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Wie aus Müll Benzin wird

Mit Bio-Treibstoffen angetriebene Fahrzeuge, die aus flüssigem Abfall gewonnen werden. Ist das möglich? Ja, sagt Vittoria Benedetti. Die Forscherin arbeitet im NOI Techpark in Bozen an einer Technologie, mit der Müll und der Verbrauch umweltschädlicher Brennstoffe reduziert werden können.

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Vittoria Benedetti vor der HTL-Anlage

Bild: Fanni Fazekas

„Stell dir die Zukunft vor“, sagt Vittoria Benedetti. „Du stellst unsere HTL-Anlage bei einer Kläranlage auf und der flüssige Abfall wird zu Biotreibstoffen für Autos verarbeitet.“ Für die Forscherin ginge damit ein Traum in Erfüllung. Denn seit Jahren treibt sie die Frage um, wie sich Abfälle reduzieren und sinnvoll verwerten lassen. Mit einer Forschungsgruppe unter der Leitung von Professor Marco Baratieri, die im NOI Techpark in Bozen angesiedelt ist, arbeitet Vittoria Benedetti an einer innovativen Technologie, mit der sie dieses Ziel erreichen kann. Sie wollen aus flüssigem Abfall Energie gewinnen und zwar mit dem Verfahren der hydrothermalen Verflüssigung (HTL), mit der Biomasse vollständig verflüssigt wird.

Titel & Urheber des Bildes: 
Fanni Fazekas
Ihre Leidenschaft für die Wissenschaft entdeckte Benedetti, die aus Venedig stammt, dabei schon in der Oberschule. Anschließend studierte sie deshalb in Padua Energy Engineering, nach dem Master begann sie ein PHD-Studium zu nachhaltigen Energien und Technologien (Sustainable Energy and Technologies) an der Freien Universität in Bozen. Warum gerade Bozen? „Das Programm für diesen Forschungszweig ist einzigartig in Italien und es gibt einen internationalen Austausch“, sagt die Forscherin, die ein halbes Jahr auch am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) studierte. Das war ihr wichtig, weil sich die Einrichtung darauf spezialisiert hat, Müll in Energie umzuwandeln – jenes Forschungsfeld, der ihr Interesse gilt. An der Fakultät für Naturwissenschaften und Technik der Freien Universität Bozen unterrichtet sie mittlerweile nicht nur selbst, sondern gehört einer Forschungsgruppe an, die innovative Forschungsprojekte vorantreiben will: Unter anderem haben sie eine HTL-Anlage entwickelt, die flüssigen Abfall in Bioöle umwandeln kann, die ähnliche, wenn nicht sogar bessere Eigenschaften als schweres Nafta aufweisen.

Die Resultate ihrer bisherigen Forschung stellt Vittoria Benedetti am 20. Oktober beim Science Slam in Bozen vor, BARFUSS hat sie vorab schon einige Fragen dazu beantwortet.

Ab dem Jahr 2050 soll es nur noch Elektroautos im EU-Raum geben. Warum braucht es dann eine Technologie, die aus flüssigem Abfall Treibstoff herstellt?
Es gibt ja auch Schiffe, Flugzeuge oder Lkws, die bisher nicht mit Elektroenergie betrieben werden können. Die E-Technik kann sich in diese Richtung entwickeln, aber es ist gut, wenn wir Biotreibstoffe haben, die die Abfälle besser verwerten und minimieren sowie dazu beitragen kann, den Abbau umweltschädlicher fossiler Energiequellen zu reduzieren. Und bis 2050 ist noch ein langer Weg, unsere Technologie soll weitaus früher funktionieren.

Aber auch Bio-Treibstoffe werden verbrannt.
Das stimmt. Aber unser Ziel ist es nicht nur, dass diese Bio-Kraftstoffe weniger Emissionen verursachen, sondern auch dass wir weniger fossile Brennstoffe wie Petroleum verwenden und den Müll reduzieren. Außerdem sind Bio-Treibstoffe doch weniger belastend für die Umwelt.

Um welche Abfälle handelt es sich?
Es sind Abfälle mit einem hohen Feuchtigkeitsgehalt wie etwa Klärschlamm, organische Siedlungsabfälle, Abfälle aus der Viehzucht oder auch Mikroalgen. Mikroalgen sind zwar kein Abfall, haben aber ein großes Potential, weil sie viel Fett haben, das für die Gewinnung von Bioöl wichtig ist. Die Algen vermehren sich recht schnell, außerdem nehmen sie viel CO2 bei ihrem Wachstum auf.

Aber unser Ziel ist es nicht nur, dass diese Bio-Kraftstoffe weniger Emissionen verursachen, sondern auch dass wir weniger fossile Brennstoffe wie Petroleum verwenden und den Müll reduzieren. 

