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Die Überbrückung der Kluft zwischen Phytosanierungslösungen auf kontaminierten Böden und sauberer Biokraftstoffproduktion

Motivation

Die Bodenverschmutzung ist ein globales Problem, das dort auftritt, wo durch intensive industrielle Tätigkeiten, unzureichende Abfallentsorgung, Bergbau und andere menschliche Aktivitäten übermäßige Mengen an Schadstoffen in den Boden gelangen. Allein in Europa gibt es schätzungsweise 2,5 Millionen potenziell kontaminierte Standorte, und eine Fläche von rund 650 000 ha kann wegen übermäßiger Konzentrationen organischer oder anorganischer Schadstoffe nicht für den Anbau von Nahrungs- und Futtermitteln genutzt werden.

Lignozellulosehaltige Gräser und halmgutartige Pflanzen sind tolerant gegenüber hohen Schadstoffkonzentrationen. Daher können sie auf kontaminierten Böden wachsen und die Schadstoffe über ihre Wurzeln aufnehmen. Gleichzeitig eignen sie sich auch als Biomasse für die Herstellung moderner Biokraftstoffe. Durch spezielle Konversionsverfahren ist es möglich, die Schadstoffe aus der Biomasse zu extrahieren und in konzentrierter Form abzutrennen, sodass diese Flächen wieder der Landwirtschaft zugeführt werden können.
So wird ein Problem in eine Chance verwandelt: Bodensanierung durch die Produktion sauberer Kraftstoffe.

Ziele und Forschungsschwerpunkte

Zur Optimierung ertragreicher lignozellulosehaltiger Energiepflanzen für die Phytosanierung werden von den internationalen Partnern Versuche durchgeführt, um das Pflanzenwachstum unter den belastenden Bedingungen der kontaminierten Standorte zu unterstützen. Der Lehrstuhl für Energiesysteme konzentriert sich auf die Herstellung von Biokraftstoffen aus lignozellulosehaltiger Biomasse, wobei die Schadstoffe in konzentrierter Form aus dem Boden entfernt werden sollen. Die Hochtemperatur-Flugstromvergasung wird genutzt, um ein sauberes Synthesegas zu erzeugen, das zu flüssigen Biokraftstoffen weitervergoren wird. Die Schadstoffe werden von der Biomasse abgetrennt, indem sie in verglaster Ascheschlacke sequestriert oder in einer flüssigen Phase in der Vorbehandlung extrahiert werden.

Die großtechnische Umsetzung dieser Wertschöpfungskette wird die Produktion nachhaltiger Biokraftstoffe mit geringem Risiko indirekter Landnutzungsänderungen (Low-ILUC) ermöglichen, da die Pflanzen auf kontaminierten Flächen angebaut werden, die nicht für die Nahrungsmittelproduktion genutzt werden können. Gleichzeitig wird durch den Anbau toleranter Pflanzen auf kontaminierten Flächen die Schadstoffkonzentration im Boden schrittweise gesenkt, wodurch auch die Exposition der lokalen Bevölkerung gegenüber potenziellen Gesundheitsrisiken verringert wird und diese Flächen schließlich wieder einer wirtschaftlich rentablen landwirtschaftlichen Nutzung zugeführt werden.