Mitglieder des Gremiums.

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