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topplus Biogas Innovation

Aus CO2 oder CH4 neue Materialien herstellen und vermarkten

Neue Einnahmequelle? Biogasanlagenbetreiber könnten aus den anfallenden Gasen Carbon oder grünen Wasserstoff herstellen. Einblicke in den Prozess, die Kosten und ein Geschäftsmodell für Interessierte.

Lesezeit: 7 Minuten

Im Januar ging die erste Anlage in Österreich in Betrieb, die aus CO2 ein Material namens Carbon herstellen kann. Carbon ist ein Werkstoff, der 100-mal stärker und rund 83% leichter sein soll als Stahl. Geschäftsführer Mario Wagner gibt im Interview Einblicke in sein Ziel, solche Anlagen künftig auch bei landwirtschaftlichen und mittelständischen Biogasanlagenbetreibern zu installieren.

Das Interview mit Mario Wagner

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Sie nehmen CO2, das bei der Biogaserzeugung anfällt, und stellen daraus ein Carbon-Material her, das hundertfach stärker sein soll als Stahl. Die erste Produktionsanlage wurde kürzlich in Österreich eröffnet. Erklären Sie uns bitte den Vorgang, der in der Anlage umgesetzt wird.

Mario Wagner: Kurz gesagt ist es ein zweistufiger thermo-katalytischer Prozess. Unsere erste Produktionsanlage ist an eine Biogasanlage, beziehungsweise an die zugehörige Methantankstelle angeschlossen. Biogas hat einen ungefähren Methangehalt von 40 bis maximal 60 % . Um Methan nutzbar zu machen, muss der Reinheitsgrad auf mindestens 98 % erhöht werden. Dazu müssen andere Gase abgestoßen werden und dies ist zu einem großen Teil CO2. Hier kommen wir ins Spiel. Anstatt, dass das CO2 in die Atmosphäre gelangt, leiten wir es ab in unsere "Advanced Carbon Absorption" (ACA)-Anlage, spalten es auf und stellen hochwertiges, sauberes Carbon her.

Das entstehende Produkt ist Carbon in Pulverform. Was kann man damit machen? Wie muss das Pulver noch weiterverarbeitet werden, damit es nutzbar wird?

Wagner: Das Pulver ist das Ausgangsmaterial für viele mögliche Produkte, z.B. die Carbon Nanotubes. Durch ihre spezielle Röhrchenform sind sie hundertfach strapazierfähiger als Stahl und haben eine Wärmeleit- und Energieleitfähigkeit vergleichbar mit jener von Diamanten.

Viele Landwirte wissen gar nicht, auf welchen Schätzen sie eigentlich sitzen."
Mario Wagner

Das Produkt kann in vielen Industriezweigen eingesetzt werden: Im verarbeitenden Gewerbe genauso wie in der Betonbranche oder der Batterieherstellung für Elektrofahrzeuge aller Größen. Am bekanntesten ist Carbon wohl aus dem Rennsport als Carbonfaser - ein leichtes, strapazierfähiges, aber auch sehr teures Material.

Sie arbeiten mit dem Biogasanlagen-Hersteller BioG zusammen: Welche Biogasanlagen eignen sich zum Betrieb einer solchen Anlage?

Wagner: Jede Anlage, die ein kohlenstoffhaltiges Gas produziert, ist prinzipiell geeignet. Wir können das Carbon sowohl aus CO2, aus Methan (CH4), aber auch aus einem synthetischem Gas-Mix herstellen. In unserer Anlage in Utzenaich (Volumen 10m3 CO2/h) können wir täglich bereits 300 kg CO2 in einen wertvollen Rohstoff umwandeln. Dies kann auf mehrere Tonnen pro Tag hochskaliert werden.

Optionen für landwirtschaftliche Betriebe

Könnten solche Anlagen künftig bei mittelständischen/ landwirtschaftlichen Biogasanlagenbetreibern stehen?

Wagner: Ja, auf jeden Fall, wie die im Januar eröffnete Anlage in Österreich beweist. Sie wurde als kleine, platzsparende Einheit konzipiert. Viele Landwirte wissen gar nicht, auf welchen Schätzen sie eigentlich sitzen. Durch die Skalierbarkeit der Anlagen kann jeder seinen Biogas-Mix bereinigen und selbst zum Produzenten des Rohstoffs der Zukunft werden.

