Biosprit aus abgestorbenen Bäumen

Totes Holz “verdampft” zu Öl

Ein Forscherteam der Universität von Washington (UW) meldet Fortschritte, wie man von Käfern getötete Bäume aus dem Wald entfernen und daraus Erneuerbare Brennstoffe oder hochwertige Chemikalien gewinnen kann. Die Forscher haben die Technik weiter entwickelt, um größere Holzstücke als je zuvor zu verarbeiten – das spart Zeit und Geld bei künftigen kommerziellen Anwendungen. Sie veröffentlichten ihre Methode im Fachblatt Sciencedaily – schreibt Michelle Ma in einer Medienmitteilung der UW.

[note Ein Wald mit von Käfern getöteten Bäumen vom Mt. Fraser, Britisch-Kolumbien/Kanada, aus gesehen – Foto © Themightyquill / Wikimedia Commons]

Der Bergkiefernkäfer (Dendroctonus ponderosae) hat mehr als 40 Millionen Hektar Wald in den westlichen Vereinigten Staaten zerstört – das entspricht einer mit abgestorbenen Nadelbäumen übersäten Fläche der Größe des Staates Washington. Die Käfer schleppen einen Pilz ein, der verhindert, dass notwendige Nährstoffe und Wasser im Innern der Bäume zirkulieren können. Die Käfer legen ihre Eier unter die Rinde, und die Larven helfen, die Bäume zu töten, manchmal innerhalb von einigen Wochen nach dem ersten Angriff. Diese stehenden toten Bäume können jeden Augenblick fallen oder als Treibstoff Großflächenbrände anfachen. Wissenschaftler und Landmanager müssen mit Millionen dieser toten Riesen umgehen. Das Ernten des Holzes für die Holzwirtschaft ist ausgeschlossen, weil der Befall das Holz färbt und den Baum im Innern brechen lässt.

[note Ein Container mit Bio-Öl, produziert vom UW- Forschungsteam  – Foto © University of Washington]

“Wir haben eine andere Art gefunden, Holz in Öl umzuwandeln – das ist wirklich die Hauptleistung dieses Projekts”, sagte der leitende Autor Fernando Resende, Assistenz-Professor der Fakultät für Umwelt-und Forstwissenschaften an der UW. “Wir wollen nicht nur die Kosten senken, aber wir hoffen, den Wert dessen, was wir produzieren, zu erhöhen, damit wir eine bessere Chance haben, es kommerziell zu nutzen.”

Der Prozess der Erwärmung von Holz und anderen natürlichen Materialien bei extremen Temperaturen, um Öl zu erzeugen – “schnelle Pyrolyse” (Verdunstung allein durch große Hitze ohne externe Sauerstoffzufuhr) genannt – wird in Forschungslabors im ganzen Land umfassend erforscht. Jedes System variiert, aber das allgemeine Verfahren beinhaltet das Erhitzen kleiner Stücke von organischem Material in einer sauerstofffreien Kammer bei etwa 500 Grad Celsius, bis das feste Material zu Dampf wird. Wenn der Dampf aufsteigt und in andere Kammern strömt, kühlt er ab und wird zu einem dunkelbraunen flüssigen Brennstoff. Die Wissenschaftler nennen dies “Bioöl”, und es wird bereits in einigen europäischen Ländern zum Heizen von Krankenhäusern eingesetzt.

[note Ein Diagramm, das die Umwandlung von Holz in Bioöl zeigt: Hackschnitzel werden in eine sauerstofffreie, beheizte Kammer geladen, dann drückt eine heiße Deckplatte auf das Holz. Der daraus resultierende Dampf kühlt ab und wird zu Bioöl – Grafik © University of Washington]

Forscher, darunter das UW-Team, testen derzeit, ob dieses Bio-Öl durch Zugabe von Katalysatoren verbessert werden kann mit dem Ziel, es in Benzin und Diesel ähnelnde Treibstoffe umzuwandeln.

[note Der Reaktor im Bioressourcen-Institut der School of Environmental and Forest Sciences-Labor der UW – Foto © University of Washington]

Die von den Käfern getöteten Bäume sind deshalb gut für die Herstellung von Bioöl geeignet sagte Resende, weil der ganze Baum extrem trocken wird, wenn er von einem Befall getötet wird. Das ermöglicht einen einfacheren Schnell-Pyrolyse-Prozess, denn es ist nicht notwendig, zuerst das Holz zu trocknen, bevor es extrem erwärmt wird.

“Wenn man das Holz extrahieren und es mittels einer Schnell-Pyrolyse verarbeiten kann, wird man nicht nur Raum- und Sicherheitsrisiken im Wald verringern, sondern man hat auch die organische Flüssigkeit, die für weitere Produkte verwendet werden könnte”, sagte Resende.

Das von der UW entwickelte System kann effizient Holzhackschnitzel auflösen, auch wenn das Team schon erfolgreich einen ganzen Stamm in Bioöl umgewandelt hat. Andere schnelle Pyrolyse-Systeme müssen kleine Holzpellets von 1 bis 2 Millimeter Länge verwenden, was oft einen zusätzlichen Schritt des Zermahlens größerer Stücke auf die entsprechende Größe erfordert, bevor sie in Bioöl umgewandelt werden.

[note Bei der UW-Methode werden Holzschnitzel auf eine rotierende Oberfläche aufgebracht, eine heiße Platte aus rostfreiem Stahl bewegt sich von oben herab und zermalmt das Holz. Die Holzschnitzel erhitzen sich im direkten Kontakt mit der metallischen Oberfläche, und die chemische Umwandlung von Feststoff zu Dampf beginnt – Bild © Universität von Washington]

Die Forscher sagen, diese Methode könne in mobilen Pyrolyse-Einheiten verwendet werden, so dass tote Bäume vor Ort verarbeitet werden können, wodurch die Transportkosten im Zusammenhang mit der Verschiebung großer Hölzer aus dem Wald entfielen. Die mobilen Einheiten – zylinderförmige Reaktoren auf einem kleinen Pritschenwagen – werden bereits für die Standard-Holz-Öl-Verarbeitung eingesetzt. Die Verbesserungen durch das UW-Team könnten den Prozess effizienter und kostengünstiger machen,

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