Ob Pkw, Bus oder Lkw,  das Gros der Fahrzeuge auf Deutschlands Straßen fährt mit Benzin oder Diesel. Doch die fossilen Treibstoffe sind für einen Großteil der klimaschädlichen Emissionen verantwortlich. Der Anteil des Verkehrs an den Gesamtemissionen ist nach Angaben des Umweltbundesamtes seit 1990 von etwa 13 % auf 19,4 % im Jahr 2021 gestiegen. Vor allem in städtischen Ballungsgebieten sind die verkehrsbedingten Emissionen von Kohlendioxid (CO₂), Stickoxid und Feinstaub sehr hoch, da noch immer wenige Fahrzeuge elektrisch fahren. Eine Studie der Universität Hohenheim zeigt, dass Treibstoffe aus landwirtschaftlichen Reststoffen – vor allem Biomethan – eine vielversprechende und kostengünstige Alternative sein können.  

Biomethan als Kraftstoff sorgt für positive CO₂-Bilanz

„Dies gilt vor allem für Bereiche, in denen die fortschreitende Elektromobilität nur schwer Einzug halten wird, wie im Schwerlastverkehr oder bei Bau- und Landmaschinen. Hier kann die verstärkte Verwendung von Biomethan – sei es als Bio-CNG (komprimiertes Biomethan) oder Bio-LNG (verflüssigtes Biomethan) – zu einer deutlichen Reduzierung des CO₂-Ausstoßes führen“, sagt Andreas Lemmer von der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie an der Universität Hohenheim.

Im Rahmen des Verbundprojektes probioLNG (Innovative Prozesskette zur ressourceneffizienten Erzeugung von Bio-LNG) hatten Forschende um Lemmer sich mit der Erzeugung von Bio-LNG befasst. Die Untersuchungen ergaben, dass mit regenerativ erzeugtem Bio-LNG als Lkw- und Landmaschinen-Treibstoff der CO₂-Ausstoß im Schnitt um mehr als 65 % verringert werden kann. „Verwenden wir ausschließlich Gülle als Ausgangsmaterial, dann ist die CO₂-Bilanz sogar negativ“, ergänzt Lemmer. Aber nicht nur die Treibhausgasemissionen, sondern auch der Ausstoß der Schadstoffe wird mithilfe des flüssigen Biomethan-Kraftstoffes reduziert. Den Forschenden zufolge nimmt der Stickstoff-Ausstoß durch verflüssigtes Methan im Vergleich zu einem Euro-VI-Dieselbus um 60 % ab, während die Feinstaubbelastung im Vergleich zu konventionellen Dieselbussen um 90 % sinkt.

Pilotanlage zur Erzeugung von Bio-LNG

In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Vorhaben probioLNG entstand gemeinsam mit dem Karlsruher Institut für Technologie eine Pilotanlage zur Erzeugung von Bio-LNG auf der Forschungsstation „Unterer Lindenhof“ der Universität Hohenheim. Hier können erstmals neue Verfahren der Biogasherstellung und Aufbereitung zu einer vollständigen Prozesskette kombiniert werden. Das Besondere dabei ist die zweistufige Druckfermentation.

Höhere Methanproduktion durch zweistufige Druckfermentation

„Im Vergleich zur üblichen Biogasproduktion trennen wir zwei Schritte räumlich, zeitlich und prozesstechnisch voneinander“, beschreibt Elena Holl, Doktorandin in der Arbeitsgruppe. Dabei wird die feuchte Biomasse – etwa aus Gülle, organischen Reststoffen oder Energiepflanzen – zunächst von Mikroorganismen in der sogenannten Hydrolyse in kleinere Moleküle zerlegt und diese im zweiten Schritt von speziellen Mikroorganismen in Methan umgewandelt. „Durch die Trennung der beiden Vorgänge können wir die Bedingungen, wie beispielsweise Temperatur und pH-Wert, ideal an die Bedürfnisse der verschiedenen Mikroorganismen anpassen und so die Methanproduktion deutlich erhöhen.“ Holl zufolge konnte durch die zusätzliche Einleitung von Wasserstoff Biogas mit einem Methangehalt von über 90 Volumenprozent erzeugt werden.

Erste Linienbusse testen Biomethan als Kraftstoff

Wie Biomethan im öffentlichen Nahverkehr genutzt werden kann, wird gegenwärtig im Verbundprojekt „NEOBus“ untersucht. So testet ein Busunternehmen auf der Strecke Münsingen-Reutlingen das verflüssigte Methan als Kraftstoff in einen Bio-LNG-Hybridbus. Gasförmiges Biomethan wird parallel dazu als Bio-CNG in einem Bus in der Region Ravensburg eingesetzt.

„Biomethan ist einer der wenigen erneuerbaren Energieträger, der bereits derzeit in großer Menge zur Verfügung steht, der auf eine vorhandene Infrastruktur zurückgreifen kann und der bei intelligenter Herstellung die beste Treibhausgasbilanz aller erneuerbaren Treibstoffe aufweist“, sagt Lemmer. Er ist überzeugt, dass die Biomethanproduktion auch eine gute zusätzliche Einnahmequelle für landwirtschaftliche Betriebe sein kann. „Der Zusammenschluss von Verkehrsunternehmen mit einem oder mehreren lokalen Biogasanlagenbetreibern eröffnet im ländlichen Raum ein vielversprechendes Geschäftsmodell für beide Seiten.“

bb