Wasserstoffherstellung aus Biomasse

Es gibt viele Möglichkeiten der Wasserstoffherstellung, von denen wir bereits das Meerwasser-Verfahren vorgestellt haben. Doch auch aus Biomasse lässt sich Wasserstoff gewinnen, wie Forscher*innen der École poyltechnique fédérale de Lausanne (EPFL) anhand des Prinzips der Photo-Pyrolyse zeigen. Durch das Verfahren kann Biomasse in die Brennstoffe Wasserstoff, Biokohle und anderen Kohlenwasserstoffverbindungen umgewandelt werden. Das Verfahren funktioniert außerdem deutlicher einfacher und schneller als im herkömmlichen Versuchsaufbau.

Das bereits bekannte Verfahren der Photo-Pyrolyse setzt an der Biomasse Pyrolyse an. Dabei wird die Biomasse unter hohem Druck von fünf Bar bei Temperaturen zwischen 400 und 800 Grad Celsius behandelt. Als Endprodukte entstehen dabei Biokohle und Syngas. Bei Syngas handelt es sich um ein Gasgemisch, was hauptsächlich aus Wasserstoff besteht, jedoch auch Anteile von Kohlenmonoxid und Methan aufweist. Da der chemische Prozess unter hohen Temperaturen und hohem Druck ablaufen muss, ist das Verfahren außerdem technisch aufwendig und somit teuer.

Bei der Methode, die die Wissenschaftler*innen in Lausanne neu entwickelt haben, wird die Biomasse mit einer Xenonlampe geblitzt, um eine photo-thermische Reaktion zu provozieren. Xenonlampen sind spezielle mit Xenon-Gas betriebene Lampen, deren Leuchtkraft durch Gasentladung entsteht. Für die Biomasse verwendeten die Forscher*innen im Experiment Bananenschalen, Orangenschalen, Kaffeebohnen, Maiskolben und Kokosnussschalen. Diese wurden zunächst über 24 Stunden bei 105 Grad Celsius getrocknet und dann pulverisiert. Das Pulver wurde in einer dünnen Schicht in einem Edelstahlgefäß aufgebracht. Um Oxidation zu verhindern, wurde die Luft im Gefäß durch heißes Argon ersetzt. Mit der Xenonlampe wurde das Pulver dann mit 13,1 Joule pro Quadratzentimeter für 14,5 Millisekunden geblitzt. Die Reaktion läuft unter normalem Druck und bei Zimmertemperatur ab.

„Jedes Kilogramm getrockneter Biomasse kann etwa 100 Liter Wasserstoff und 330 Gramm Biokohle erzeugen, was bis zu 33 Gewichtsprozent der ursprünglichen Masse der getrockneten Bananenschalen entspricht“, erklärt Bhawna Nagar, Teammitglied der Studie. (pv-magazine)

Abzüglich der aufgewendeten Energie für das Trocknen und das Blitzen der Biomasse weist die Methode ein positives berechnetes Energieergebnis von 4,09 Megajoule pro Kilogramm getrockneter Biomasse auf. Außer als Brennstoff lässt sich Biokohle auch als Dünger in der Landwirtschaft oder Elektrodenmaterial einsetzten. Das Verfahren könnte den Ausgangspunkt bilden, um zukünftig auch Industrieabfälle zu Wasserstoff und Biokohle zu verarbeiten.

Quellen:

pv-magazine, Artikel v. Marian Willuhn (2.03.2022):

https://www.pv-magazine.de/2022/03/02/neues-blitzlicht-verfahren-zur-gewinnung-von-gruenem-wasserstoff-aus-bananenschalen-entwickelt/, aufgerufen am 06.03.2022 um 14 Uhr.

Artikel v. Gianluca Riccio (28.02.2022):

https://de.futuroprossimo.it/2022/02/il-politecnico-di-losanna-ha-un-metodo-per-estrarre-idrogeno-dalle-banane/, aufgerufen am 07.03.2022 um 10 Uhr.