Kohle aus Biomasse könnte für die Landwirtschaft ein interessantes Geschäftsfeld werden \- allerdings erst in fünf bis zehn Jahren. Denn noch gibt es zahlreiche offene Fragen, die zu lösen sind. Das ist das Fazit der Tagung: "Hydrothermale Carbonisierung \- Chancen für die Landwirtschaft?", bei der sich gestern im Berliner ICC rund 120 Fachleute über den aktuellen Stand dieser neuen Technologie informierten.
Bei der hydrothermalen Carbonisierung (HTC) handelt es sich um ein Verfahren, bei dem Biomasse unter Druck und höheren Temperaturen in Wasser ca. 6 Stunden lang behandelt wird. Das Ergebnis ist ein kohleähnlicher Stoff, der sich zum Heizen, als Industrierohstoff z.B. für die Farben-, Kunststoff- oder Zementindustrie oder als Torfersatz eignen könnte. Das Verfahren gibt es schon länger, ist aber seit 2006 in Deutschland wieder stärker im Gespräch (siehe Energiemagazin 2/2009).
Biokohle könnte Kohlenstoff binden
"Mit HTC könnte es gelingen, den Kohlenstoff von Gülle oder Gärrest aus Biogasanlagen über mehrere Jahre zu speichern, so dass sich im Boden vermehrt Dauerhumus aufbaut. Das könnte die Wasser- und Nährstoffhaltefähigkeit des Bodens erhöhen, was gerade beim zunehmenden Klimawandel mit den ungünstiger verteilten Niederschlägen für viele Landwirte immer wichtiger wird", nennt Michael Diestel einige der erhofften Eigenschaften der Biokohle. Diestel ist Geschäftsführer des Bayerischen Bauernverbandes im Kreis Rhön-Grabfeld (Nordbayern) und gleichzeitig Mitgeschäftsführer bei der Firma Artec, die sich seit 2006 mit der Planung von HTC-Anlagen beschäftigt.
Ein weiterer Vorteil könnte sein, Gülle oder Gärreste über die HTC zu verdichten, um die Nährstoffe wirtschaftlich aus Überschussregionen in Ackerbaugebiete transportieren zu können. Neben nicht genutzten Reststoffen aus der Landwirtschaft könnten als Rohstoffe auch Klärschlamm oder Grünabfälle aus Kommunen in Frage kommen. "Gerade die Rückführung von Phosphor zurück in die Landwirtschaft wäre wünschenswert, da die Ressourcen dieses wertvollen Düngers weltweit zurückgehen und bei der Klärschlammverbrennung verloren gehen", argumentierte er.
Die Energiebilanz einer HTC-Anlage ist laut Diestel deutlich positiv, wie Versuche der Artec zeigen: Sägespäne mit 60 % TS-Gehalt hat in der Rohform einen Energieinhalt von 2,9 kWh je kg. Der Energiegehalt nach der Behandlung hat bei 60 % TS 5,1 kWh je kg. Der Energieaufwand der Carbonisierung lag bei 1,3 kWh je kg. Dezentrale Anlagen im Pilotmaßstab Diestel hält nicht nur die Verwendung von Biokohle in der Landwirtschaft für eine interessante Zukunftsoption, sondern auch für die Herstellung. "Wir brauchen kleine, dezentrale Anlagen mit einer einfachen Technik, um die Biomasse vor Ort zu Biokohle verarbeiten zu können", lautet seine Vision. Denn nur damit würden die Nährstoffe in den Kreislauf zurückgeführt werden können und damit kaum verloren gehen. Das betrifft die feste Fraktion, aber auch die anfallende Flüssigkeit, aus der sich ein wertvoller Flüssigdünger herstellen ließe.
Die Artec GmbH arbeitet derzeit daran, den Prototyp einer dezentralen HTC-Anlage mit 200 Liter Behältervolumen zu einer Forschungs- und Demonstrationsanlage mit 3000 Liter Volumen weiterzuentwickeln. Dieser Typ mit Namen "B.Coal 3000 K (K für kontinuierliche Beschickung) soll in einen Container passen und 12 t Biomasse täglich verarbeiten können.
