Billiges Butanol aus Biomasse

Eine kalifornische Neugründung will mit einer 25 Millionen Dollar-Anlage beweisen, dass sich konkurrenzfähig unproblematischer Ökotreibstoff herstellen lässt.

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Von
  • Kevin Bullis

Cobalt Biofuels, ein Start-up aus dem kalifornischen Mountain View, hat nach eigenen Angaben eine kostengünstige Methode entwickelt, mit der sich der Biotreibstoff Butanol aus Biomasse herstellen lässt. Im Oktober kündigte die Firma an, insgesamt 25 Millionen Dollar an Kapital eingeworben zu haben – genug Mittel, um die kleine Laborproduktion zu beenden und den Betrieb einer Pilotanlage aufzunehmen, die rund 35.000 Gallonen Treibstoff pro Jahr produzieren kann.

"Unsere Modelle sagen voraus, dass wir es hier mit einem sehr preiswerten Prozess zu tun haben, der mit allem mithalten kann, was derzeit auf dem Markt ist", meint Pamela Contag, Gründerin und Firmenchefin, optimistisch. Die Methode sei billiger, weil sie bessere Bakterienstämme nutze, um die Biomasse umzubauen und zu fermentieren. Hinzu komme eine modernere Ausrüstung zum Management der Herstellungsprozesse, die Wasser- und Energieverbrauch senke.

Butanol könnte die Nutzung von Biotreibstoffen steigern, weil es weniger Einschränkungen als Ethanol besitzt, den aktuell am stärksten verbreiteten Biosprit in den USA. Es enthält mehr Energie – eine Gallone Butanol besitzt ungefähr 90 Prozent der Energie der gleichen Menge Benzin, während Ethanol nur 70 Prozent erreicht. Hinzu kommt, dass Ethanol für den Transport spezielle Pipelines braucht, während sich Butanol durch vorhandene Benzin-Leitungen schicken lässt. Außerdem lässt sich der Stoff zu einem höheren Prozentsatz mit Benzin mischen, ohne dass Modifikationen an Motoren vorgenommen werden müssten.

Cobalt Biofuels ist nicht die einzige Firma, die auf Biobutanol setzt. Eine Handvoll Konkurrenten sind bereits auf dem Sprung. Das größte Konsortium ist ein Zusammenschluss des Chemieriesen DuPont mit dem Energiekonzern BP; beide Firmen vollen kommerzielle Mengen an Butanol aus Zuckerrüben ab 2010 verkaufen. Ebenfalls auf Biobutanol setzen Gevo, ein Start-up aus Colorado, das Technologien der University of California, Los Angeles, umsetzt sowie Tetravitae aus Chicago, das sich Methoden von Forschern an der University of Illinois bedient. Trotz all dieser Bemühungen habe jedoch noch keine Firma öffentlich zeigen können, dass sich Butanol billig genug produzieren lasse, um im Markt mitzuhalten, gibt Andy Aden, Experte am US-Nationallabor für erneuerbare Energien, zu Bedenken.

Cobalt Biofuels nutzt Clostridien, anaerobe Bakterien, die Kohlehydrate unter anderem in Butanol umsetzen, um die Pflanzenteile zu zerlegen, darunter Cellulose, Hemicellulose und Stärke. Heraus kommt eine Kombination aus Butanol, Aceton und Ethanol. Neu ist dieser Prozess nicht: Clostridien produzieren diese Stoffe bereits in natürlicher Form und wurde schon im frühen 20. Jahrhundert verwendet, um Butanol für die Verwendung in Lösungsmitteln oder Aceton für Sprengstoffe herzustellen. Neu ist allerdings, sagt Contag, dass eine Kombination aus Ölpreis, Biotreibstoff-Vorgaben der US-Regierung und die neue Technologie des Start-ups es erstmals wettbewerbsfähig möglich machten, Butanol als Benzinersatz zu nutzen.

Einer der Hauptneuerung des Cobalt Biofuels-Verfahrens ist eine Methode zur gentechnischen Veränderung der Clostridien, dank der es immer dann ein Leuchtprotein produziert, wenn Butanol entsteht. "Wenn es dem Clostridium gut geht und es Butanol produzieren kann, produziert es gleichzeitig auch Licht", erläutert Contag. In Kombination mit Lichtdetektoren kann die Firma so schnell neue Stämme des Bakteriums analysieren und die Umweltbedingungen jeweils für die maximale Produktionsausbeute anpassen. Außerdem wird ein neuer Bioreaktor eingesetzt, der prozessorientiert arbeitet: Biomasse rein, Verarbeitung durch die Bakterien, vorläufige Mischung aus Butanol und Wasser heraus.

Neben der Erhöhung der Butanolmenge in der Produktion spielen noch zwei weitere wichtige Faktoren eine Rolle, um den Biotreibstoff konkurrenzfähig zu machen: Das Verfahren darf nicht zu viel Energie und Wasser konsumieren. Cobalt Biofuels will beide Bereiche um bis zu 75 Prozent reduziert haben. Lizenziert wurde unter anderem ein neuer Prozess namens Dampfkompressionsdestillation, mit dem sich Wasser und Butanol leichter trennen lassen. Er läuft in Verbindung mit einem besonders effizienten Wärmetauscher ab. Wasser wird wiederum gespart, in dem ein proprietärer Reinigungs- und Recyclingprozess zum Einsatz kommt.

Auf längere Sicht plant Cobalt Biofuels die Herstellung von Butanol aus Abfällen, die aus der Papier- oder Zuckerherstellung stammen. Doch das ist längst nicht die einzige mögliche Quelle. Das Endprodukt soll dann anfangs als Treibstoffzusatz vermarktet werden, der die Kohlenmonoxidemissionen senken hilft. Steht einmal eine größere Produktionsanlage, ist aber auch die Vermarktung von Butanol als Benzinersatz angedacht. (bsc)