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Klimaschützer aus dem Rauchgasschlot

In den Rauchgasschloten des Braunkohlekraftswerks Niederaußem haben die Forscher erfolgreich nach spezialisierten Bakterien gefahndet. Die Mikroben können das CO2 aus dem Abgas filtern und es in wertvolle Kohlenstoff-Verbindungen umwandeln. <ic:message key='Bild vergrößern' />
In den Rauchgasschloten des Braunkohlekraftswerks Niederaußem haben die Forscher erfolgreich nach spezialisierten Bakterien gefahndet. Die Mikroben können das CO2 aus dem Abgas filtern und es in wertvolle Kohlenstoff-Verbindungen umwandeln. Quelle: Fotolia

24.02.2012  - 

Die schmauchenden Schlote von Kohlekraftwerken stehen symbolisch für den von Menschenhand ausgelösten Klimawandel. Doch ausgerechnet an diesen Orten schlummert womöglich eine elegante Lösung, mit der sich der übermäßige CO2-Ausstoß eindämmen lässt. Denn in den Schornsteinen leben spezialisierte Mikroorganismen, die in der Lage sind, das Klimagas Kohlendioxid aus dem Rauch zu filtern und es in wertvolle Rohstoffe umzuwandeln. Der Energieriese RWE und das Biotech-Unternehmen Brain AG suchen gemeinsam in Kraftwerkschloten nach solchen mikrobiellen CO2-Verwertern. Mit Erfolg - knapp 30 kultivierbare Mikrobenarten, viele bisher völlig unbekannt, sind den Forschern schon ins Netz gegangen.

Das Kooperationsprojekt von RWE und Brain ging vor zwei Jahren los (mehr...). Gemeinsam sind die Partner dorthin gegangen, wohin es normalerweise keinen Menschen zieht: in den sechs Meter hohen Kraftwerksschornstein. Inmitten der wabernden Braunkohleabgase fanden sie völlig neue, noch nie beschriebene Mikroben. Diese Spezialisten sind in der Lage, von Kohlendioxid zu leben und dieses zu verwerten – in völliger Dunkelheit, bei Temperaturen um 60°C. Für Bakterien ist das eine erstaunliche Leistung. Aus Kohlendioxid wieder Kohlenstoff zu machen, ist chemisch gesehen heikel.

Suchen gemeinsam nach mikrobiellen CO2-Verwertern: Jürgen Eck, Wissenschaftsvorstand bei der Brain AG (links) und Markus Doll, Leiter Neue Technologien bei der RWE Power AG.Lightbox-Link
Suchen gemeinsam nach mikrobiellen CO2-Verwertern: Jürgen Eck, Wissenschaftsvorstand bei der Brain AG (links) und Markus Doll, Leiter Neue Technologien bei der RWE Power AG.Quelle: Brain AG, RWE
Im Prinzip ist das nichts weniger als die Umkehr des Verbrennungsprozesses im Kraftwerkskessel. Im Labor würde dieser Prozess die gleiche Energie verbrauchen, die bei der Verbrennung der Kohle im Kraftwerk frei wird. Doch Mikroorganismen haben eigene Wege gefunden. „Evolutionär betrachtet hatten sie mehr als zwei Milliarden Jahre Zeit, um zu lernen, mit CO2 als Kohlenstoffquelle auszukommen. Statt Licht reicht ihnen Wasserstoff oder Schwefel als Energieträger“, sagt Jürgen Eck, Wissenschaftsvorstand der Brain AG.  

Mehr als 3.000 Kandidaten haben die Forscher in freier Wildbahn gefunden und ausführlich getestet. 29 von ihnen lassen sich nicht nur im Labor kultivieren, sondern bringen auch noch die gewünschten Spezialeigenschaften mit. „Wissenschaftlich gesehen ist das ein Riesending“, schwärmt Eck. Kann es also morgen schon losgehen? „Leider nicht“, sagt Markus Doll, für neue Technologien bei RWE Power zuständig. „Derzeit fahren wir nur kleine Versuche im Rauchgaskanal. Bis zur Pilotanlage ist es noch ein gutes Stück“. 2016 soll es soweit sein, die Technologie im Jahr 2020 einsatzbereit sein.

