Saubere Energie aus Ernte- und Forstabfällen

BMBF-Nachwuchsgruppe an der FAU erforscht neue Wege zur Herstellung von Wasserstoff

Forschende der FAU wollen in den kommenden Jahren ein neues Verfahren entwickeln, mit dem sich sehr reiner Wasserstoff aus biologischen Abfällen gewinnen lässt. Viele bisherige Methoden benötigen hohe Temperaturen von 600 Grad Celsius und mehr. Sie eignen sich daher nicht besonders gut für den dezentralen Einsatz, also etwa in landwirtschaftlichen Betrieben. Gerade dort fallen aber große Mengen von geeigneten Reststoffen an, zum Beispiel bei der Tierhaltung oder der Ernte.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat nun an der FAU eine neue Nachwuchsgruppe bewilligt, die einen alternativen Herstellungsweg entwickeln und erforschen soll. Geleitet wird sie von dem Chemieingenieur Dr. Patrick Schühle. Rund 3,2 Millionen Euro fließen dafür in den nächsten sechs Jahren an die FAU.

Sauberer Energieträger Wasserstoff

Wasserstoff gilt als sauberer Energieträger: Bei seiner Verbrennung entstehen keine klimaschädlichen Emissionen, sondern es bleibt lediglich Wasser übrig. Das Gas lässt sich aus unterschiedlichen Ausgangsstoffen herstellen. Besonders umweltfreundlich ist die Wasserstoff-Produktion aus organischen Abfällen. Dazu zählen etwa Sägespäne aus Sägewerken, Stroh oder auch Tiermist und Gülle.

Dr. Patrick Schühle, Leiter der Arbeitsgruppe „Katalytische Systeme für die chemische Energiespeicherung“

„Bisher benötigt man hohe Temperaturen von 600 Grad oder mehr, um aus solchen Reststoffen Wasserstoff zu gewinnen“, erklärt Dr. Patrick Schühle vom Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik. „Dadurch sind entsprechende Anlagen insbesondere dann effizient, wenn sie sehr große Mengen Biomasse umsetzen. Für den dezentralen Einsatz dort, wo die Abfälle anfallen, sind sie weniger geeignet.“ Der Leiter der Arbeitsgruppe „Katalytische Systeme für die chemische Energiespeicherung“ an der FAU will Abhilfe schaffen: Er möchte ein alternatives Verfahren entwickeln, das schon bei Temperaturen von weniger als 150 Grad Celsius funktioniert und bei dem außerdem wenige unerwünschte Nebenprodukte gebildet werden. „Ziel ist eine Methode, die auch auf einem landwirtschaftlichen Betrieb effizient funktionieren würde“, sagt er. „Zudem soll der produzierte Wasserstoff möglichst rein sein. Damit haben manche der aktuellen Verfahren ihre Schwierigkeiten.“

Neue Nachwuchsgruppe bewilligt mit Fördersumme über drei Millionen Euro

Für die Umsetzung dieser Vision hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) nun eine neue Nachwuchsgruppe unter Schühles Leitung bewilligt. Die Fördersumme beträgt mehr als drei Millionen Euro; der offizielle Startschuss fällt am 1. Januar. Für den Zeitraum von sechs Jahren kann der Chemieingenieur seine Energie dann voll auf dieses Projekt konzentrieren. Dabei will er auf ein Verfahren aufbauen, das schon kommerziell zum Einsatz kommt: Die Firma OxFA aus Scheßlitz bei Bamberg hat vor einigen Jahren einen Kleinreaktor entwickelt, der aus Abfallbiomasse Ameisensäure erzeugen kann. Sie ist Partner in dem neuen Projekt. „Wir wollen eine Prozesskette etablieren, die aus dieser Ameisensäure Wasserstoff herstellt“, erläutert Schühle.

Ein Ziel: Neuartige Katalysatoren entwickeln

Ein wichtiges Etappenziel ist die Entwicklung neuartiger Katalysatoren. Darunter versteht man Hilfsmittel, die eine Reaktion erleichtern und beschleunigen, ohne dass sie dabei selbst verbraucht werden. „Wir konzentrieren uns auf Feststoff-Katalysatoren – das sind in der Regel Metalle, die wir chemisch modifizieren“, sagt Schühle. „Dabei binden wir sogenannte Promotoren an ihre Oberfläche, die die Abspaltung von Wasserstoff aus Ameisensäure beschleunigen sollen.“ Große Hoffnung setzt er auf Phosphor als Promotor. Dieser soll den Katalysator zudem stabilisieren. Der Katalysator soll seine Funktion nämlich über möglichst lange Zeiträume erfüllen, ohne dass er regeneriert werden muss.

Nicht nur Milch oder Getreide herstellen, sondern auch Wasserstoff

Die Nachwuchsgruppe wird zunächst im Labor nach einem möglichst effizienten, kostengünstigen und leicht handhabbaren Prozess suchen. Dabei soll es aber nicht bleiben: „Wir planen auch den Bau einer Demonstrationsanlage“, betont Schühle. „Sie soll einerseits ganz unterschiedliche organische Abfälle verwerten können, wie sie in der Realität anfallen. Zudem wollen wir darin auch schon größere Mengen umsetzen, als es im Labormaßstab möglich wäre.“ Wenn alles gut geht, werden Landwirt/-innen in zehn oder fünfzehn Jahren vielleicht nicht nur Milch oder Getreide herstellen, sondern auch Wasserstoff.

Weitere Informationen:

Mehr Infos zur Arbeitsgruppe: https://www.crt.tf.fau.de/katalytische-systeme-fuer-die-chemische-energiespeicherung/ www.crt.tf.fau.de/katalytische-systeme-fuer-die-chemische-energiespeicherung

Dr. Patrick Schühle
Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik
Tel.: 09131/85-67417
patrick.schuehle@fau.de