BiowasserstoffErklärung
Biowasserstoff: Was der Begriff wirklich bedeutet und welche Produktionswege es gibt
Biowasserstoff ist Wasserstoff aus Biomasse oder Biogas, nicht aus Elektrolyse. Wir erläutern die Wege: Dunkelfermentation, Photofermentation, Biogasreformierung und Vergasung, samt dem tatsächlichen Entwicklungsstand.
.jpg){kind=link}
Biowasserstoff ist Wasserstoff, der aus Biomasse, organischen Abfällen oder Biogas gewonnen wird, nicht aus der Wasserelektrolyse und nicht aus fossilem Erdgas. Er umfasst vier Hauptwege: Dunkelfermentation, Photofermentation, Dampfreformierung von Biogas oder Biomethan sowie Vergasung von Biomasse. Die biologischen Wege sind weiterhin überwiegend Gegenstand von Forschung und Pilotprojekten, die thermochemischen haben industriellen Charakter, werden aber erst an erneuerbare Rohstoffe angepasst. Die Bezeichnung „Biowasserstoff“ ist keine offizielle Rechtskategorie; sie wird umgangssprachlich verwendet und ist von erneuerbarem Wasserstoff aus Elektrolyse abzugrenzen.
Vier Wege
| Weg | Rohstoff | Prinzip | Entwicklungsstand (Gesamteinschätzung) |
|---|---|---|---|
| Dunkelfermentation | Kohlenhydrate: Lebensmittelabfälle, Molke, landwirtschaftliche Reststoffe | anaerobe Bakterien erzeugen H₂, CO₂ und organische Säuren | Labor und Pilotprojekte, niedrige Ausbeuten |
| Photofermentation | organische Säuren, Abfälle | phototrophe Bakterien erzeugen H₂ im Licht | Labor, schwierige Skalierbarkeit |
| Dampfreformierung von Biogas/Biomethan | Biogas, Biomethan | CH₄ + H₂O → CO + 3H₂, anschließend CO-Konvertierung | Erdgasreformierung ist ausgereift; die biogene Variante ist in Entwicklung |
| Vergasung von Biomasse | Holz, Stroh, Abfälle | Synthesegas → CO-Konvertierung → H₂-Reinigung | Pilotprojekte und Demonstrationen |
Was unter den Begriff fällt und was nicht
- Wasserstoff aus Elektrolyse mit Strom aus einer Biogasanlage ist in der Praxis elektrolytischer Wasserstoff. Im EU-Recht wird er nach der Herkunft des Stroms klassifiziert und nicht als Kraftstoff aus Biomasse.
- Wasserstoff aus der Reformierung von Biomethan ist ein Kraftstoff aus Biomasse, wenn das Biomethan die Nachhaltigkeitskriterien erfüllt. Die Reformierung emittiert CO₂, aber biogenes.
- Wasserstoff aus Erdgas mit CO₂-Abscheidung ist „emissionsarmer“ fossiler Wasserstoff, kein Biowasserstoff.
Warum Biowasserstoff interessant ist
Biogas- und Biomethananlagen sind dezentrale Quellen eines erneuerbaren Rohstoffs, und Wasserstoff hat Anwendungen, die Biomethan nicht abdeckt: chemische Industrie (Ammoniak, Raffinerien), Hüttenwesen, ein Teil des Verkehrs. Biologische Wege könnten zusätzlich Abfälle mit geringem Wert nutzen, wie Molke oder Obstreste. Das wachsende Interesse an Wasserstoff in der EU ergibt sich aus den Zielen der Klimaneutralität.
Einschränkungen
- Biologische Ausbeute. Theoretisch kann die Dunkelfermentation höchstens 4 Mol H₂ aus einem Mol Glucose liefern (Acetatweg), in der Praxis erzielt man deutlich weniger, da der Rest der Energie in den organischen Säuren verbleibt.
- Gasgemisch. Biogas aus der Dunkelfermentation enthält H₂ und CO₂, mitunter auch CH₄ und H₂S; die Reinigung auf Kraftstoffqualität erfordert zusätzliche Stufen.
- Anlagengröße. Biomasse ist begrenzt und konkurriert mit anderen Verwendungen.
- Kosten. Reinigung, Verdichtung und Speicherung von Wasserstoff sind kostspielig und energieintensiv.
Beispiel: Wie viel Wasserstoff aus 1 m³ Methan
Dampfreformierung mit CO-Konvertierung: CH₄ + 2H₂O → CO₂ + 4H₂. Theoretisch entstehen aus 1 Mol Methan 4 Mol Wasserstoff, also aus 1 m³ CH₄ ca. 4 m³ H₂ (bei einer Dichte von Wasserstoff von ca. 0,09 kg/m³ sind das ca. 0,36 kg H₂). In der Praxis beträgt der energetische Wirkungsgrad der Reformierung auf Anlagenebene in der Regel einige Dutzend Prozent bezogen auf die Energie des gasförmigen Einsatzes, abhängig von Anlagengröße und Wärmeintegration. Fazit: Die Umwandlung von Biomethan in Wasserstoff ist dort gerechtfertigt, wo Wasserstoff unverzichtbar ist, und nicht als allgemeiner Weg der Biomethanverwertung.
Was in der EU geschieht
Im Juli 2020 legte die Europäische Kommission eine Wasserstoffstrategie für ein klimaneutrales Europa vor. Vorrang hat erneuerbarer Wasserstoff aus Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energien, und die Rolle anderer Quellen ist ergänzend. Für den Biogassektor ist Biowasserstoff daher ein Nischenweg, doch es lohnt sich, Forschung und Pilotprojekte zu verfolgen.
Wie Meldungen über „Biowasserstoff“ zu bewerten sind
In Pressemitteilungen werden die Begriffe „Biowasserstoff“, „grüner Wasserstoff“ und „Wasserstoff aus Biogas“ mitunter vermischt. Bei jedem Projekt lohnt es sich, drei Fragen zu stellen. Erstens: Woher stammen Energie und Rohstoff: Biomasse, Biogas oder Strom aus erneuerbaren Energien? Zweitens: In welchem Maßstab arbeitet die Anlage (Labor, Pilot, Demonstration, kommerzielle Anlage) und welche Ausbeute wird angegeben? Drittens: Wie wird die Emissionsbilanz berechnet: Berücksichtigt sie Verdichtung, Reinigung und Transport des Wasserstoffs sowie Methanemissionen in der Biogaskette? Erst die Antworten auf diese Fragen erlauben die Beurteilung, ob es sich um eine einsatzbereite Technologie oder um eine vielversprechende Forschungsrichtung handelt. In dieser Reihe geben wir daher für jeden Weg die Größenordnung der Reife an und keine Kostenversprechen.
Zusammenfassung
Biowasserstoff ist eine Sammlung von Technologien unterschiedlicher Reife, von der Laborfermentation bis zur industriell bekannten Reformierung. Bei der Bewertung von Angeboten und Projekten lohnt es sich, nach dem technologischen Reifegrad, der Energie- und Emissionsbilanz sowie danach zu fragen, ob das Produkt einen realen Markt hat. In den folgenden Beiträgen besprechen wir die einzelnen Wege.
Quellen
Verwandte Beiträge
