Ausgabe 11/2016 - Das geht

Stefan Jennewein

Die Alternative zur Alternative

• Die mikroskopisch kleinen Bakterien der Gattung Clostridium leben in Flüssen, Seen, Abwässern und Tierkot. Für Stefan Jennewein sind sie ein Schlüssel zur künftigen Herstellung von Treibstoffen und zur Reduzierung von Treibhausgasen. Der Biochemiker vom Aachener Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie (IME) arbeitet seit zehn Jahren an Kraftstoffen, die ohne fossile Energieträger auskommen.

Lange hat Jennewein mit Pflanzenabfällen experimentiert – und so versucht, den Konflikt „Tank oder Teller“ zu lösen. Denn zum Beispiel aus Mais Sprit statt Lebensmittel zu erzeugen ist fragwürdig. Pflanzenabfälle sind in dieser Hinsicht unbedenklich, doch die Experimente brachten nicht die erhofften Ergebnisse. Der Forscher wandte sich vom pflanzlichen Material ab und stieß bei der Suche nach einem großvolumigen Ausgangsstoff auf Industrieabgase. Mit Unterstützung der Clostridien verwandelt er diese etwa in Schiffsdiesel und Kerosin.

Das Potenzial sei riesig, sagt er. „Allein mit dem Ausstoß eines großen Stahlwerk-Standortes könnte man eine international operierende Airline betreiben.“ Mit jeder Tonne produzierten Stahls entstehen rund zwei Tonnen Kohlendioxid als Teil des sogenannten Synthesegases, das zudem Kohlenmonoxid und Wasserstoff enthält. Zementwerke erzeugen ähnliche Emissionen. Bislang dienen die Abgase höchstens der Erzeugung von Wärme und Strom. „Billigen Strom aber gibt es heute auch aus anderen Quellen“, sagt Wolfgang Jennewein, „und zur Lösung unseres Energieproblems ist die Elektrifizierung ohnehin nicht die Lösung. Wir können auf flüssigen Treibstoff aufgrund seiner Energiedichte nicht verzichten. Ein Schiff oder ein Flugzeug können Sie gar nicht mit so vielen Batterien vollstopfen, wie es für den Betrieb bräuchte.“

Die Verwendung von Abgasen als Rohstoff für die Kerosin-Produktion hätte zudem den Vorteil, dass weniger Kohlendioxid in die Atmosphäre gelangt.

Damit seine bakteriellen Helfer das Synthesegas verwerten können, müssen die Clostridien gentechnisch verändert werden. Welche Gene wie zu verbinden sind, „das war wie die Suche nach der Nadel im Heuhaufen“, sagt Jennewein. Nun steht der Prozess, und mit ihm ließe sich dem Biochemiker zufolge neben Industrieschwaden sogar vergaster Hausmüll zur Treibstoffgewinnung nutzen.

In seinem Labor in Aachen lässt er das Synthesegas in mit Salzwasser gefüllte Glaskolben strömen, gibt anschließend die Bakterien dazu. Die ernähren sich rund eine Woche von den Gasen und produzieren dabei etwa Aceton oder den Alkohol Isopropanol. Diese Ausgangsstoffe werden anschließend verdampft, und in einem Aktivkohle-Katalysator entsteht daraus ein Produkt, das nach der Norm bereits als Schiffsdiesel eingesetzt werden könnte. In weiteren Prozess-Schritten wird daraus Kerosin hergestellt.

Bislang hat Jennewein im Verbund mit dem Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik in Oberhausen etwa einen halben Liter Flugbenzin aus Synthesegas produziert – „wir sind noch in der Laborphase“. Zwar hat er bereits das Interesse von verschiedenen Fluglinien als mögliche Abnehmer geweckt, doch wann aus seiner Arbeit ein Geschäft wird, ist noch nicht abzusehen. Dafür bräuchte der Forscher die Hilfe der Industrie. „Denn um damit wirklich auf den Markt zu kommen, benötigt man auf einen Schlag Millionen Jahrestonnen“, sagt er. „Das wäre ein Rieseninvestment, was kein Start-up stemmen kann.“

Bislang hat Jennewein keinen Partner gefunden. Das liege vor allem an den geringen Kosten für Treibhausgas-Emissionen und am derzeit niedrigen Ölpreis, was die Suche nach alternativen Energiequellen wenig attraktiv mache. „Aber das wird sich auch wieder ändern“, sagt er.

Die Luftfahrtindustrie könnte ein Partner werden. Noch konzentriert sie sich mit ihrer Initiative „Aireg“ vor allem auf die Entwicklung von Kraftstoffen aus Biomasse. „Aber aufgrund der Limitiertheit des globalen Aufkommens lässt sich damit nur ein begrenzter Teil der weltweiten Kerosin-Nachfrage decken“, sagt der an der Initiative beteiligte Energiewirtschaftler Martin Kaltschmitt vom Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft an der TU Hamburg. „Wir können es uns also gar nicht leisten, auf mögliche andere Quellen zu verzichten.“

Die Stahlbranche ist ebenfalls hellhörig geworden. „Denn ein solch biotechnologischer Ansatz hat das Potenzial, die Kohlendioxid-Emissionen eines Stahlwerkes zu reduzieren und die eigene Wertschöpfung zu erhöhen“, sagt Ralph Kleinschmidt, Leiter der Technischen Entwicklungsabteilung bei ThyssenKrupp Industrial Solutions.

Stefan Jennewein geht unterdessen den nächsten Schritt. Er will für „einige Hunderttausend Euro“ an seinem Institut eine Pilotanlage errichten – vor allem um herauszufinden, wie teuer die Verwandlung von Industriegasen zu Treibstoff in großen Mengen ist. Das könnte das Interesse potenzieller Hersteller befeuern. „Denn dann haben wir eine Karotte, die wir den Leuten wirklich vor die Nase halten können.“ ---

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