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Bioenergie aus Riesenschilf

Verbrennungsoptimierung mit Blume

Wenn Wildblumen zwischen Miscanthus-Pflanzen wachsen, profitieren Brennstoffqualität und Natur. © Moritz von Cossel, Universität Hohenheim

Eine Entdeckung deutscher Forscher unterstreicht das Potenzial des Riesen-Chinaschilfs Miscanthus für die Bereitstellung von nachhaltigem Brennstoff durch die Landwirtschaft: Wenn das geerntete Pflanzenmaterial Anteile von einheimischen Wildpflanzen enthält, entstehen bei der Verbrennung deutlich weniger problematische Schlackerückstände, zeigt die Studie. In diesem Fall könnte somit mehr Biodiversität auf dem Acker sowohl der Natur als auch der klimafreundlichen Gewinnung eines Energieträgers zugutekommen, sagen die Wissenschaftler.

Es gilt als ein grüner Hoffnungsträger im Rahmen der Energiewende: Das bis zu drei Meter hohe Riesen-Chinaschilfs Miscanthus x giganteus bildet sehr schnell enorme Mengen an Biomasse und bindet dabei Kohlendioxid aus der Atmosphäre. Zudem glänzt das Gewächs durch weitere positive Eigenschaften im Anbau: Es ist mehrjährig, benötigt wenig Nährstoffe und trotzt Schaderregern und Trockenheit. In Deutschland wird Miscanthus schon auf etwa 4500 Hektar Fläche angebaut und Forscher loten das Nutzungspotenzial dieser Pflanze momentan weiter aus.

Nachteilige Verbrennungsrückstände

Es zeigte sich bereits, dass sich das Material für die Herstellung von Baustoffen sowie für die Zellstoffindustrie eignet. Im Hinblick auf die Energiekrise erscheint allerdings vor allem der Einsatz als Verbrennungsstoff interessant: In Form von Pellets oder Briketts könnte das Chinaschilf eine nachhaltigere Alternative zu Holzmaterialien darstellen. Doch bisher gibt es dabei ein Manko: Im Vergleich zu Holz bilden sich bei Miscanthus-Material durch ein leichteres Schmelzen der Asche Schlackerückstände, die für Verbrennungsanlagen problematisch sind.

Im Rahmen ihrer Studie sind die Forscher um Moritz von Cossel von der Universität Hohenheim deshalb nun der Frage nachgegangen, inwieweit Beimischungen das Ascheschmelzverhalten von Miscanthus-Material verbessern könnten. Konkret konzentrierten sie sich dabei auf Stoffe, die schon gleich bei der Ernte in das Brennmaterial gelangen könnten: zwischen Miscanthus wachsende Wildpflanzen. Im Test waren dabei Wilde Karde, Gelber Steinklee, Beifuß sowie der gelb blühende Rainfarn. Diese bei uns heimischen Arten erschienen wegen ihres recht hohen Biomasseertrags und des ökologisch wichtigen Angebots an Blüten als in doppelter Hinsicht vielversprechende Kandidaten. „Die Integration dieser Pflanzen könnte sich auch positiv auf die Artenvielfalt auswirken“, so Cossel.

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Doppelter Positiveffekt

Wie die Forscher berichten, lieferte die Studie vielversprechende Ergebnisse: Bei der Mischung mit Wildpflanzen verbessert sich im Vergleich zu reinem Miscanthus das Ascheschmelzverhalten tatsächlich deutlich. Es bestimmt, bei welchen Temperaturen in einem Ofen die Asche eines Brennstoffs zu schmelzen beginnt und dadurch die problematischen Schlacken bildet. „Wir konnten zeigen, dass ab einer Beimischung von 30 Prozent Wildpflanzen zur Miscanthus-Biomasse die Ascheschmelztemperatur um 20 Prozent von 1000 auf 1200 Grad Celsius signifikant erhöht ist“, sagt Co-Autor Nicolai David Jablonowski vom Institut für Pflanzenwissenschaften am Forschungszentrum Jülich. „Die Mischung von Wildpflanzen und Miscanthus verbessert also die Verbrennungsqualität. Das führt zu einer Effizienzsteigerung und einer Kostenreduzierung im Betrieb der Anlage“, resümiert der Wissenschaftler.

Dem Team zufolge ist der Effekt der Wildpflanzen auf eine Verbesserung der biochemischen Zusammensetzung zurückzuführen. Denn im Vergleich zu Miscanthus enthalten sie höhere Anteile von Kalzium und Magnesium. Diese Elemente bilden bei der Verbrennung Mischphasen mit den Miscanthus-Aschebestandteilen, was zu einer höheren Schmelztemperatur führt als bei der reinen Miscanthus-Asche, erklären die Wissenschaftler.

Wie sie abschließend betonen, sind nun allerdings weiterführende Untersuchungen nötig, um das Gewinnpotenzial des gemeinsamen Anbaus des Riesenschilfs mit Wildpflanzen weiter auszuloten. Dabei ist im Sinne einer ganzheitlich nachhaltigen Bioökonomie der wirtschaftliche Vorteil wichtig: Es gilt nun zu klären, inwieweit die Einsparungen bei den Kosten der Verbrennung den Verlust durch die geringeren Erträge bei der Wildpflanzen-Biomasse übertreffen, so die Wissenschaftler.

Quelle: Universität Hohenheim, Fachartikel: Renewable and Sustainable Energy Reviews, doi: 10.1016/j.rser.2022.112814

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