Ethanol aus Lignocellulose: möglich, aber teuer

Es sieht nicht so aus, als würden in absehbarer Zeit Produzenten von so genannten Biokraftstoffen mit der Papierindustrie im Wettbewerb um Rohstoffe stehen. Nach einem Bericht des wissenschaftlichen Informationsdienstes AlphaGalileo kann die Produktion von Ethanol aus Lignocellulose-reichen Materialien wie Restholz, Altpapier, gebrauchten Kartons und Stroh im Hinblick auf Effizienz und Kosten derzeit nicht mit der Erzeugung aus Maisstärke konkurrieren. Dies ist ein Ergebnis einer Studie, das in der internationalen Publikation –Biofuels, Bioproducts & Biorefining– veröffentlicht wurde. Dabei wurden auch etliche Möglichkeiten identifiziert, die Kosten nach unten zu schrauben und den Ertrag des Umwandlungsprozesses zu verbessern.

In den vergangenen 15 Jahren wurden in erster Linie Enzyme und Bakterien genutzt, um Stärke und Zucker in Ethanol umzuwandeln (Prozesse der ersten Generation). Mais und Zuckerrohr, die diese Stoffe enthalten, sind jedoch wichtige Komponenten der menschlichen Nahrungskette, weshalb die Verwendung zur Ethanolproduktion die Verfügbarkeit und den Preis dieser Nahrungsmittel beeinflussen kann. Andererseits lassen sich Lignocellulose-haltige Materialien oft schwer entsorgen, aber sie sind reich an Zucker, der bei entsprechender Behandlung zu Ethanol vergoren werden kann. Das Rennen um die Kommerzialisierung des Ethanols der zweiten Generation hat somit begonnen.

Jamie Stephen von der Abteilung für Holzwissenschaft der University of British Columbia, Vancouver (Kanada), hat in der bereits erwähnten Studie herausgefunden, dass der Bau einer Anlage zur Produktion von Ethanol der zweiten Generation wahrscheinlich teurer wäre als eine herkömmliche Einrichtung der ersten Generation. Als Grund gibt der Forscher unter anderem höhere Vorbehandlungskosten an, um die Lignocellulose für den Umwandlungsprozess vorzubereiten. Es gibt noch eine weitere Hürde: Im Gegensatz zu Maisstärke besteht Lignocellulose aus verschiedenen Zuckersorten, was wiederum die Kosten nach oben treibt. Während Stärke kostengünstig durch Amylase-Enzyme reduziert werden kann, erfordert vorbehandelte Lignocellulose einen Cocktail aus teuren Cellulase-Enzymen. Hinzu kommt, dass, um die gleiche Ethanol-Ausbeute aus Holz zu erhalten, die benötigte Menge an Cellulase-Enzymen zwölf Mal höher liegen muss als bei Verwendung von Amylase-Protein.

Ein Problem stellt auch die heterogene Stoffzusammensetzung der Lignocellulose-reichen Materialien dar: Verschiedene Baumarten liefern Holz mit unterschiedlichen Eigenschaften, und Altpapier sowie landwirtschaftliche Reststoffe bestehen aus einem Materialmix. Um ein Maximum an Effizienz zu erreichen, muss jeder Biomassetyp unter jeweils anderen Bedingungen behandelt werden. Dies bedeutet den Angaben zufolge eine weitere Herausforderung für jeden, der Ethanol aus diesen Materialien herstellen will.

http://doi.wiley.com/10.1002/bbb.331

08.01.2012