Biowasserstoff
Im Allgemeinen versteht man unter Biowasserstoff den aus oder mittels Biomasse gewonnenen Wasserstoff.Herstellung
Für die biologische Wasserstoffgewinnung kommen prinzipiell vier Stoffwechselprozesse zur verbreiteten Anwendung:
Gärung: Aus organischen Verbindungen werden bei vergärenden Bakterien H2, CO2 und oxidierte organische Verbindungen gebildet, wobei die Energie aus der organischen Verbindung selbst stammt.
Oxygene Photosynthese: Aus Wasser werden mit Hilfe von Cyanobakterien hauptsächlich durch Nitrogenase und bei Grünalgen ausschließlich durch Hydrogenase unter Verwendung der Sonnenenergie H2 und O2 gebildet.
Anoxygene Photosynthese: Aus organischen Substraten oder reduzierten Schwefelverbindungen werden bei phototrophen Bakterien unter Verwendung der Sonnenenergie H2 und CO2 oder oxidierte Schwefelverbindungen gebildet.
* Zur Herstellung von Wasserstoff aus Biomasse in industriellen Größenordnungen dient das Dampfreformierungsverfahren: Grasschnitt und sonstige pflanzliche Substanzen werden innerhalb eines Dampfreformers hoch temperiertem Dampf ausgesetzt. Dabei entstehen im Wesentlichen Wasserstoff, Kohlendioxid und Mineral-Asche. Fein-optimierte Biowasserstofferzeugungs-Anlagen stehen voraussichtlich In Kürze serienfertigungsreif zur Verfügung.
Wasserstoff, der elektrolytisch mittels elektrischem_Strom gewonnen wird, der seinerseits aus Biomasse hergestellt wurde, wird nicht als Biowasserstoff bezeichnet.
Vorteile
* Der so erzeugte Wasserstoff kann in das bestehende Gasleitungsnetz eingespeist werden. Das früher verwendete Stadtgas bestand ungefähr zur Hälfte aus Wasserstoff. Die Verwendung beim Endverbraucher erfolgt wegen des guten Wirkungsgrads am besten in unmittelbarer Nähe zu den Endverbrauchern in den Wohn-Gebäude-Kellern mit Mini-Blockheizkraftwerken auf Brennstoffzellenbasis. Bis zur Serienreife der entsprechenden Brennstoff-Zellen, die ohne jegliche bewegliche Teile Strom und Wärme erzeugen, können auch herkömmliche auf Wasserstoffbetrieb umgerüstete Verbrennungs-Motoren Verwendung finden. Bei Stirlingmotoren ist auch in Mini-Blockheizkraftwerken konstruktionsbedingt für die Umstellung auf den Betrieb mit Wasserstoff keine Umrüstung erforderlich.
* Das bei der Wasserstoff-Produktion mit geringem Aufwand separierbare Kohlendioxyd kann klima-freundlich in das Erdreich, z. B. in ehemalige Erdgasfelder verpresst oder sonstwie endgelagert werden. Dieses Verfahren ist nicht nur klima-neutral sondern sogar klima-förderlich, da das von den verwerteten Pflanzen zuvor der Atmosphäre entzogene CO2 auch nach der Dampf-Reformierung der Atmosphäre nicht wieder zugeführt wird. Dieses Verfahren zur Endlagerung von CO2 ist im Verhältnis zur Endlagerung von Nuklear-Abfällen deutlich weniger risiko-behaftet. Derartige Bedenkenträgerei ist folglich entsprechend zu gewichten. Die Diskussion darüber findet sich unter dem Stichwort CO2-freies Kohlekraftwerk.
* Die anfallende Asche wird als Mineral-Dünger wieder den Bodenflächen zugeführt, die der Biomasseerzeugung dienen.
* Der Landwirtschaft wird nachhaltig Einkommen gesichert. Die Bereitstellung von Biomasse kann mit der Produktion von Nahrungs- und Futtermitteln und mit der Pflege von Biotopen kombiniert werden.
* Die Abhängigkeit von Energieimporten in Form von Öl und Erdgas kann nachhaltig verringert werden.
Nachteile und Ungeklärtes
Auch die Gewinnung und der Transport von Bio-Masse erfordert Energie und belastet die Umwelt. Bei der Energiegewinnung über Photosynthese der Pflanzen und industrielle Dampf-Reformierung (Steamreforming) der aus den abgeernteten Pflanzen gewonnenen Bio-Masse ist der dafür erforderliche Aufwand sorgfältig zu kalkulieren und für die Umwelt-Bilanz zu berücksichtigen. Dies gilt insbesondere für den für die Dampf-Reformierung erforderlichen Energie-Einsatz.
Dieses Verfahren bringt im Vergleich zu der Energie-Ausbeute von Anlagen der Solarthermie oder Fotovoltaik pro Fläche weniger Energie ein. Andererseits ist die Nutzung von Biomasse weniger kapitalintensiv.
Für die energetische Nutzung von Biomasse bestehen unterschiedliche Techniken (z. B. direkte Verbrennung, Biogas, Ethanol, siehe auch Biomasse).
Welche Art der Wasserstoff-Erzeugung langfristig optimal ist, wird sich in den nächsten Jahren erweisen.
Nutzung als Energieträger
Die wichtigste Quelle für erneuerbare Energie ist die Sonne. Für die Nutzung ist allerdings das grundsätzliche Problem der tages- und jahreszeitlichen Fluktuation zu lösen. Hierzu ist die Wasserstoffspeicherung und der Transport von Wasserstoff gut geeignet, da er den höchsten massebezogenen Energiegehalt mit 142 MJ/kg besitzt. Außerdem wird bei der Energiefreisetzung durch eine geregelte Knallgasreaktion in z.B. Brennstoffzellen im Idealfall nur Wasser als Endprodukt frei.
Die meist diskutierte Alternative Technik zur Solarwasserstoffgewinnung ist die Photovoltaik. Hierbei wird durch solar erzeugten Strom Wasser elektrolytisch in molekularen Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Einer großtechnischen Nutzung stehen gegenwärtig die hohen Kosten für die Produktion entsprechender Anlagen im Wege. Die Wasserstoffproduktion aus Biomasse wird voraussichtlich preisgünstiger sein.
Siehe auch
• Energien]
• Wasserstoffwirtschaft
Quellen
' target='blank'>Literatur
Karl-Heinz Tetzlaff: Bio-Wasserstoff - Eine Strategie zur Befreiung aus der selbstverschuldeten Abhängigkeit vom Öl. BOD Verlag, Norderstedt 2005, ISBN 3-8334-2616-0
Weblinks
*[http://www.wired.com/news/technology/0,70273-0.html Wired-Mutant Algae Is Hydrogen Factory
• FAO
• Maximizing Light Utilization Efficiency and Hydrogen Production in Microalgal Cultures
• Wasserstoff aus Biomasse bei bio-wasserstoff.de, 22.07.06
