Nichts als Stroh im Tank

Österreichische Forscher arbeiten bereits am Biosprit der nächsten Generation: Er soll nur aus landwirtschaftlichen Abfällen stammen, weil wir ohne die Vergeudung von Lebensmitteln fraglos besser fahren

Es ist noch keine Woche vergangen, seit die Weltbank eindringlich gewarnt hat: "Die Lebensmittelpreise sind wieder stark gestiegen. Das bedroht die Gesundheit und das Wohlergehen von Millionen von Menschen", erklärte deren Präsident Jim Yong Kim vergangenen Donnerstag. Vor allem der weltweite Anstieg der Kosten für Mais - 25 Prozent in nur einem Monat, wobei es in Ländern wie Mosambik im selben Zeitraum sogar zu einer Verdopplung der Preise kam - sei besorgniserregend.

Unter solchen Rahmenbedingungen 40 Prozent der Maisernte als Biosprit zu tanken - wie das in den USA geschieht -, erscheint geradezu verwerflich. Auch wenn die Weltbank die wichtigste Ursache für den aktuellen Preisdruck gar nicht an den Zapfsäulen sucht - vielmehr seien dafür extreme Wetterereignisse wie die jüngste Dürre in den USA verantwortlich.

Äcker so groß wie ein Staat

Unterdessen rechnet das Institut für Europäische Umweltpolitik (IEEP) bereits vor, was es bedeutet, die in der EU bis 2020 angestrebte Biosprit-Quote zu erfüllen: Sollen tatsächlich zehn Prozent der Energie, die den Verkehr sauberer am Laufen halten, künftig mit Bioethanol gedeckt werden, müssten hierfür neue Ackerflächen beinahe in der Größenordnung von Österreich entstehen. Berücksichtigt man zudem die Finanzspekulation mit Lebensmittelpreisen, die selbst von der Weltbank als Ursache für Hungertod anerkannt wird, stellt sich die Frage: Was sucht diese Ernte im Tank, wenn sie auf dem Teller fehlt?

Forschungsinstitute wie das Austrian Centre of Industrial Biotechnology (Acib) kontern nun, dass sich diese Frage so gar nicht stellen müsste. Während Negativ-Szenarien noch von der Annahme ausgehen, dass Biosprit aus Lebensmitteln wie Getreide oder Zuckerrohr gewonnen wird, arbeitet das Acib bereits am CO2-neutralen Sprit der nächsten Generation.

Als Rohstoffe kommen dafür landwirtschaftliche Abfälle wie Holzschnitzel oder Stroh infrage. Oder auch Pflanzen, die gar nicht in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion stehen. Der Miscanthus, besser bekannt als Chinagras, zählt dazu, weil er auch auf Böden wächst, die für den Anbau von Lebensmitteln ohnehin zu karg sind.

Geringer Mehraufwand

"Natürlich erscheint es auf den ersten Blick einfacher, energierreiche Pflanzen wie Weizen oder Mais zu Bioethanol zu verarbeiten. Allerdings zeigt uns eine Demoanlage in Italien, dass die Aufbereitung von reinen Abfällen mittlerweile nur noch unwesentlich aufwändiger ist", erklärt Anton Glieder, wissenschaftlicher Leiter des Acib.

So kann etwa Weizenstroh gleich vor Ort nach der Ernte in eine zähflüssige Substanz verwandelt werden, die sich danach in eine Bioraffinerie pumpen lässt. Der zusätzliche Vorteil dieses Strohs: Von den rund 400 Millionen Tonnen, die jährlich in Europa anfallen, muss nur rund ein Drittel auf dem Feld verbleiben, um die Böden zu regenerieren. Zwei Drittel ließen sich ohne Schäden für die Landwirtschaft in Biosprit verwandeln.

Voraussetzung dafür, dass die neue Methode in Zukunft effizient funktioniert, ist aber auch die Organisationsform der Forschungstätigkeit selbst. Das Acib ist als sogenanntes Competence Center for Excellent Technologies - kurz Comet - strukturiert, das vom Infrastruktur- und vom Wirtschaftsministerium sowie von den Ländern Steiermark, Wien und Tirol gefördert wird.