Biokohle für die Energiewirtschaft
"Wir glauben nicht daran, dass einzelne Landwirte eine HTC-Anlage bauen werden. Wegen der Mindestgröße für einen wirtschaftlichen Betrieb kommen dafür höchstens Genossenschaften in Frage", meint dagegen Klaus Serfass, Prokurist der Revatec GmbH aus Bad Bentheim. Revatec ist Anfang 2011 aus der ehemaligen Firma HydroCarb GmbH hervorgegangen, die sich seit dem Jahr 2007 mit HTC beschäftigt. Revatec will künftig HTC-Anlagen entwickeln und betreiben. Revatec setzt dabei nicht auf eine kontinuierliche Beschickung, sondern auf eine Batch-Anlage mit "vapothermaler Carbonisierung", einer Variante, bei der die Umwandlung nicht im Wasserbad, sondern über Heißdampf erfolgt.
Die Anlagentechnik soll zunächst in Deutschland, aber künftig vemehrt auch im Ausland zum Einsatz kommen, wo nach Serfass Ansicht wesentlich mehr ungenutzte Biomasse anfällt als hierzulande. Die erste Großanlage mit einem Durchsatz von rund 30.000 t Biomasse pro Jahr bzw. 100 t pro Tag soll noch in diesem Jahr in der Nähe eines Erdenherstellers im Emsland gebaut werden. Das Endprodukt wird auf 10 % TS-Gehalt getrocknet, während das Wasser in einer Kläranlage aufbereitet wird.
Die Anlage soll im Jahr ca. 9000 t wasser- und aschefreie Biokohle produzieren können. Als Rohstoffe sind Grünschnitt aus Kommunen und anderes Landschaftspflegematerial, Siebrückstände, aber auch Gärreste von Biogasanlagen oder Pressschnitzel geplant. "Die Erlöse erzielen wir aus dem Verkauf der Kohle, aber auch aus den Annahmegebühren für den Grünschnitt", erklärt Serfass, wobei er gleich einschränkt, dass die Erlöse für die Grüngutannahme wegen der wachsenden Nachfrage nach dem Rohstoff stark zurückgehen. Bei einem Annahmepreis von 20 Euro je t Grüngut ließe sich Kohle zu einem Preis von 60 € je t herstellen, kalkuliert er.
Die produzierte Kohle klassifiziert Revatec in die zwei Kategorieren "Bluecoal" und "Terracoal". Bluecoal soll als Brennstoff in der Industrie, vor allem aber in Großkraftwerken zum Einsatz kommen. Terracoal soll dagegen eingesetzt werden zur Mitkompostierung von Grünschnitt und zur nachträglichen Einbringung in nährstoff- oder wasserarmen Böden.
Herstellungskosten von 75 bis 100 € je t
Mit "Suncoal" hat auch die Suncoal Industries GmbH aus Ludwigsfelde (bei Berlin) einen ähnlichen Namen für die Biokohle kreiert. Das Unternehmen wurde 2007 gegründet. Hauptgeschäftsführer ist heute Dr. Bodo Wolf, der Gründer der Firma Choren aus Freiberg, die seit dem Jahr 2002 an der Herstellung von BTL-Kraftstoff (Biomass to Liquid) arbeitet. Auch Suncoal setzt auf industrielle Großanlagen, die nach dem "Carboren"-Verfahren arbeiten. Bei diesem Verfahren wird die anfallende Biomasse aus Kommunen und Landwirtschaft wie Laub, Heckenschnitt, Weihnachtsbäume, Ackergras oder kommunaler Grünschnitt zunächst gewaschen, um Sand, Splitt, Glas und andere Störstoffe zu entfernen und so den Aschegehalt zu senken.
Anschließend erfolgt die Kohleproduktion über die hydrothermale Carbonisierung. Die Kohle wird anschließend mechanisch ausgepresst, um einen TS-Gehalt von 10 % zu erhalten. Eine erste Anlage, die jetzt in Ludwigsfelde errichtet wird und ab 2013 in den Regelbetrieb gehen soll, hat eine geplante Kapazität von 50.000 t Frischmasse pro Jahr und soll daraus 20.000 t trockene Suncoal erzeugen. Bei einem Investitionsvolumen von 10 Mio € sollen die Produktionskosten für die Kohle bei 75 bis 100 Euro je t liegen.
