Bio-Wasserstoff

Wasserstoff wird, wenn er aus oder mittels Biomasse gewonnen wurde, heutzutage Biowasserstoff genannt, in Abgrenzung zu elektrolytisch mittels elektrischem Strom hergestelltem Wasserstoff, selbst wenn dabei der Strom ebenfalls aus Biomasse stammte.

Herstellung in kleinen Mengen

Für die biologische Wasserstoffgewinnung werden zur Zeit drei Stoffwechselprozesse verbreitetet angewendet:

• 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.^[1]

Herstellung in industriellen Größenordnungen

Zur biogenen Herstellung von Wasserstoff in industriellen Größenordnungen dient das Dampfreformierungsverfahren: Grasschnitt und sonstige pflanzliche Substanzen („Ganzpflanzennutzung“) werden als Biomasse innerhalb einer Dampfreformer-Anlage hoch temperiertem Dampf ausgesetzt („steam reforming“). Dabei wird Fremdenergie für die Dampfherstellung benötigt, es entstehen im Wesentlichen Wasserstoff, Kohlendioxid und Mineral-Asche. Bisher gibt es keine betriebsfähige Anlage, sondern nur Probe-Läufe von Prototypen.

Vorteile

Der in dieser Weise industriell erzeugte Wasserstoff kann in das bestehende Gasleitungsnetz eingespeist werden. Das früher verwendete von Kokereien durch Kohlevergasung hergestellte Stadtgas enthielt ungefähr 60 Prozent Wasserstoff. Die anfallende Asche wird als Mineraldünger wieder den Bodenflächen zugeführt, die der Biomasseerzeugung dienen. Die Nutzung des Biowasserstoffs an den Endverbrauchsstellen innerhalb zu beheizender Gebäude erfolgt wegen des guten Wirkungsgrads am besten mit Brennstoffzellen, die konstruktionsbedingt nahezu lautlos ohne jegliche bewegliche Teile arbeiten. Mit dem zugeführten Wasserstoff und dem Sauerstoff aus der Umgebungsluft erzeugt die Brennstoffzelle Wärme zu Heiz-Zwecken und gleichzeitig elektrischen Strom (Kraft-Wärme-Kopplung). Im Rahmen einer KWK als „Strom erzeugende Heizung“ installierten Verbrennungsmotoren, Stirlingmotoren und Dampfmaschinen können nach einem Brennerventil-Wechsel weiterverwendet werden.

Nachteile und Ungeklärtes

Bei der Wasserstoffproduktion entsteht zwar das Klima-schädliche Kohlenstoffdioxid. Die Menge dieses Klima-Gases entspricht jedoch grundsätzlich derjenigen, die beim Wachstum der entsprechenden Pflanzen der Atmosphäre entnommen wurde. Deshalb ist diese Art der Wasserstoff-Erzeugung Klima-neutral. Aber auch die Erstellung der Wasserstoff-Fabrik sowie der Transport der Biomasse erfordern Energie und belasten die Umwelt. Für die Erstellung der Umweltbilanz ist auch bei dieser Art der Energiegewinnung, wie bei jedem anderen Energiekonzept, der jeweilige Energie-Aufwand zu berücksichtigen.

Dieses Verfahren bringt im Vergleich zu Energie-Ertrag anderer Methoden der Energie-Gewinnung (Photo-Voltaik oder Windkraft) pro Fläche weniger Energie ein. Andererseits ist die Nutzung von Biomasse weniger Kapital-intensiv und Natur-näher.

Die Verwendung von Wasserstoff im Verkehr ist nach Auffassung des Umweltbundesamts wegen der hohen Energieverluste und Kosten der Produktion, der Aufbereitung und des Transportes nicht zu befürworten. Stattdessen sei der akku-elektrische Fahrzeug-Antrieb empfehlenswert, da die Aufladung des Traktions-Akkus mit dem Strom aus der häuslichen (Mini-) KWK-Anlage (z. B. auf Brennstoffzellen-Basis) preiswert und umweltfreundlich erfolgen könne.

Wasserstoff eignet sich wegen der hohen Umwandlungs-, Speicher- und Transport-Verluste kaum als (sekundärer) Energieträger (siehe Wasserstoffwirtschaft#Umwandlungsverluste).

Siehe auch

• Erneuerbare Energien
• Wasserstoffbioreaktor
• Wasserstoffherstellung
• Wasserstoffwirtschaft

Quellen

1. ↑ Universität Köln, Originaltext vom Autor PD Dr. Röbbe Wünschiers zur Verfügung gestellt (Version vom 18. Juli 2007 21:27:32, abgerufen 15. Juli 2008 11:13)

Weblinks

• Wired-Mutant Algae Is Hydrogen Factory (englisch)
• FAO
• Maximizing Light Utilization Efficiency and Hydrogen Production in Microalgal Cultures (englisch, 384 kB, PDF-Datei)