Stoffkreislauf

Ein wichtiger Aspekt der Wasserstoff-Herstellung ist die Herbeiführung eines geschlossenen Stoffkreislaufs. Dafür bietet die Vergasung von Biomasse die beste Voraussetzung. Um den Stoffkreislauf zu schließen, müssen vor allem die Mineralstoffe aus der Asche in einer pflanzenverwertbaren Form zurück auf den Acker.

Stoffkreislauf

Die Asche aus der Wirbelschichtvergasung kann vom Ackerboden gut aufgenommen werden. Bei der innovativen Vergasung der Biomasse fallen zwei Aschefraktionen an. Die Zyklonasche mit einem Anteil von mehr als 95% kann prinzipiell direkt auf den Acker ausgebracht werden. Der feine Filterstaub enthält giftige Schwermetalle und müssen deponiert, aufbereitet oder dem Bausektor zugeführt werden. Diese Trennung der Aschen ist geeignet den Acker zu entgiften. Die eingebrachten Schwermetalle aus traditionellen Mineralstoffen (Kunstdünger) oder Klärschlamm werden so wieder vom Acker entfernt. Die Methode ist auch geeignet, die kontaminierten Böden aus den Havarien von Tschernobyl und Fukushima von den langlebigen radioaktiven Stoffen wie Zäsium (¹³⁷ Cs) und Strontium (⁹⁰ Sr) zu befreien. Die Stickstoffverbindungen werden bei der Vergasung weitgehend zerstört. Der Stickstoff kann aber aus dem erzeugten Wasserstoff gewonnen werden. Es handelt sich dabei um Biostickstoff, der für den Ökolandbau zugelassen ist.

Das von den Pflanzen aufgenommene CO2 kann in gleicher Menge wieder in die Luft geblasen werden. Die Vergasung von Biomasse ist also klimaneutral. Es besteht auch die Option, dieses CO2 im Untergrund zu speichern, etwa in ausgeförderten Öl- und Gasfeldern oder tiefliegenden Aqzuiferen (wasserführende Sandschichten). Durch die Pläne der Energiewirtschaft, eine derartige CO2-Speicherung auch für Kohlekraftwerke zu nutzen (CCS), ist die Bevölkerung strickt dagegen, weil sie Kohlekraftwerke generell nicht mehr akzeptiert. Die Option CO2-Speicherung ist also auf Jahre verbrannt.

Es gibt jedoch eine weitere Option das CO2 aus der Luft zu entfernen. Die innovative Vergasungsanlage kann so gesteuert werden, dass ein kleiner Teil des zunächst gebildeten Kohlenstoffs aus der Anlage ausgeschleust und als Biokoks zusammen mit der Asche in den Ackerboden untergepflügt wird. Welchen Effekt das hat, wird im folgendem Absatz erläutert.

Terra Preta

Die unten abgebildete Grafik zeigt die Bindung von Kohlenstoff beim Anlegen eines Waldes aus Kiefern und Buchen. Im Vergleich dazu ist die dauerhafte Speicherung von Kohlenstoff im Acker dargestellt. Als Beispiel dient hier eine Trockenmasse-Ernte von 30 t/ha bei der ca. 10% des Kohlenstoffes nicht vergast, sondern in den Acker eingebracht wird. Wenn auf einem Acker weiterhin Landwirtschaft betrieben wird, so wird auf diesem Acker genau so viel Kohlenstoff gebunden wie beim Aufwuchs eines Waldes. Der eingepflügte Biokoks ist aber die bessere Lösung, weil dieser Kohlenstoff möglicherweise über tausend Jahre im Boden bleibt. Die Kohlenstoffspeicherung im Wald wird jedoch nach 50-150 Jahren durch energetische Nutzung des Holzes wieder rückgängig gemacht.

Die Einbringung von Biokoks ist von den Hochkulturen im Amazonasbecken bekannt. Von dort stammt auch die Bezeichnung Terra Preta für diese Kokserde. Es kommt darauf an, dass der Biokoks in einer porösen Form vorlegt. Derartige Partikeln lassen sich gut durch eine thermochemische Vergasung herstellen. Die Porosität ist dann vergleichbar mit Aktivkohle, die auch aus der thermochemischen Vergasung von Holz gewonnen wird. Kohlenstoffpartikeln aus der hydrothermalen Vergasung (HTC) sind nicht porös und haben daher nur die Wirkung von schwarzem Sand.