Die Kohle soll ausschließlich als Staub in Großfeuerungsanlagen gehen. "Wir haben die geplante Produktionsmenge bereits an ein Contractingunternehmen verkauft", berichtete Dr. Tobias Wittmann. "Im Vergleich zu Biobrennstoffen schneidet Biokohle heute schon gut ab: Trockene Hackschnitzel kosten zur Zeit etwa 90 bis 100 Euro je t, bei Industriepellets bei 160 bis 180 € je t", kalkulierte er.
Noch ungelöste Fragen
Die genannten Beispiele zeigen, dass der Einstieg von Biokohle in Deutschland zunächst über die schlichte Verbrennung erfolgt. Energieerzeuger zeigen bereits Interesse: "Wir suchen bereits heute für unsere Kohlekraftwerke nach Alternativen, da der Kohlepreis steigt und wir bei der Verbrennung der Kohle zur Senkung der CO2-Emissionen aktiv werden müssen", bestätigte Frank Dollmann vom Energieversorger Enercity aus Hannover. Bei diesen Konzepten bleiben Landwirte wie bei anderen zentralen Großprojekten jedoch nur Rohstofflieferanten.
Allerdings gibt es für den Einsatz von Biokohle in der Landwirtschaft auch noch eine Reihe von offenen Fragen, die zunächst gelöst werden müssen. Dazu zählt, dass sich derzeit noch kein einheitliches Produkt herstellen lässt. "Sowohl der Ausgangsstoff als auch die Reaktionsbedingungen bestimmen das Endprodukt. Um ein definiertes Endprodukt z.B. als Industrierohstoff oder als Bodenverbesserer für die Landwirtschaft herzustellen, benötigen wir noch mehr Forschungsbedarf", erklärte Prof. Dr. Andrea Kruse von der Universität Karlsruhe. Eine weitere Baustelle ist, dass Biokohle nach dem Düngemittelgesetz bzw. der Dünge- und der Düngemittelverordnung weder als Bodenhilfsmittel noch als Düngemittel zugelassen ist.
Auch ist die Rolle von Biokohle als Bodenverbesserer noch nicht abschließend geklärt: Laut Artec hat die untersuchte Biokohle ähnliche Eigenschaften wie Weißtorf. "Es gibt jedoch noch keine gesicherte Untersuchung, die Boden verbesserte Eigenschaften von Biokohle nachweist", schränkte eine Sprecherin der Deutschen Bundesstiftung Umwelt ein. Erste Versuche sollen jetzt mit Topfpflanzen und in Gewächshäusern starten, bevor Biokohle großflächig auf dem Acker ausgebracht wird.
Dr. Armin Vetter, Leiter der Abteilung Pflanzenproduktion und Agrarökologie an der Thüringer Landesanstalt für Landwirtschaft, bestätigte dieses: "Wie Biokohle im Boden wirkt, wissen wir heute noch nicht." Fest stehe, dass sich im Boden ein natürlicher Humusanteil von 0,2 bis 0,6 % organischem Kohlenstoff einstelle. "Man kann daher auch mit reichlich Zugabe von organischem Kohlenstoff aus einem Sandboden keinen Lössboden machen", schränkte er ein. Auch warnte er davor, Laborversuche mit kleinen Gefäßen auf die Praxis zu übertragen. Gleichwohl sieht Vetter künftig Potenzial für eine zusätzliche Humusgabe. "Wegen des Klimawandels bleiben Bodenorganismen im Winter stärker aktiv und bauen mehr Humus ab", nennt er einen Grund. Ebenso könnte die stärkere Strohnutzung für energetische Zwecke zu einer Verschlechterung der Humusbilanz führen.
Dennoch hält es Michael Diestel (Bayerischer Bauernverband) für Landwirte lohnenswert, sich weiter mit Biokohle zu beschäftigen: "HTC ist kein Allheilmittel für alle Biomasse und alle Böden. Es wird nicht in allen Fällen eine CO2-Senke oder ein Bodenverbesserer sein. Aber für bestimmte Anwendungen und bestimmte Regionen kann es sich zu einer interessanten Alternative gerade für die Landwirte entwickeln."