Zur Umsetzung kommt diese Art von Kompetenzzentren, die die Forschungsförderungsgesellschaft FFG begleitet, wenn Kooperationen von wissenschaftlichen Einrichtungen und Industriepartnern nötig werden. Und bei der Herstellung von Biosprit ohne Einsatz von Lebensmitteln wird auch gleich klar, warum auch Forscher mit vielfältigem Know-how eingebunden werden mussten.

Die Pflanzenreste "aufzuschließen", also das Lignin abzutrennen und so die energiereichen Zellulosen zugänglich zu machen, ist noch ein vergleichsweise einfacher Schritt. "Dafür kommen je nach Verwendungszweck gut bekannte thermische Verfahren, aber auch umweltfreundliche Lösungsmittel wie Ethanol infrage", erklärt Glieder. Umweltfreundlich bedeutet wiedergewinnbar, da quasi der Biosprit selbst - also Ethanol - zum Aufschluss eingesetzt wird.

Schimmelpilze für Biosprit

Um die gewonnene Zellulose in Zuckermoleküle umzuwandeln, werden bestimmte Enzyme, die sogenannten Zellulasen, benötigt. Als bestens für diese Aufgabe geeigneten erwiesen sich unter anderem Enzyme, die der Pilz Trichoderma reesei liefert.

Mit der Genetik von Pilzen beschäftigt sich seit Jahrzehnten Christian Kubicek, Forscher am Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften der TU Wien. Und durch seine vertieften Forschungen an Trichoderma reesei gehört er nun logischerweise auch zu den wichtigsten Experten für das neue Biosprit-Verfahren.

Forscher der TU Graz versuchen wiederum, diese Pilzenzyme robuster zu machen, damit sie auch in industriellem Maßstab zuverlässig arbeiten. Mithilfe des Hefestammes Pichia pastoris verbessern sie die Eigenschaften der Zellulasen nämlich so, dass sie wie "kräftige molekulare Häcksler" funktionieren: Lange Zelluloseketten werden dabei noch effizienter in Zucker aufgespaltet. Ist dieser Prozess vollzogen, müssen die Zuckermoleküle nur noch - ähnlich wie bei der Mostherstellung - zu Bioethanol, also der Basis für Biosprit, vergoren werden.

Achtung Klimabilanz

"Ganz entscheidend für die Klimabilanz ist dabei freilich, dass tatsächlich nur Abfälle verwertet werden und die Transportwege nicht zu lange sind. Roden wir etwa für den Anbau von Ölpalmen Regenwald, ist die Kohlendioxid-Bilanz des daraus gewonnenen Biosprits katastrophal", präzisiert Anton Glieder. Zudem geht der Leiter des Acib davon aus, dass auch in Zukunft ein breiter Mix aus erneuerbaren Energiequellen nötig sein wird, um Klimaziele zu erreichen.

Klar sei überdies, dass das Acib-Verfahren der Biosprit-Herstellung nicht das einzig Denkbare ist: "Aus derzeitiger Sicht erscheint auch das direkte ,Verflüssigen' von Holz eine sehr effiziente Methode zu sein. Der Sprit, der auf diese Weise gewonnen wird, ist allerdings noch zu aggressiv für viele Motoren. Ähnliches gilt bei der Verwertung von gemischten Abfällen; daraus kann man nur Biogas herstellen", ergänzt Glieder.

Und trotz der Begeisterung darüber, dass Biotreibstoff der zweiten Generation wohl kaum für zu hohe Lebensmittelpreise verantwortlich gemacht werden kann, ergänzt er: "Ich halte das für eine Übergangstechnologie der nächsten dreißig bis fünzig Jahre. Es ist gewissermaßen eine Technologie des geringsten Schmerzes." (Sascha Aumüller/DER STANDARD, 5. 9. 2012)