Biokraftstoffe der 2. Generation: Kampf um Zuckermoleküle

Die Weltbevölkerung wächst, und mit ihr auch der Energieverbrauch. Deshalb werden immer mehr Methoden entwickelt, um Treibstoff aus Pflanzen zu gewinnen.

Rutenhirse

Aus schnell wachsenden Gräsern wie der Rutenhirse lässt sich möglicherweise schon bald „grünes Benzin“ herstellen, ohne dass dafür Nahrungspflanzen gebraucht werden müssen. Bild: hjschneider/Shutterstock.com

Biokraftstoffe sollen eine klimafreundliche Alternative zu Benzin und Diesel werden, hergestellt aus pflanzlicher Biomasse. Doch „kampflos“ lassen sich die Pflanzen nicht in den Tank füllen ...

Benzin aus Stroh und Holzschnitzeln statt aus Nahrungspflanzen

Biokraftstoffe der 1. Generation, hergestellt aus essbaren Pflanzenteilen, werden bereits heute verwendet. Damit das „grüne Benzin“ allerdings nicht in Konkurrenz zur Produktion von Lebensmitteln steht, müsste man ganze Pflanzen verwerten können und nicht nur essbare Teile von Nahrungspflanzen. So könnte man Benzin aus Holzschnitzeln, Stroh, Sägemehl und anderen Abfällen der Land- und Forstwirtschaft herstellen. Diese Kraftstoffe nennt man Biokraftstoffe der 2. Generation. Grösstenteils steckt ihre Entwicklung allerdings noch in den Kinderschuhen, und um sie auf den Markt zu bringen, braucht es noch einiges an Forschungsaufwand.

Gut „versteckte“ Zuckermoleküle

Pflanzen bestehen hauptsächlich aus Lignocellulose: Das ist eine Mischung aus Cellulose (lange Ketten aus dem Zuckermolekül Glucose), Hemicellulose (ebenfalls Zuckermolekülketten) und Lignin (Kohlenstoffmoleküle mit einem „aromatischen Ring“), die für die Festigkeit der Pflanzen verantwortlich ist. Für die Herstellung von Biokraftstoff sind Cellulose und Hemicellulose interessant, denn aus ihren Zuckermolekülen könnte man Bioethanol gewinnen und dem Benzin beimischen. Das grosse Problem ist allerdings, dass die Bestandteile der Lignocellulose untereinander in einem dichten Netzwerk verknüpft sind. Die Pflanze gibt ihre Zuckerketten also nicht so einfach her.

Mikroorganismen als Helfer

Um an die gesuchten Zuckermoleküle zu gelangen, müssen sie zuerst vom Lignin befreit werden. Die Pflanzen werden kleingehackt, und Hitze, Säure oder eine andere wirksame Behandlung bricht das Lignin auf. Nun kommen die Mikroorganismen an die Reihe. Hefe kann Zucker zu Alkohol (also auch in Bioethanol) umwandeln, allerdings nur, wenn diese nicht mehr in Ketten gebunden sind. Darum müssen zuerst noch die Verbindungen der Zuckerketten gespalten werden. Dafür verwendet man Enzyme, die wiederum meistens von Pilzen oder Bakterien stammen.

Alternative Verfahren sind gefragt

Zwar kann man so tatsächlich aus ganzen Pflanzen Bioethanol herstellen, jedoch ist die Produktion noch sehr aufwendig und teuer und der Ertrag gering. Darum forschen zahlreiche Wissenschaftler an alternativen Verfahren. Verschiedene Pilze und Bakterien, aber auch Termiten sind interessant, denn diese können zum Teil Lignocellulose direkt verdauen und so den Zucker zugänglich machen.

Nicht nur Bioethanol lässt sich als Biokraftstoff der 2. Generation herstellen. Bei der Vergärung von Biomasse entsteht Biogas, welches zu Methan umgewandelt wird und so bereits heute wie Erdgas in Motoren verbrannt werden kann. „Biomass-to-Liquid“-Kraftstoffe werden aus Biomasse synthetisch hergestellt und haben die gleichen Eigenschaften wie herkömmliches Benzin oder Diesel. Sie sind zwar noch nicht marktreif, aber sehr vielversprechend.

Bis Biokraftstoffe der 2. Generation in grösseren Mengen in unseren Tanks landen, wird es zwar noch etwas dauern. Doch gegenüber der 1. Generation haben sie zahlreiche Vorteile, und so wird mit viel Aufwand an einer schnellen Entwicklung geforscht. Vielleicht wird aber auch eine 3. Generation von Biokraftstoffen, hergestellt aus Algen, das Rennen um den „grünen Zaubertrank“ in unseren Tanks machen?

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fungaro schrieb:

super