Mikroorganismen erzeugen günstigen Sprit

Das Start-up Joule Unlimited will in Zusammenarbeit mit Audi und anderen Partnern zeigen, dass sich neue Methoden zur Herstellung "grünen" Treibstoffs lohnen.

Bislang setzen sich alternative Methoden zur Herstellung von Biosprit nur schleppend durch. Die junge Firma Joule Unlimited aus dem US-Bundesstaat Massachusetts will nun mit mehreren Partnern beweisen, das genetisch veränderte Mikroorganismen durchaus kostengünstigen "grünen" Treibstoff produzieren können. Das Verfahren benötigt neben den Mikroben selbst nur noch Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid, um Ethanol zu erzeugen. Interessiert zeigt sich bereits der Automobilhersteller Audi, der Joule helfen will, den Biosprit zu testen und weiterzuentwickeln. Aber auch ohne das Engagement der Deutschen hat Joule bereits 110 Millionen US-Dollar an Investitionsmitteln eingesammelt.

In kleineren Testanlagen hat das Start-up bereits gezeigt, dass der Ansatz funktionieren kann. Die speziell gezüchteten Mikroorganismen leben in transparenten Behältern und sollen bis zu 12.000 Liter Ethanol pro Hektar und Jahr produzieren. Das ist ein Mehrfaches dessen, was andere Firmen mit alternativen Biosprit-Verfahren leisten können. Joule hat seinen Ansatz allerdings schon öfter geändert: Statt komplexer Reaktoren werden nun vergleichsweise einfache Kunststoffröhren verwendet, was den Prozess deutlich billiger macht.

Die meisten Biospritfirmen nutzen Biomasse als Ausgangsprodukt, sei es nun Mais, Algen oder zellulosereiche Pflanzenarten. Mikroorganismen helfen dann bei der Umwandlung. Joule versucht dagegen, möglichst viele Zwischenschritte zu umgehen. Dazu wurde ein (geheimer) Ausgangsorganismus mit Genen versehen, die es erlauben, Ethanol nur aus Kohlendioxid, Wasser und Sonnenlicht zu produzieren. Um die Produktivität zu erhöhen, wurden alle unnötigen Gene entfernt, um sicherzustellen, dass der Stoffwechsel sich vor allem auf die Ethanolproduktion konzentriert. Der 12.000 Liter große Output der Testanlage soll dabei nur der Anfang sein, es sei potenziell ein Vielfaches drin, sagt die Firma. Neben Ethanol soll später auch direkt Diesel produziert werden.

Besonders wichtig bei dem Verfahren sind die durchsichtigen Container, die Joule "Solarkonverter" nennt. Sie lassen die Mikroorganismen wachsen. Ursprünglich ähnelten sie Photovoltaikmodulen – sie waren flach, dünn, rechteckig und einige Meter breit. Ein Kanalsystem verteilte Wasser und das Kohlendioxid und sammelte das Ethanol ein, das die Mikroorganismen abgaben. Die Module waren so gestaltet, dass die richtige Menge an Sonnenlicht und Nährstoffen angeliefert wurde, ohne dass es zu einer Überhitzung kam. Um Luft zur Kühlung einzusetzen, wurden die Panels auf Metallrahmen und Betonfundamenten gelagert. "Wir sahen schnell, dass dieses Design nicht wettbewerbsfähig war", so David Berry vom Joule-Investor und Mitbegründer Flagship Ventures.

Die Lösung war die Entfernung des Betonfundaments, der Metallrahmen und der Modulstruktur. Stattdessen werden nun Kunststoffröhren verwendet. Sie sind einige Meter breit und bis zu 50 Meter lang. "Das neue Design ist viel größer und wir können es direkt auf dem Boden installieren. Das senkt die Kosten enorm", sagt Joule-Chef William Sims.

Künftig zirkulieren Mikroorganismen, Nährstoffe und Wasser, um das Wachstum zu optimieren. Das produzierte Ethanol verdampft in den Röhren in der Sonne und steigt nach oben, wo es sich relativ einfach entfernen lässt – anschließend wird es in einer zentralen Einrichtung gefiltert. Um ein Überhitzen zu vermeiden, nutzt die Firma eine transparente Harzbeschichtung für die Röhren, die den Infrarotanteil des Sonnenlichtes ablenkt. Andere Spektren werden dagegen durchgelassen.

Joule arbeitet nun am endgültigen Design einer ersten 1,6 Hektar großen Anlage in Hobbs, New Mexico. Probleme anderer Biosprit-Verfahren, die sich erst mit dem Bau kommerzieller Anlagen rechnen, will das Start-up nicht haben. Sims zufolge lässt sich das Verfahren schon mit einer relativ kleinen Fabrikation zweifelsfrei nachweisen, was die Kosten reduziert. "Später ist es eine reine Replizierung bestehender Anlagen. Was bei 1,6 Hektar funktioniert, funktioniert auch bei 2000 Hektar."

Joule hat ausgerechnet, dass sich mit dem Verfahren durchaus preisgünstiges Ethanol für den Endverbraucher erzeugen lässt. Und das soll nicht nur in der Endausbaustufe gelten, sondern schon bei kleineren Anlagen. Die erste kommerzielle Produktion soll bis Ende 2013 in Bau gehen. (bsc)