Wie die Montanuniversität Leoben an klimaneutraler Industrie forscht
Kohlenstoff ist aus unserer modernen Industrie nicht wegzudenken. Er liefert Energie, ermöglicht chemische Prozesse und ist etwa in der Stahlproduktion unverzichtbar. Gleichzeitig verursacht fossiler Kohlenstoff große Mengen an CO₂-Emissionen. Die zentrale Frage lautet daher: Wie kann Kohlenstoff künftig nachhaltiger bereitgestellt werden? Genau hier setzt die Forschung an der Montanuniversität Leoben an.
CO2 Emissionen einsparen durch Biokohle
An der Montanuniversität Leoben beschäftigen sich Forscherinnen und Forscher seit rund 15 Jahren mit der stofflichen und energetischen Nutzung von Biomasse. Robert Obenaus-Emler, Jürgen Antrekowitsch und Markus Lehner untersuchen mit ihrem Team, wie sich aus Biomasse gewonnene Kohlenstoffprodukte für industrielle Anwendungen nutzen lassen.
Im Fokus steht dabei nicht nur die bei der sogenannten Pyrolyse (siehe Kasten) gewonnene Biokohle, sondern auch die gasförmigen Bestandteile, die entstehen. Auch diese sollen industriell verwertbar gemacht werden. Besonders relevant ist das für die metallurgische Industrie. Kohlenstoff wird dort beispielsweise für die Herstellung von Stahl benötigt. Wird dieser in Zukunft aus nachwachsenden Rohstoffen statt aus fossiler Kohle gewonnen, lassen sich CO₂-Emissionen deutlich reduzieren. „Es geht nicht darum, fossilen Kohlenstoff im Hochofen einfach eins zu eins zu ersetzen oder bestehende Prozesse künstlich zu verlängern. Entscheidend ist, dort, wo auch in Zukunft Kohlenstoff gebraucht wird, ihn aus nachwachsenden Rohstoffen zu gewinnen.“, so Robert Obenaus-Emler.
Woher stammt die Biomasse?
Wenn Robert Obenaus-Emler von Biomasse spricht, meint er bewusst Reststoffe, etwa Astholz, Rinde oder Sägenebenprodukte aus der Holzverarbeitung. Daneben gibt es auch noch eher „exotische“ Reststoffe wie Olivenkerne, Walnussschalen oder Schnittgut aus dem Weinbau. Wichtig ist dabei, bestehende Nutzungen nicht zu verdrängen.
„Es geht nicht darum, etwa Kompostierung zu ersetzen. Aber in manchen Fällen fallen größere Mengen an Reststoffen an, die zusätzlich sinnvoll genutzt werden könnten.“
Robert Obenaus-Emler, Projektleiter
Mehr als nur Biokohle: Der zweite Teil der Geschichte
Bei der Pyrolyse entsteht nicht nur feste Biokohle, ein großer Teil der Biomasse wird zu gasförmigen Bestandteilen umgewandelt. In vielen Anlagen werden diese Gase lediglich zur Energiegewinnung genutzt. Forscherinnen und Forscher der Montanuniversität stellen jedoch eine weiterführende Frage: Lassen sich diese Nebenprodukte weiterverarbeiten und stofflich nutzen? Genau hier beginnt der zweite Teil der Geschichte.
In Leoben ist über viele Jahre ein großes Forschungszentrum für Wasserstoff- und Kohlenstofftechnologien entstanden. Das Besondere ist, dass hier bestehende Anlagen mit einer neuen Biomassepyrolyse kombiniert werden können, um neue Verfahren zu erproben. Das eröffnet eine entscheidende zweite Prozessstufe: Die bei der Pyrolyse entstehenden Gasprodukte können weiter umgewandelt werden. So können daraus etwa Synthesegas oder Methanol entstehen – wichtige Grundstoffe für die chemische Industrie, beispielsweise für die Herstellung von Kunststoffen. Damit eröffnet sich die Möglichkeit, Biomassereststoffe möglichst vollständig stofflich zu nutzen und nicht „nur“ energetisch zu verwerten.
Wie funktioniert die Pyrolyse?
Bei der Pyrolyse, oder auch Karbonisierung, wird Biomasse (z. B. Holzreste) unter Ausschluss von Sauerstoff stark erhitzt. Anders als bei einer Verbrennung bleibt der Kohlenstoff dabei erhalten. Das feste Produkt dieses Prozesses ist Biokohle, die in verschiedenen industriellen Anwendungen zur Energiegewinnung eingesetzt werden kann, insbesondere dort, wo Kohlenstoff stofflich benötigt wird. Der entscheidende Vorteil: Biomasse hat zuvor CO₂ aus der Atmosphäre aufgenommen. Wird dieses später wieder freigesetzt, entsteht kein zusätzlicher fossiler Kohlenstoffkreislauf. Neben der Biokohle entstehen bei der Pyrolyse jedoch großteils flüchtige Nebenprodukte in Form von gasförmigen Komponenten sowie kondensierbaren Öle und Teere. Industrielle Biomasse-Pyrolyseanlagen nutzen diese Gase in der Regel rein energetisch, das heißt etwa zur Wärmeerzeugung.
