Wie können landwirtschaftliche Reststoffe, die reich an Lignocellulose sind, möglichst ganzheitlich und effizient genutzt werden? Forschende in einem deutsch-taiwanesischen Verbundprojekt setzen dabei auf die Produktion von Biogas und Fasern bzw. Zellulose.
Foto: Universität Hohenheim / Max Kovalenko
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie der taiwanesische Wissenschafts- und Technologierat (NSTC) fördern das Vorhaben mit insgesamt etwas mehr 690.000 Euro, wovon die Forschungsgruppe von Dr. Benedikt Hülsemann von der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie an der Universität Hohenheim rund 580.000 Euro erhält.
Um den menschengemachten Ausstoß von klimaschädlichem Kohlendioxid zu reduzieren, müssen Materialien, die bislang aus fossilen Rohstoffen hergestellt werden, durch solche biologischen Ursprungs ersetzt werden. Vor allem die Umwandlung von bisher kaum genutzten landwirtschaftlichen Reststoffen in höherwertige Materialien ist dafür eine vielversprechende Methode. Dabei sollte die Biomasse möglichst ganzheitlich und effizient genutzt werden.
Mit der Aufgabe, wie verschiedene Ausgangsstoffe in unterschiedlichen Klimazonen möglichst effizient der Gewinnung neuer Rohstoffe dienen können, beschäftigt sich ein deutsch-taiwanesisches Kooperationsprojekt. Beide Länder gelten in ihrer jeweiligen Klimazone als Technologieführer mit einem hohen Umweltbewusstsein: Deutschland in den gemäßigten Breiten, Taiwan im (sub-)tropischen Klima. Ein besonders vielversprechender landwirtschaftlicher Reststoff aus Sicht der Forschenden ist im gemäßigten Klima vor allem Getreidestroh, währende es in der (sub-)tropischen Klimazone eher Kakao- und Bananenschalen sowie Reisstroh sind. Außerdem können in beiden Klimazonen Reste von Tomatenpflanzen genutzt werden.
Eine Vorbehandlung und Auftrennung dieser Biomasse auf verwertbare Bestandteile ist notwendig und ein entscheidender Schritt, um sie überhaupt nutzen zu können. Dazu werden diese Reststoffe zunächst durch hohen Druck und hohe Temperatur aufgeschlossen: In Deutschland durch die sogenannte Thermodruckhydrolyse und in Taiwan durch überkritisches Wasser. Anschließend werden feste und flüssige Bestandteile voneinander getrennt.
Der feste Anteil besteht hauptsächlich aus Fasern, die im Biogasprozess nur schwer abbaubar sind. Ursache ist ihr hoher Gehalt an Lignocellulose, die der Zellwand aller holzigen Pflanzen Struktur und Stabilität verleiht. Die Forschenden wollen im Projekt untersuchen, inwieweit dieser faserreichen Feststoff als Torfersatzprodukt für den Gartenbau geeignet ist und somit die Zerstörung von Mooren durch den Torfabbau verhindern kann. Denn aufgrund ihrer Fähigkeit, viel Kohlendioxid zu binden, spielen intakte Moore beim Klimaschutz eine große Rolle. In einem weiteren Ansatz wird der Feststoffanteil als Nährmedium für Bakterien verwendet, die daraus Zellulose produzieren. Diese kann beispielsweise in der Papier- oder Verpackungsindustrie verwendet werden.
Die Flüssigkeit soll in innovativen zweistufigen Biogasanlagen zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden. Auch hier testen die Forschenden zwei verschiedene Ansätze: Während in Taiwan beide Fermenter volldurchmischt betrieben werden, ist in Deutschland der Methanreaktor als Festbettfermenter ausgeführt.
Projekt-Steckbrief
Projekttitel: Nutzung von Lignocellulosereichen Substraten zur Biogas- und Faser- bzw. Cellulosegewinnung mittels innovativer Verfahren
Fördersumme: insgesamt 690.183 Euro, davon 579.183 Euro für die Universität Hohenheim
Förderinstitution für die Universität Hohenheim: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektdauer: 1.11.2023 – 31.10.2026
Projektbeteiligte: Dr. Benedikt Hülsemann, Universität Hohenheim, National Taiwan University, Feng Chia University, Taiwan