Und was passiert mit diesen Abfällen in der HTL-Anlage?
In unserer Anlage wird das Rohmaterial in flüssigem oder halbflüssigem Zustand in das System gepumpt, wo es zunächst durch Induktionserwärmung vorgewärmt wird. Anschließend gelangt es bei 350°C und 250 bar in den Reaktor. Die Produkte verlassen den Reaktor, kühlen durch einen Wärmetauscher ab, passieren den Filter, wo der flüssige bzw. gasförmige Teil vom festen Teil getrennt wird. Danach werden sie auf Umgebungsdruck gebracht und in speziellen Behältern gesammelt: Wir haben es zu diesem Zeitpunkt mit Bioöl und einem wässrigen Teil zu tun, der anschließend getrennt wird.

Wasser bzw. der hohe Feuchtigkeitsgrad des Abfalls spielen eine entscheidende Rolle.
Genau, aufgrund der hohen Temperaturen und des hohen Drucks verhält sich Wasser wie ein Lösungsmittel, das dazu beiträgt, aus flüssigem Müll Bioöle herzustellen. Man benötigt also kein chemisches Lösungsmittel, das wiederum die Umwelt belastet, sondern nutzt die natürlichen Eigenschaften des Wassers, das ohnehin im Müll vorhanden ist.

Und wie wird daraus der Treibstoff?
Durch einen weiteren Raffinationsprozess können die Bioöle in leichtere und damit besser geeignete Biokraftstoffe für den Antrieb unserer Autos umgewandelt werden. Aber das machen wir noch nicht selbst. Wir arbeiten mit Partneruniversitäten zusammen, so jene aus Aalborg in Dänemark, die sich darauf spezialisiert hat. Der Austausch funktioniert sehr gut, weil sie uns bei Detailproblemen unserer Arbeit helfen und auch umgekehrt.

Die HTL-Anlage: Bis Frühjahr 2023 will die Forschergruppe noch mehr Abfallarten testen und den Prozess optmieren.

Titel & Urheber des Bildes: 
Fanni Fazekas

Welche Schwierigkeiten treten auf?
Es ist ja nicht so, dass wir die HTL-Anlage wie eine „Schachtel“ zu- und aufmachen und dann kommt das Bioöl raus. Wir arbeiten am Prozess, wir schauen uns die einzelnen Schritte in dem Prozess an und das bei unterschiedlichen Abfallarten. Da treten immer wieder Probleme auf, die wir lösen müssen.

Zum Beispiel?
Der feuchte oder flüssige Abfall muss auf hohe Temperaturen gebracht und hohem Druck ausgesetzt werden. In dieser Form kann er aber nicht rauskommen, er muss vorher kondensieren, sprich kalt werden. Wir haben gemerkt, dass in diesem Stadium das Material die Rohre verschließen und den Durchfluss blockieren kann. Außerdem treten manchmal Probleme mit den Pumpen auf, weil die Abfälle in eine Anlage reingepumpt werden müssen, bei dem ein Druck von 250 bar vorherrscht. Überdies ist der Abfall häufig nicht homogen – es benötigt also Pumpen, die mit diesen Rahmenbedingungen umgehen können. Das ist nicht einfach.

Wo steht ihr mit euren Forschungen?
Wir haben unsere Anlage gebaut und erste Tests vor allem mit Mikroalgen durchgeführt, die sehr gut gelaufen sind. Wir möchten jetzt den Prozess optimieren. Das Ziel ist es, immer mehr Abfallarten zu testen und den Prozess zu verbessern.

Wir haben keinen Druck, aber wir wollen so schnell wie möglich vorankommen.

Gibt es einen zeitlichen Rahmen?
Wir haben keinen Druck, aber wir wollen so schnell wie möglich vorankommen. Bis zum Frühjahr 2023 werden wir sicher noch mehr Abfallarten getestet und deren Potential erkannt haben. Gleichzeitig wird uns eine Computersimulation helfen können, den Prozess zu optimieren.

Wann ist die Technologie marktreif und kann von der Industrie genutzt werden?
Das ist schwer zu sagen, aber wir sind nicht weit weg davon. Die Industrie hat das Potential schon erkannt. Einige Jahre wird es aber schon noch dauern.

Was motiviert dich?
Ich glaube stark an die Wissenschaft, an das Potential der Forschung, dass sie Probleme lösen kann. Ich will nicht die Welt retten, aber ich möchte an konkreten Lösungen arbeiten, die dazu beitragen, einen Teil dieser Probleme zu lösen, in meinem Fall im Bereich der Energie und Abfall.

 

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Science Slam

Wissenschaft kann cool sein und Spaß machen. Diesen Beweis treten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beim Science Slam an, der erstmals in Bozen ausgetragen wird. An drei Abenden (20., 27. und 28. Oktober) gehört ihnen für jeweils zehn Minuten die Bühne, am Ende stimmt das Publikum über ihre Performance ab. BARFUSS stellt in dieser Reihe vorab drei dieser Wissenschaftler*innen und deren Forschungsfelder vor.

 

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