Forschung im Pilotmaßstab
Ausgehend von der bestehenden Infrastruktur entstand schließlich die Idee, eine Anlage aufzubauen, die das Zusammenspiel dieser Prozesse in größerem Maßstab demonstrieren kann. Wenn Prozesse nicht nur im Labormaßstab, sondern im Pilotmaßstab erprobt werden, lassen sich ausreichend Daten gewinnen, um den nächsten Schritt zu gehen, nämlich die Überführung in die Praxis. „Wir sind zwar eine Universität, und wir forschen auch gerne. Aber eigentlich geht es uns darum, etwas umzusetzen und in der Welt etwas zu bewirken – einen positiven Fußabdruck zu hinterlassen. Dafür braucht es eine nächstgrößere Skalierungsstufe“, erklärt Obenaus-Emler den Schritt zur weiteren Investition.
Mit der Forschungsinfrastruktur, die in Leoben geschaffen wurde, sowohl hinsichtlich ihrer Größenordnung als auch der Kombination der Anlagen, ist die Montanuniversität Leoben international in Europa und darüber hinaus einzigartig. Mit Unterstützung des Just Transition Fund wird diese Infrastruktur nun weiter ausgebaut und verbessert. Damit wird die Forschung qualitativ auf ein neues Niveau gehoben.
Biomasse: Baustein der industriellen Transformation
Biomasse allein wird die industrielle Transformation nicht lösen. Auch Biomassereststoffe sind begrenzt verfügbar. Doch als Teil eines größeren Transformationsprozesses kann biogener Kohlenstoff einen wichtigen Beitrag leisten, vor allem dort, wo Kohlenstoff auch in Zukunft unverzichtbar bleibt. Neben der Metallurgie gibt es zahlreiche weitere mögliche Anwendungen: etwa in der chemischen Industrie, in der Energiespeicherung oder in Batterien und Superkondensatoren.
„Wir wollen gezielt Biomassereststoffe nutzen und im Sinne der Kreislaufwirtschaft arbeiten. Es geht nicht darum, neue Rohstoffketten aufzubauen und zusätzliche Ressourcen zu erschließen, die am Ende wiederum Abfall erzeugen. Wir versuchen, das zu nutzen, was bereits vorhanden ist. Allerdings ist auch Biomasse – selbst in Form von Reststoffen – nicht unbegrenzt verfügbar. Deshalb kann dieser Ansatz nicht die alleinige Lösung sein. Er ist ein Baustein innerhalb eines größeren Transformationsprozesses.“, so Robert Obenaus-Emler.
Chancen für die Steiermark
Gerade die Steiermark bringt günstige Voraussetzungen mit. Als „grünes Herz Österreichs“ verfügt die Region über eine starke Forst- und Holzwirtschaft sowie über industrielle Betriebe entlang der gesamten Wertschöpfungskette.
Gleichzeitig gibt es mit der Montanuniversität Leoben eine international anerkannte Forschungsinfrastruktur. Diese Kombination aus Reststoffströmen, industrieller Nachfrage und Forschung schafft eine besondere Ausgangslage für neue klimafreundliche Technologien. Die Region kann dadurch nachhaltiger werden, Emissionen reduzieren und gleichzeitig industrielle Produktion und Arbeitsplätze sichern. Für Robert Obenaus-Emler ist klar: „Entscheidend ist, die vorhandenen Stoffströme sinnvoll zu nutzen und Lösungen zu entwickeln, die zu den jeweiligen regionalen Gegebenheiten passen. Was hier in der Steiermark sinnvoll ist, kann anderswo ganz anders aussehen“
WordWrap | mit Robert Obenaus-Emler
Biomasse ist für mich… | Baustoff für eine nachhaltige Zukunft |
Die Steiermark ist der ideale Standort für dieses Projekt, weil… | hier die richtigen Partner für Forschung und Industrie direkt nebeneinandersitzen. |
Biokohle und Wasserstoff bedeuten für die Region… | eine Chance für den Übergang zu einer klimaneutralen Wirtschaft |
Ich mag an der vom JTF geförderten Forschungsanlage besonders, dass… | sie eine sinnvolle Ergänzung zur bestehenden Infrastruktur darstellt. |
Ich hätte mir nie erträumen lassen, dass… | die Montanuniversität Leoben in derart kurzer Zeit ein völlig neues Forschungsgebiet in die Realität umsetzt. |
Ich wünschte, mehr Menschen wüssten, dass… | Wasserstoff und Kohlenstoff wesentliche Bausteine unserer nachhaltigen Zukunft sein können. |
Projektträger:
Montanunversität Leoben
Franz Josef-Straße 18, 8700 Leoben
Gefördert wird:
Anschaffung von Forschungsinfrastruktur am Forschungszentrum für Wasserstoff und Kohlenstoff der Montanuni Leoben.
PRESSEDOSSIER zum Projekt
Förderstelle:
Förderziele:
Erforschung innovativer Verfahren für die vollständige Nutzung von Biomasse im Pilotmaßstab. Das Ziel ist, die Transformation der Industrie hin zu ressourcenschonenden Prozessen voranzutreiben und Emissionen zu minimieren.
Projektzeitraum:
Oktober 2023 - Dezember 2025
Investitionsvolumen:
5,5 Mio Euro
Fördermaßnahme:
Fotos: ÖROK / Sabine Sattlegger