Algenprojekt ausgelaufen

Dass das kein Selbstgänger ist, beweist das Schicksal von RWEs Algenfarm, die über Jahre hinweg getestet wurde. Durch kilometerlange Schläuche blubberte das kohlendioxidhaltige Rauchgas. Ende des vergangenen Jahres war damit Schluss. „Unser Algenversuchsprojekt ist planmäßig Ende 2011 ausgelaufen. Wir haben erfolgreich nachgewiesen, dass es möglich ist, damit CO2 zu fixieren“. Den nächsten Schritt, eine großtechnische Anlage zu bauen, das wollte RWE nicht wagen. Der Grund: der hohe Platzbedarf der Fermenteranlage. „Für eine Million Tonnen CO2 benötigt man eine Fläche von 100 Quadratkilometern“, sagt der RWE-Mann. Für stark besiedelte Regionen wie das Rheinland kann diese Technologie daher keine Lösung sein. Auch ein anderes Projekt musste der Energieriese abschreiben, obwohl es nach dessen Ansicht technisch beherrschbar gewesen wäre: die unterirdische Lagerung des Kohlendioxids.

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„Die CO2-Speicherung im Rahmen der Carbon Capture and Storage – die sogenannte CCS-Technologie – kommt in Deutschland aufgrund mangelnder Akzeptanz und fehlender Gesetzgebung nicht voran“, so Doll. Die CO2-Wäsche betreibt RWE trotzdem weiter. Der Konzern ist auf der Suche nach Alternativen, denn der Kauf von Kohlendioxidemissionszertifikaten ist teuer. So wird auch die Lieferung des Gases an Löschmittelhersteller erwogen, die es in Form von Trockeneis weiterverwenden sowie die Wasseraufbereitung oder die chemische Weiterverwertung als Polyurethan oder Synthesegas. Für RWE beginnt das Puzzle. „Keine Technologie ist allein in der Lage, die anfallende Kohlendioxidmenge zu bewältigen. Wir müssen Teillösungen zu einem Gesamten zusammenfügen“, erklärt Doll.

Biotechnologie ein Teil im Puzzle

Die Biotechnologie werde dabei eine maßgebliche Rolle spielen, über einen niedrigen zweistelligen Prozentsatz aber nicht hinauskommen. „Wir können das Klima nicht allein retten“, bremst Eck allzu hohe Erwartungen. Denn die Verwendung von Mikoorganismen hat ihre Grenzen. „Die derzeitige Limitierung der Produktionsrate ist die Aufnahme des Kohlendioxids durch die Bakterien. Hier besteht großer Optimierungsbedarf“, erklärt Eck.

Die CO2-Aufnahme liege heute im niedrigen zweistelligen Prozentbereich. Brain arbeitet daran, die Organismen gentechnisch zu optimieren, um ihre Aufnahmefähigkeit zu erhöhen. Zufrieden ist der Wissenschaftler damit, wie die Bakterien schon heute das Kohlendioxid weiterverwerten und die einzelnen Kohlenstoffatome zu größeren Molekülen verknüpfen. Bis zur Produktion von Succinat – einem Molekül mit vier Kohlenstoffatomen – ist es nicht mehr weit. „Damit sind wir schon recht nah am Polybutylen-Succinat, aus dem Bioplastik hergestellt werden kann“, sagt Eck. RWE hat bereits damit begonnen, Märkte zu erforschen: „Wir analysieren, welche Produktmengen wir in den einzelnen Märkten unterbringen können. Denn letztlich zielen wir auf eine großindustrielle Produktion und nicht auf Nischen“, so Doll. Für das gesamte mikrobiologische Projekt hat der Energieriese bereits zwei Millionen Euro investiert. Es sollen noch mehr werden. RWE und Brain wollen die Partnerschaft ausweiten.

Breite Allianz anvisiert

„Wir hoffen darauf, das Projekt auf eine neue, breitere Basis stellen zu können. Zusammen mit 21 weiteren Partnern haben wir einen großen Förderantrag beim Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen einer Ausschreibung der Innovationsinitiative industrielle Biotechnologie gestellt“, erklärt Doll. RWE habe sich hier als Koordinator beworben, Brain sei als Know-how-Träger mit an Bord. Die Partner träumen davon, das Kohlenstoffrecycling auf andere Industriebereiche ausdehnen zu können. Auch in der Chemie- und Stahlbranche fallen erhebliche Mengen Kohlenstoff an, die derzeit entweder in die Luft als Gas oder in Form von Abwässern flüssig abgegeben werden. Auch die organischen Abfälle der Lebensmittelindustrie stehen im Fokus der Partner. Für einen 120 Jahre alten Energieversorger mit 70.000 Mitarbeitern und einem Umsatz von mehr als 50 Millarden Euro gibt sich das Unternehmen erstaunlich flexibel. „Wir werden bestimmt kein Lieferant von Bioplastik werden, könnten uns aber Partnerschaften vorstellen. Wir hoffen, mit unseren Aktivitäten einen Prozess anzustoßen, damit überhaupt neue Märkte entstehen“, so Doll.

© biotechnologie.de/pd
 

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