Wie sähe ein mögliches Geschäftsmodell aus?

Wagner: Wer eine ACA-Anlage an seine Biogasanlage anschließt, wird zum Carbonproduzenten. Ohne viel Aufwand, ohne hohe laufende Kosten. Wer anstelle von CO2, Methan mittels einer ACA-CH4 Anlage aufspaltet, hat sogar noch die Möglichkeit, auf katalytischem Weg günstigen und gegebenenfalls grünen Wasserstoff herzustellen.

Die Möglichkeiten sind vielfältig, ihr Effekt immer derselbe: Man nutzt selbst die eigenen Ressourcen, anstatt diese an die Atmosphäre zu verlieren. Biogas ist naturgemäß ein Gas-Mix, welcher das in den Pflanzen gespeicherte CO2 beinhaltet. Im Normalfall sind das ca. 40 %, die den Heizwert des Biogases stark verringern.

Wenn jemand diesen Biogas-Mix verkaufen möchte, bekommt er, wenn überhaupt, sehr wenig Geld. Entfernt er das CO2 aus dem Biogas-Mix, bekommt er zwar mehr Geld für das reine Methan, aber die CO2 Separierung kostet ebenfalls Geld. Und was soll er dann mit dem separierten CO2 tun? Wir sagen – verwerten!

Anlage bedienen, Auffangbehälter leeren, Carbon verpacken

Welche Aufgaben würden dem Biogasanlagenbetreiber zufallen?

Wagner: Zuerst müssen Vorgespräche über das Vorhaben mit der Gemeinde geführt werden sowie ein ebener, geeigneter Platz für die ACA-Anlage geplant und bereitgestellt werden – inklusive den Anschlüssen für das Biogas, Strom und Wasser. In weiterer Folge schulen wir technisches Personal ein.

Zwar wird die Anlage fernüberwacht. Wir empfehlen aber trotzdem, dass ein oder zwei Personen mit der Anlage vertraut sind und diese bedienen können. Beispielsweise ist nach gut zehn Stunden der Auffangbehälter für das Carbon voll und muss entleert werden sowie das produzierte Carbon verpackt und gelagert werden. Um die Wartung und den technischen Service kümmert sich unser Anlagenbauer Eisenmann gemeinsam mit der AGT, dem Unternehmen des Erfinders der Technologie, Manfred Lenzi.

Welche Anforderungen an den Standort hat die Anlage?

Wagner: Unsere ACA-Referenzanlage in Utzenaich benötigt beispielsweise 50m2 zur Verarbeitung von 10m3 Gas/h. Unsere Anlagen können zumeist auf bereits versiegeltem Boden aufgestellt werden - im Idealfall sogar in einer Halle und benötigen daher keinen Extraplatz.

Durch unsere Niedertemperatur-Technologie hält sich auch der Energiebedarf in Grenzen und kann sogar neben einer Biogasanlage geschlossen betrieben werden. Den Energieverbrauch kann man seriöserweise nicht einfach so benennen, da dieser von den jeweiligen Rahmenbedingungen abhängt; z.B. Dauer der Prozessführung (aufheizen-abkühlen), Außentemperatur, Halle oder Freiland…

Die größeren ACA-Anlagen sind für ein CO2-Volumen von gut 100 m3/h konzipiert, benötigen circa 500 m2 befestigte Fläche dafür und sind rund neun Meter hoch.

Anlagen, die sich nicht schon kurzfristig rechnen, verkaufen wir nicht."
Mario Wagner

Für eine kleine ACA ist im Normalfall eine Hilfskraft je Schicht zu empfehlen. Für die größeren Anlagen empfehlen wir bis zu drei Personen je Schicht (ein Techniker sowie zwei Hilfskräfte). Wenn wir die Entwicklung zur Automatisierung abgeschlossen haben, würden ein bis zwei Personen je Schicht ausreichen. Es ist notwendig, dass Arbeitskräfte für den Betrieb der Anlage geschult werden. Das macht der Anlagenproduzent gemeinsam mit dem Prozessentwickler und Evercraft direkt an der Anlage.

