Bioelektrochemisch erzeugte Benzinalternative

Es ist nur ein Experiment, aber es elektrisiert die Wissenschaftler: Neue Erkenntnisse in der Grundlagenforschung über Bioelektrochemie zeigen eine neue Möglichkeit der Verknüpfung von Biotechnologie und Elektrochemie zur Butanolherstellung. Damit könnte Kraftstoff künftig teilweise CO2-neutral gewonnen und Windkraftüberschüsse gespeichert werden.

Biosprit aus traditioneller Produktion landet schon immer aus den verschiedensten Gründen im fossilen Kraftstoff. Seit den Anfangstagen der industriellen Verarbeitung geschieht das in Raffinerien und findet Verbreitung durch das bestehende Tankstellennetz. Die Mischbarkeit und die Eignung von Motoren für eine bis zu 20-prozentige Spritzugabe ohne große Umrüstung machte hier schon immer ein gewisses Spiel möglich.

In den 20er und 30er-Jahren verkaufte die deutsche Reichskraftsprit „Monopolin“, das war Benzin mit bis zu 25-prozentiger Spritbeigabe, um die Abnahme von Agraralkohol zu fördern. 1930 trat in Deutschland die Bezugsverordnung von Spiritus zu Treibstoffzwecken für alle Treibstofffirmen in Kraft. Jeweils 2,5 Gewichtsprozente der produzierten oder eingeführten Treibstoffmenge waren von der Reichsmonopolverwaltung zu beziehen. Diese Quote erhöhte sich bis Oktober 1932 schrittweise auf 10 Prozent, einem Anteil, wie heute im sogenannten „Super E10“. Heute soll der Bio-Anteil den CO2-Kreislauf zu einem Teil schließen und damit mithelfen, die Klimaziele (ausgedrückt in CO2-Einsparung) zu erreichen. Wie hoch diese Einsparungen tatsächlich sein können, ist umstritten.

Künftig möchte man Flüssigkraftstoffe für die existierende Infrastruktur mit regenerativer Energie aus Wind und Sonne erzeugen, um mit der Zeit den fossilen Kraftstoff aus dem System zu verdrängen – hier kommt Elektrizität ins Spiel. Ein neues elektrochemisches Verfahren könnte nun zusätzlich die Möglichkeit eröffnen, die traditionelle Gewinnung von Butanol durch Gärung mithilfe elektrischer Energie aufzuwerten, also biologische und elektrische Vorgänge zu verbinden. Das ist neu; erst seit rund zehn Jahren wird überhaupt Forschung zur Bioelektrochemie betrieben.

Butanol ist chemisch Benzin so ähnlich, dass man es ohne weiteres anstelle von fossilem Benzin nutzen kann. In einem Experiment der TU Kaiserslautern stellen Bakterien Butanol nun schneller und in größeren Mengen her, sobald die Wissenschaftler ein elektrisches Potential anlegen.

„Wir wissen allerdings nur in Grundzügen, was bei diesen Prozessen auf molekularer Ebene abläuft und wie die Elektronen in die Bakterienzellen kommen“, sagt die Projektleiterin Mareike Engel. Sie arbeitet im Rahmen ihrer Promotion an diesem Grundlagen-Experiment, von dem noch völlig unklar ist, ob es je industrielle Maßstäbe erreichen kann. (fpi)