Marine Biomasse als Rohstoff: nass, salzig und dennoch wertvoll
Eine Alge ist weder Holz noch eine Feldfrucht. Diese Seite erklärt, woraus Makroalgen bestehen, warum diese Zusammensetzung die für trockene Landbiomasse entwickelten Routen ausschließt und was ein Verfahren beherrschen muss, um nasse marine Biomasse in Kraftstoff zu verwandeln.
Was Makroalgen sind
Makroalgen sind die mit bloßem Auge sichtbaren Algen: grüne, rote und braune Arten, die im Meer aus Sonnenlicht, Kohlendioxid und den im Wasser gelösten Nährstoffen wachsen. Sie brauchen weder Boden noch Bewässerung noch Dünger. Sargassum ist eine Braunalge. Zur weiten Familie gehören auch der Kelp, der für Nahrung und Alginate angebaut wird, und die Rotalgen, aus denen Agar und Carrageen stammen.
Woraus sie bestehen
Eine frisch gesammelte Alge ist überwiegend Wasser, typischerweise acht bis neun Zehntel ihres Gewichts. Von der verbleibenden Trockenmasse entfällt der größte Anteil auf Kohlenhydrate, in Form von Polymeren, die Landpflanzen nicht bilden: Alginat, Fucoidan und Laminarin bei Braunalgen, dazu Mannitol und etwas Cellulose. Es folgen Proteine, dann ein kleiner Lipidanteil. Zwei Merkmale unterscheiden Algen von Holz und Stroh. Sie enthalten wenig oder kein Lignin, das steife Polymer, das Holz so schwer aufschließbar macht. Und sie tragen einen großen Mineralanteil, ein Fünftel bis zwei Fünftel der Trockenmasse, aus den Salzen des Meerwassers und den Elementen, die die Alge daraus anreichert, darunter Arsen und andere Schwermetalle. Sand kommt mit jeder am Strand gesammelten Alge mit.
Land oder Meer: die Ressourcenbasis
| Terrestrische Biomasse | Marine Biomasse |
|---|---|
| Braucht Ackerland, in Konkurrenz zu Nahrung und Futter | Braucht kein Ackerland |
| Braucht Süßwasser und Dünger | Wächst im Meerwasser aus gelösten Nährstoffen |
| Erträge durch Landwirtschaft und Klima begrenzt | Riesige Ressource; allein Sargassum landet in Millionen Tonnen an |
| Trocken oder getrocknet vor der Verarbeitung | Nass wie gesammelt, mit Salzen und Mineralien |
| Skalierungsgrenze durch die Fläche | Grenze durch Sammlung und Logistik, nicht durch die Fläche |
Nasse Routen und trockene Routen
Die meisten Verfahren zur Biomasseumwandlung wurden für trockenes, gemahlenes Material entwickelt: Verbrennung, Pyrolyse und Vergasung brauchen zuerst wasserfreies Material. Wasser zu verdampfen kostet rund 2,3 Megajoule je Kilogramm; eine Alge zu trocknen, die zu neun Zehnteln aus Wasser besteht, verbraucht also mehr Energie, als die Alge enthält. Die Salze reichern sich danach in Kohle und Asche an, und die Chloride greifen gewöhnlichen Stahl an. Biologische Routen wie die anaerobe Vergärung nehmen nasses Material an, arbeiten aber langsam, werden durch Salz und Metalle gehemmt und liefern ein Gas statt eines flüssigen Kraftstoffs.
Die Alternative ist, die Biomasse mitsamt ihrem Wasser unter kontrollierter Temperatur und kontrolliertem Druck umzuwandeln. Zu dieser Familie von Routen gehört Salacias Verfahren: thermochemische Umwandlung ohne Trocknungsschritt, entwickelt für marine Rohstoffe. Sargassum nimmt Salze und Schwermetalle aus dem Meerwasser auf, und sein Salzgehalt bedeutet Chloride, korrosiv für gewöhnliche Anlagen und unerwünscht im Kraftstoff. Statt sie in zusätzlichen Stufen zu behandeln, trennt bereits der erste Umwandlungsschritt diese Elemente vom Kraftstoffpfad, während die wertvollen Moleküle umgewandelt werden, was zugleich die Energiebilanz des Verfahrens verbessert. Die große Wasserfraktion aus der Umwandlung ist eine eigene Ressource: Sie kann im Prozess wiederverwendet oder von anderen Industrien genutzt werden.
| Route | Nimmt nasses Material an | Hauptprodukt | Verbleib von Salzen und Metallen |
|---|---|---|---|
| Verbrennung, Pyrolyse, Vergasung | Nein, erst trocknen | Wärme, Bioöl oder Gas | Reichern sich in Asche und Kohle an; Chloride korrodieren |
| Anaerobe Vergärung | Ja | Biogas | Hemmen die Mikroben; bleiben im Gärrest |
| Thermochemische Umwandlung unter Druck, Wasser vorhanden | Ja | Flüssige Kraftstoffvorläufer, wässrige Phase, Feststoffe | Im ersten Schritt vom Kraftstoffpfad getrennt |
Was ein Verfahren beherrschen muss
- Wasser: acht bis neun Zehntel der Masse, zu nutzen statt zu bekämpfen.
- Chloride: Korrosion, weshalb Werkstoffe und Bedingungen so gewählt werden, dass sie standhalten.
- Arsen und andere Schwermetalle: aus allen Produkten fernzuhalten, Kraftstoff wie Nebenprodukte.
- Sand und Fremdkörper: Verschleiß an Anlagen, entfernt bei Sammlung und Aufbereitung.
- Variabilität: Artenmischung, Jahreszeit, Frische und Salzgehalt wechseln von Lieferung zu Lieferung, weshalb das Material vor der Umwandlung standardisiert wird.
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