veröffentlicht am 05.02.2021

Einige ExpertInnen empfehlen die Verwendung von Pflanzenresten zur Herstellung von grünem H2. Foto: Pixapay

Neben der Elektrolyse, dem Standardverfahren zur Herstellung von grünem Wasserstoff mittels erneuerbarer Energien, existieren noch einige andere Möglichkeiten. Im Bereich Bioenergie und Biomasse wird vielfach auch ein elektrolytischer Weg zur Gewinnung von sogenanntem „Biowasserstoff“ gewählt. Doch anstelle von Wasser als Ausgangsstoff empfehlen einige ExpertInnen die Verwendung von Pflanzenresten, „Abfällen“ aus der Forstwirtschaft sowie tierische oder industrielle Abfälle. Doch wie genau kann aus diesen Abfallstoffen unser Energieträger der Zukunft gewonnen werden?

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Einen methodischen Ansatz bieten die biologischen Verfahren, bei denen das Rohmaterial mithilfe von Bakterien und Algen in seine einzelnen Bestandteile zerlegt wird. Beispielsweise werden bei der sogenannten Dunkelfermentation Bakterien unter Ausschluss von Sauerstoff und Licht eingesetzt, um bevorzugt die in den Ausgangsstoffen enthaltene Glukose zu zersetzen, wodurch Wasserstoff und organische Säuren entstehen. Vorteile dieses Prozesses sind die relativ einfache Umsetzung, die geringe Energieintensität sowie die Tatsache, dass dieser Tag und Nacht durchführbar ist. Außerdem kann ein breites Spektrum an Abfallprodukten für die Wasserstoffproduktion verwendet werden. Da bei der Verwertung nur die Menge an CO2 freigesetzt wird, die durch die Pflanzen gebunden wurden, ist dieses Verfahren klimaneutral. Jedoch muss der entstandene Wasserstoff extrahiert werden, da die Produktion mit steigendem Druck nachlässt; zusätzlich ist der Wirkungsgrad dementsprechend gering.

Einen anderen Ansatz wählen die thermochemischen Verfahren, bei denen in einem ersten Schritt durch die Dampf-Methan-Reformation Syn- bzw. Biogas erzeugt wird, aus denen bei der Weiterverarbeitung reiner Wasserstoff entsteht. Syngas besteht zu Beginn aus Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenstoffdioxid (CO2) und bis zu 70 Prozent aus Wasserstoff (H2). Während der Verarbeitung wird das CO durch das sogenannte CO-Shift entfernt, sodass H2 und CO2 als Endprodukte übrigbleiben. Syngas wird beim thermo-katalytischen Reforming von Fraunhofer angewendet. Auch bei der überkritischen Wassermethode und der Pyrolyse greifen die Verfahren auf Syngas zurück. Befindet sich Wasser weder in einem gasförmigen oder flüssigen Zustand, so wird es als überkritisch beschrieben und lässt sich leicht in seine Bestandteile spalten. Bei der Pyrolyse (allgemein ein thermo-chemischer Umwandlungsprozess) wiederrum werden Holzhackgut oder Stroh durch Vergasung zuerst in Koks, Methanol und Primärgase umgewandelt. In einem zweiten Schritt wird aus Methanol und den Primärgasen ein Gemisch aus CO, H2, CO2 und Methan (CH4) hergestellt, das im weiteren Verfahren der Pyrolyse mittels CO-Shift bearbeitet wird, bis H2 und CO2 übrigbleiben. Neben Holz und Stroh kann auch Biomasse zur Gasherstellung verwendet werden; hierbei entsteht dann sogenanntes „Biogas“. Auch hier wird das gebundene CO2 der Ausgangsstoffe freigesetzt, weswegen diese Verfahren ebenso klimaneutral sind. Allerdings können mit den thermo-chemischen Verfahren schneller höhere Mengen an Wasserstoff produziert werden. Sie sind außerdem technisch ausgereift und prinzipiell bereit für eine kommerzielle Umsetzung. Allerdings erfordert der Prozess eine gleichbleibende Qualität der Biomasse, um optimale Ergebnisse zu liefern.

Mal wieder bestätigt: Viele Wege führen zum Ziel

Es sollte klar geworden sein, dass die Elektroylse als das Standardverfahren allein nicht ausreicht, um langfristige die Bedarfe nach grünem Wasserstoff zu bedienen. Bereits heute arbeiten viele WissenschaftlerInnen an verschiedenen Methoden, um unsere vorhandenen Ressourcen für die Wasserstoffproduktion optimal zu nutzen. Einige Verfahren etablieren sich zunehmend, andere weisen noch größeren Forschungsbedarf auf. Die Vorstellung, dass der Abfall aus der Biotonne in Zukunft Treibstoff für Busse und andere Fahrzeuge bereitstellen kann, wird hingegen immer realer!