Aachen - Wie die Stahlwerke für Kerosin sorgen können

Wie die Stahlwerke für Kerosin sorgen können

Von: Thorsten Karbach
Letzte Aktualisierung:
10996099.jpg
In Duisburg rauchen die Schlote: Das Stahlwerk des Industriekonzerns ThyssenKrupp ist eines von vielen in Duisburg. Der CO2-Ausstoß ist enorm. Fraunhofer-Forscher suchen eine saubere Lösung.
10996129.jpg
Im Labor läuft alles nach Plan: Stefan Jennewein kann hier im kleinen Maßstab demonstrieren, wie aus Stahlwerksabgasen Rohstoffe werden.
10996123.jpg
Spannende Versuche im Labor: Jan Jirschitzka und seine Kollegen suchen nach den idealen Bakterien.

Aachen. Es braucht nur ein paar Quadratmeter für einen Versuchsaufbau, dessen Tragweite nach und nach bewusst wird. Ein paar Kolben, Gas, das passgenau zusammengemischt wird, Bakterien – auf einmal ist die große, schnaufende und qualmende Welt der Duisburger Stahlwerke hier im Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und angewandte Oekologie IME in Aachen ganz klein.

Denn in einem umfassend angelegten Projekt mit den Fraunhofer-Kollegen in Oberhausen (Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik) und in Pfinztal bei Karlsruhe (Chemische Technologie) zeigen die Forscher, wie sie aus dem, was aus den Duisburger Schloten kommt Kerosin und ein paar andere wertvolle Stoffe herstellen.

Das ist natürlich an dieser Stelle erst einmal stark vereinfacht formuliert, aber die Tendenz ist eindeutig. Und Stefan Jennewein, der das Projekt am Fraunhofer IME koordiniert sagt: „Allein die Mengen an Kohlenstoff, welche in Form von Kohlendioxid aus den Duisburger Stahlwerken rauchen, würden aus unserer Sicht ausreichen, um den kompletten Kerosinbedarf einer großen Airline zu decken.

Natürlich sind wir von dieser Vision noch ein Stück entfernt. Aber dass die Idee funktioniert und wirtschaftlich interessant sein könnte, haben wir im Labormaßstab gezeigt.“ Das Verfahren haben sich die Fraunhofer entsprechend patentieren lassen.

Ein Blick über die Schulter

Also gut, ein Blick über Jenneweins Schulter zeigt, wie die Fraunhofer-Forscher Kraftstoff und (Spezial-)Chemikalien aus Stahlwerksabgasen gewinnen wollen: Die Abgase, die sich die Wissenschaftler selbst zusammenmixen, werden mit Hilfe genetisch veränderter Bakterienstämme (der Gattung Cloristridium) und eines Synthesegases, einer Mischung aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasserstoff, fermentiert. Eine solche Fermentation ist eine Art Gärung.

Schiffsdiesel als Zwischenprodukt

So werden die Gase zunächst in Alkohole (Butanol oder Hexanol) und Aceton (eine leicht entzündbare Flüssigkeit, die mit Luft explosive Mischungen bilden kann) umgewandelt und dann in einem weiteren Schritt – von den Chemikern in Oberhausen – zu einem dieselartigen Stoff aus dem Kerosin und besagte Spezialchemikalien gewonnen werden.

Schon der dieselartige Stoff würde die Norm als Schiffsdiesel erfüllen, auch hier gibt es einen enormen Bedarf der Reedereien. Durch Hydrieren lässt er sich dann aber ähnlich wie Fette und Öle in Dieselkraftstoff für Autos und sogenanntes Jetfuel (Jet A1), also Kerosin für Flugzeuge, umwandeln. Klingt recht einfach. Ist Spitzenforschung aber in der Regel nicht. Natürlich nicht.

Entscheidend sind zunächst einmal die richtigen Bakterien. Sie müssen effizient wirken. Deswegen werden sie sorgfältig ausgesucht. In einem zweiten Labor auf der anderen Seite des Flures werden sie herangezüchtet.

Tausende nimmt Nicole Schnaß hier mit Hilfe von sogenanntem Hochdurchsatz-Screening unter die Lupe. „Diese Organismen hatten nie das Ziel, uns Treibstoffe zu verschaffen, da müssen wir testen, testen, testen. Das ist ein wenig wie Lottoscheine ausfüllen“, erklärt Jennewein und lacht.

Für die Bakterien sind Kohlenmonoxid und -Dioxid ein Substrat, also Nahrung. Die einen nehmen mehr auf, die anderen weniger. Doch welche ist die Richtige? Jede einzelne wird gesichtet. Sie sind dabei immerzu luftdicht verschlossen, andernfalls würden die Mikroorganismen sofort sterben und die Forschung zurückgeworfen. Das ist sehr aufwendig, aber notwendig. Alles frei nach dem Motto: Die Forscher suchen die Superbakterie.

