Ganzheitliche Verwertung von Biomasse
Ein deutsch-taiwanesisches Verbundprojekt widmet sich der ganzheitlichen und effizienten Nutzung lignocellulosereicher landwirtschaftlicher Reststoffe. Ziel ist die Produktion von Biogas sowie Fasern und Zellulose. Das Vorhaben wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem taiwanesischen Wissenschafts- und Technologierat (NSTC) mit insgesamt über 690.000 Euro gefördert. Davon entfallen rund 580.000 Euro auf die Forschungsgruppe von Dr. Benedikt Hülsemann an der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie der Universität Hohenheim.
Die Umwandlung bisher wenig genutzter landwirtschaftlicher Reststoffe in höherwertige Materialien gilt als vielversprechender Ansatz zur Reduzierung des Ausstoßes von Kohlendioxid und zur Substitution fossiler Rohstoffe. Dabei steht die möglichst ganzheitliche und effiziente Nutzung der Biomasse im Vordergrund. Das Kooperationsprojekt untersucht, wie verschiedene Ausgangsstoffe in unterschiedlichen Klimazonen zur Gewinnung neuer Rohstoffe dienen können. Deutschland und Taiwan gelten in ihren jeweiligen Klimazonen – den gemäßigten Breiten und dem (sub-)tropischen Klima – als Technologieführer mit hohem Umweltbewusstsein.
Potenzielle Reststoffe und Aufbereitung
Im gemäßigten Klima erweist sich Getreidestroh als besonders vielversprechender landwirtschaftlicher Reststoff. In der (sub-)tropischen Klimazone sind es vor allem Kakao- und Bananenschalen sowie Reisstroh. Ergänzend können in beiden Klimazonen Reste von Tomatenpflanzen genutzt werden. Eine Vorbehandlung und Auftrennung dieser Biomasse ist notwendig, um die verwertbaren Bestandteile zu erschließen.
Die Reststoffe werden zunächst durch hohen Druck und hohe Temperatur aufgeschlossen: In Deutschland erfolgt dies mittels Thermodruckhydrolyse, in Taiwan durch überkritisches Wasser. Anschließend werden feste und flüssige Bestandteile voneinander getrennt. Der feste Anteil besteht hauptsächlich aus Fasern, die aufgrund ihres hohen Lignocellulosegehalts im Biogasprozess schwer abbaubar sind. Lignocellulose verleiht der Zellwand holziger Pflanzen Struktur und Stabilität.
Nutzung der Feststoffe und Flüssigkeiten
Die Forschenden untersuchen, inwieweit dieser faserreiche Feststoff als Torfersatzprodukt für den Gartenbau geeignet ist. Dies könnte dazu beitragen, die Zerstörung von Mooren durch Torfabbau zu verhindern, da intakte Moore eine wichtige Rolle beim Klimaschutz spielen, indem sie Kohlendioxid binden. Ein weiterer Ansatz ist die Nutzung des Feststoffanteils als Nährmedium für Bakterien, die daraus Zellulose produzieren. Diese Zellulose könnte beispielsweise in der Papier- oder Verpackungsindustrie eingesetzt werden.
Die flüssigen Bestandteile sollen in innovativen zweistufigen Biogasanlagen zur Strom- und Wärmeerzeugung genutzt werden. Hierbei werden zwei unterschiedliche Ansätze getestet: In Taiwan werden beide Fermenter volldurchmischt betrieben, während in Deutschland der Methanreaktor als Festbettfermenter konzipiert ist.
Projektdetails
- 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. November 2023 – 31. Oktober 2026
- Projektbeteiligte: Dr. Benedikt Hülsemann, Universität Hohenheim, National Taiwan University, Feng Chia University, Taiwan