Kosten der Carbon-Produktionsanlage

Mit welchen Kosten für die Anlage müsste der Betreiber rechnen? Wie hoch ist der Energieverbrauch?

Wagner: Das variiert je nach Größe der ACA-Anlage und davon, welches Inputgas die Anlage verarbeiten soll. Bei unserer Referenzanlage in Utzenaich bewegen wir uns im sehr niedrigen, einstelligen Millionenbereich. Wir nennen keine ungefähren Preise. Diese werden für jede ACA-Anlage immer im Zusammenhang mit geplanten Projektbedingungen kalkuliert. Denn die Anlage muss dem Käufer einen wirtschaftlichen Nutzen bringen. Anlagen, die sich nicht schon kurzfristig rechnen, verkaufen wir nicht. Um das einschätzen zu können, brauchen wir aber einige Informationen des Käufers.

Was Kosten für Energie und den Energieverbrauch angeht, kommt das immer auf die individuellen Gegebenheiten an. Woher kommt die elektrische Energie? Wird sie selbst produziert, wenn ja mit welchem Aggregat? Hallenbetrieb oder Freiland? Wird die Anlage in drei Schichten, also rund um die Uhr, betrieben, in einer Schicht oder gar nur sporadisch?

Man muss dazu sagen, dass das Aufheizen am meisten Energie verbraucht. All das beeinflusst den Energieverbrauch und wird bereits am Beginn der Gespräche geklärt. Wir empfehlen einen Drei-Schicht-Betrieb, um die Energiekosten niedrig zu halten.

Als Anhaltspunkt können wir folgende Daten aus der Referenzanlage in Utzenaich angeben:

Einspeisung Strom

Volt 400 V

Installierte Kraft

75 kVA

Max. Spannung

108 A

Hauptschalter

125 A

Wir schaffen es durch unsere Niedertemperatur-Technologie sehr energiearm und günstig produzieren zu können. Je nach Einsatz unserer Technologien kann man mittels Low Temperature Conversion (LTC) aus Abfallstoffen Methan gewinnen und zu Strom, Carbon oder auch Wasserstoff weiterverarbeiten. In diesem Fall würde die gesamte Anlage autark laufen.

Feste Abnahmeverträge für produziertes Carbon

Sie planen, dem Anlagenbetreiber das Carbon direkt wieder abzunehmen. Mit welchen Erlösen kann der Biogasanlagenbetreiber rechnen?

Wagner: Für das produzierte Carbon wird ein Abnahmevertrag inklusive einer Preisfixierung unterzeichnet. Das machen wir deshalb, weil wir mit den Anlagen bestimmte Arten von Carbon erzeugen können und weil wir grundsätzlich auf Vorbestellung „produzieren lassen“. Die Vielzahl an verschiedenen Arten der produzierten Carbon-Produkte machen eine Preisnennung derzeit unmöglich. Preise werden während der Projektentwicklung in einem Preisrahmen (von-bis) fixiert. Der Erlös ist aber auf alle Fälle höher, als wenn das CO2 nur in die Atmosphäre gelangen würde.

Welche Genehmigungsprozesse sind nötig, um eine solche Anlage aufzustellen?

Wagner: Die Genehmigungen sind, wie auch bei anderen ähnlichen Projekten, zu beantragen. Im Wesentlichen sind die Vorschriften der Bau- und Gewerbebehörde sowie die Umweltverträglichkeit, der Arbeitsschutz und das Arbeitsrecht zu beachten.

Ab wann planen Sie den Vertrieb der Anlagen?

Wagner: Der Vertrieb der LTC-Anlagen, als auch der ACA-Anlagen ist schon im Gange. Wir führen bereits weit fortgeschrittene Gespräche mit Industrieunternehmen aus verschiedenen Branchen – Reifenherstellung, Batterieerzeugung, Photovoltaikbau, Zementindustrie, Glasindustrie und viele mehr. Das Interesse und die möglichen Einsatzgebiete sowie die internationale Resonanz sind enorm! Für uns stehen, auch aus organisatorischen Gründen, derzeit die EU und nahe Drittländer im Fokus.

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