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Schweiz am Wochenende

Treiben wir bald unser Auto mit Kaffeesatz an?

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Dieser Artikel erschien ursprünglich in die "Schweiz am Wochenende".

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Was heute Abfall ist, könnte morgen schon das eigene Auto antreiben. Aus Kaffeesatz eine Energiequelle machen - daran arbeiten Forscher des Aargauischen Paul-Scherrer-Instituts (PSI).

Die Kaffeemaschine ist allmorgendlich ein begehrter Treffpunkt – egal, ob im Büro oder zu Hause. Ein jeder von uns schlurft auf der Suche nach einem Energieschub zu ihm hin und stockt, wenn am Maschinendisplay dicke Lettern kommandieren: «Kaffeesatz leeren». Kaffeesatz. Er steht zwischen uns und dem schnellen Kaffee. Das stört.

Ein reines Abfallprodukt, könnte man also meinen – gäbe es da nicht die Forscher am Aargauischen Paul-Scherrer-Institut (PSI). Sie verwenden nämlich seit kurzem nicht nur den Kaffee, sondern auch seinen Satz als Energiequelle.

Möglich macht das eine eigens am Paul-Scherrer-Institut gebaute Laboranlage. Sie befindet sich wenige Meter vom Eingang entfernt in einem Container auf dem in weissen Lettern «wässrige Biomasse» steht. Das Schild am Containereingang ist ein erster Hinweis auf die Prozedur, die im innern des Containers vonstattengeht.

Organischer Strom


Am Anfang steht dabei zunächst keine wässrige, sondern eine nasse Biomasse. Die bezieht das PSI derzeit vom Schweizer Lebensmittelkonzern Nestlé. Der Lebensmittel-Konzern mit seinem Nespresso ist Teil einer Industrie, die schweizweit jährlich rund eine halbe Million Tonnen organische Abfälle produziert, und daher Interesse daran hat, diese nutzbar zu machen. «Der Kaffeesatz, der hier verwendet wird, stammt allerdings nicht von den Nespresso-Kapseln, sondern fällt bei der Herstellung von Nescafé-Pulver an», erklärt Frédéric Vogel, Forschungsleiter am PSI und Professor für erneuerbare Energien an der Fachhochschule Nordwestschweiz.

20 Kilogramm hat Nestlé davon dem Paul-Scherrer-Institut geliefert. Bevor der Kaffeesatz allerdings verwendet werden kann, wird er verdünnt. Die wässrige Kaffeesubstanz erhitzen die Forscher danach in einem ersten Schritt in der Anlage auf rund 450 Grad Celsius und erzeugen gleichzeitig einen Druck von rund 300 bar. Hitze und Druck versetzen das Wasser in der Substanz in einen überkritischen Zustand. Es ist dann weder flüssig noch gasförmig, was dazu dient, die im Kaffeesatz enthaltenen Mineralstoffe zu extrahieren. «Der Kaffeesatz hat anschliessend eine erdölartige Konsistenz», erklärt Vogel. 

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Während die extrahierten Mineralstoffe als hochwertiger Dünger verwendet werden können, benötigt der Kaffeesatz eine neuerliche Behandlung, um schliesslich im Methangas seine Vollendung zu finden: Vogel zeigt auf ein kleines Gefäss. Darin befindet sich ein Granulat, das als Katalysator beigefügt wird, um die erdölartige Substanz endgültig in Gas umzuwandeln. «Ein Kilogramm Kaffeesatz können wir so pro Stunde durch die Anlage laufen lassen. Dabei werden rund 60 Prozent der im Kaffee enthaltenen Energie in Methan umgewandelt», erläutert Frédéric Vogel und zeigt auf den Behälter, in dem sich das Methan befindet. Er fügt an, dass das so entstandene Gas nach einer Gasreinigung schliesslich als Energie- oder Stromquelle genützt werden könnte.

Vision Grossanlage


Damit haben die Forscher um Frédéric Vogel gezeigt: Die Energiegewinnung aus der Biomasse Kaffeesatz ist möglich. Doch damit nicht genug. Denn das Kaffeesatz-Verfahren lässt sich auch auf andere organische Stoffe anwenden. «Versuche mit Algen oder Klärschlamm haben ebenfalls positive Resultate gezeigt», sagt Vogel.

Dabei bleiben Methode und Output gleich, der Input kann jedoch variieren. Die Gasgewinnung aus Biomasse geht deshalb in eine neue Runde. Derzeit bauen die Forscher des PSI an einer grösseren Pilotanlage. Rund 10 Millionen Franken kostet die und soll statt eines Kilos nun eine Tonne Kaffeesatz pro Stunde zu Methan verarbeiten können. Finanziert wird das Projekt vom Paul-Scherrer-Institut und vom Bundesamt für Umwelt. Glücken die Tests an der grossen Anlage, stehen private Investoren bereit: «Derzeit ist den privaten Investoren das Investitionsrisiko noch zu hoch. Aber Vertreter aus den unterschiedlichsten Industriezweigen haben bereits Interesse an der Technologie angemeldet», erzählt Vogel.

Namen kann der Wissenschafter allerdings noch keine nennen. Denn bevor an die industrielle Produktion gedacht werden kann, muss die grössere Anlage einem Praxistest standhalten. Und auch die Wirtschaftlichkeit einer industriellen Verwendung muss noch abgeklärt werden. Denn nicht immer wird die Biomasse, die in die Anlage eingespeist und in Methan umgewandelt werden soll, gratis geliefert. Das gilt insbesondere für jene Biomasse, die bereits jetzt anderweitig wiederverwertet werden kann, wie beispielsweise Algen. Sie müssen eingekauft werden. Dafür hat Vogel jedoch eine Lösung: «Da die Anlage in einem ersten Schritt Mineralstoffe extrahiert, entsteht ein Zweitprodukt, das wiederverwendet und verkauft werden kann.» Der Verkauf dieser Mineralstoffe beispielsweise als Dünger könnte also zur Finanzierung des Unterfangens beitragen.

Auch deshalb hofft der Forscher darauf, dass das System, das derzeit im Kleinformat im Paul-Scherrer-Institut zu finden ist, bald in einer industriellen Grossanlage genutzt wird: «Ich hoffe, dass es innerhalb von drei Jahren in der Schweiz eine Anlage im Stil einer Kläranlage gibt, in der unser System läuft und das Gas ins Erdgas- und – wieder rückverstromt – ins Stromnetz eingespeist wird», so Vogel.

Eine solche Anlage wäre idealerweise in der Nähe einer Kläranlage oder eines Kaffeesatzproduzenten sowie einer Erdgasleitung zu finden. Das würde die Wege zwischen In- und Output kurz und effizient gestalten.

Von Julia Monn

 

Quelle: Schweiz am Wochenende 8.9.2017

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