Gigantische Ausmaße

Bislang werden die Stahlwerksabgase nur zu einem kleinen Teil wieder genutzt – um Strom und Wärme zu gewinnen. Dabei sind die Abgasmengen nicht weniger als gigantisch: Mehrere Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid treten nur aus den Duisburger Schloten aus.

Die Stahlwerke würden ihre Abgase gerne anders loswerden. Zumal der Kohlendioxidausstoß schwer auf ihnen lastet. Er wird mehr und mehr zum Kostenfaktor. Ihn zu Geld zu machen – wer sollte das nicht wollen?

Schon mit dem Aceton, das sich aus den Abgasen eines Stahlwerks gewinnen ließe, könnte laut Jennewein so viel Plexiglas hergestellt werden, dass die gesamte Nachfrage auf dem Weltmarkt gedeckt wäre. Es ließen sich auch Kleber und andere Produkte fertigen.

Auch hier gibt es eine Indus-trie, die bei solch einer Entwicklung hellhörig wird. Das einzige, was in Deutschland fehlt, ist eine große Mineralölfirma, die das Projekt weiter antreibt.

Stefan Jennewein arbeitet seit zehn Jahren für das Fraunhofer IME. Biofuels, also Kraftstoffe die aus Abfällen wie Biomasse gewonnen werden, waren dabei immer schon ein großes Thema. Insbesondere dann, wenn der Rohölpreis in exorbitante Höhen kletterte.

Es gab Zeiten, da wurde das Barrel für 140 Dollar gehandelt. Heute sind es nur noch 44 Dollar. Aber die Situation ist eine andere: Die Erkenntnis, dass die Ölvorräte endlich sind, mag nicht neu sein, sie rückt aber immer stärker ins Bewusstsein. Insofern stehen Forscher überall auf der Welt vor der Fragestellung, wie Treibstoffe in Zukunft gewonnen werden. Und das ist nur eine von vielen Fragen, wenn es um das geht, was nach dem Öl kommt.

Oftmals wird an dieser Stelle über Biomasse – Energiepflanzen, Holz, Reststoffe – geredet. Das Problem ist: Sie besteht zu 90 Prozent aus Wasser. Und sie wird bereits vielerorts genutzt. Es gab einmal die Idee aus dem alten Frittieröl von McDonalds Biokraftstoff zu gewinnen. Doch Pustekuchen! Das alte Öl wurde bereits für die Herstellung von Autositzen eingesetzt.

Seit drei Jahren wird in die Schlote der Stahlwerke geschaut. Es macht Sinn. Wenn eine Tonne Stahl produziert wird, dann entstehen zwei Tonnen Kohlendioxid. Eigentlich produzieren die Stahlwerke Kohlendioxid mit dem Nebenprodukt Stahl, wenn man sich diese Mengen vor Augen führt.

Das könnte sich nun ändern. „Das ist alles ziemlich visionär“, sagt Jennewein. Die Abgase der Stahlwerke würden zu einem Rohstoff, der in rauen Mengen vorrätig ist. Und das direkt hier, sozusagen vor der Haustür. Duisburg ist 118 Kilometer Autobahn von Aachen entfernt. „Und so lange es unsere Zivilisation gibt, so lange wird es auch Stahl geben“, sagt Jennewein. Jeder Kühlschrank wird mit Stahl gebaut.

In einem nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler nun zeigen, dass ihre Technologie auch mit großen Volumen funktioniert. Also mit Mengen, wie sie in Duisburg, neben Shanghai wohl immer noch der größte Stahlstandort der Welt, tatsächlich in die Luft gepustet werden.

„In den nächsten eineinhalb Jahren wollen wir die Prozesse noch besser verstehen und optimieren. Unser Ziel ist es, die Kraftstoffe für Zertifizierungsprozesse anzumelden. Dort wird ihre Praxistauglichkeit von offizieller Seite bestätigt“, erklärt Jennewein. Eine solche Zertifizierung dauert bei Fahrzeugdiesel etwa ein Jahr, bei Kerosin drei Jahre. Und dann?

Es liegt nahe, dass Fluglinien auf diese Entwicklung abheben. Rund 280 Millionen Tonnen verfliegen die Airlines im Jahr. Es macht rund 30 Prozent ihrer Kosten aus. Und: Anwendbar wäre das Ganze auch bei der Verbrennung von Haus- und Industriemüll. Stahlwerksabgase sind also nur eine mögliche Anwendung. Viele weitere sind denkbar.

Leserkommentare

Leserkommentare (0)

Sie schreiben unter dem Namen:



Diskutieren Sie mit!

Damit Sie Artikel kommentieren können, müssen Sie sich einmalig registrieren — bereits registrierte Leser müssen zum Schreiben eines Kommentars eingeloggt sein. Beachten Sie unsere Diskussionsregeln, die Netiquette.

Homepage aktualisiert

Finden Sie jetzt neue aktuelle Informationen auf unserer Startseite

Wieder zur Homepage

Die Homepage wurde aktualisiert