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Dec 14, 2023

Die Technologie verwandelt landwirtschaftliche Abfälle in „klebriges“ Bio

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Irgendwo am Rande von Kansas arbeitet eine Gruppe von Mitarbeitern eines San Franciscoer Startups namens Charm Industrial auf Maisfeldern und transportiert Äste und Büsche zu einem dieselbetriebenen Sattelauflieger. Dabei handelt es sich jedoch nicht um eine regelmäßige Sanierung – das Unternehmen beabsichtigt, den über Tausende bis Millionen Jahre in diesen Pflanzen gespeicherten Kohlenstoff zu binden, indem es sie in eine klebrige, teerartige Mischung aus Pflanzenkohle und Bioöl umwandelt.

Der Ansatz macht durchaus Sinn, wenn man bedenkt, dass Experten eine solche Ansammlung von Kohlenstoff in Form von Bioabfall als aufgeladenen Kraftstoff bezeichnen. Wir wissen, dass die Pflanzenabfälle aus den Feldfrüchten schließlich Kohlendioxid in die Atmosphäre abgeben, wenn sie dem Verfall oder der Verbrennung überlassen werden, sei es auf natürliche Weise durch einen Waldbrand oder durch konventionelle Abfallbewirtschaftungspraktiken wie Verbrennungsanlagen oder Mülldeponien.

Doch während Unternehmen wie Microsoft, Shopify und Stripe bereit sind, ihren Kohlenstoffverbrauch auszugleichen, indem sie Charm mit 600 Dollar für jede Tonne Kohlenstoff, die es unter der Erde vergräbt, entschädigen, bleibt die Frage, wie zuverlässig, skalierbar und wirtschaftlich sich die Technik von Charm erweisen wird Sei.

Wie funktioniert also Charms Technik?

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In einem Interview mit Charm erklärt Sprecher Harris Cohn gegenüber IE: „Charm Industrial entfernt Kohlenstoff aus der Atmosphäre, indem es die Photosynthese nutzt, die CO2 in pflanzlicher Biomasse einfängt.“

Die Technik des Unternehmens wandelt letztendlich Pflanzenbiomasse in ein Bioöl um und bindet (speichert) dieses Bioöl dauerhaft unter der Erde in einem geologischen Speicher. Bei geologischen Speichern handelt es sich grundsätzlich um tief unter der Erde liegende Felsformationen, die durch undurchlässige Gesteinsschichten und geochemische Fangmechanismen versiegelt sind (um ein Entweichen zu verhindern).

„Die landwirtschaftlichen Biomasserückstände (z. B. Maisstroh, Weizenstroh) und forstwirtschaftlichen Rückstände, die Charm verwendet, würden sich sonst zersetzen oder verbrennen“, erklärt Harris Cohn. Dies führt zur Freisetzung von verkörpertem Kohlendioxid in die Atmosphäre – ein Problem, das das Startup zu lösen versucht.

Harris Cohn erklärt gegenüber IE: „Diese Kunden [wie Microsoft, Shopify und Stripe] arbeiten aktiv daran, das Missverständnis zu korrigieren, dass der „Ausgleich“ von Emissionen ausreicht, um den Klimawandel auf einem beherrschbaren Niveau zu halten.“

Cohn erklärt gegenüber IE, dass „Vermeidungsausgleich“ jemanden dafür bezahlt, keinen Kohlenstoff auszustoßen; Daher wirken sich Vermeidungsausgleiche nicht auf den bereits in unserer Atmosphäre vorhandenen Kohlenstoff aus.

„Wir brauchen Abbaumaßnahmen, um die Kohlenstoffmenge in unserer Atmosphäre auf ein sicheres Maß zu reduzieren“, betont Cohn.

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Nach Angaben des Unternehmens erhitzt Charm die Biomasse durch schnelle Pyrolyse auf etwa 500 °C, wodurch die Biomasse unter Abwesenheit von Sauerstoff in ein kohlenstoffreiches Bioöl zerlegt wird. Diese Flüssigkeit wird dann in einem LKW transportiert und zur dauerhaften Speicherung in das Gestein injiziert. „Überraschenderweise ist der Kohlenstoffwert des Bioöls höher als der Energiewert!“ Cohn fügt hinzu.

Die Einzelheiten, wie diese Biomasse in Bioöl umgewandelt wird, müssen noch bekannt gegeben werden. Darüber hinaus heißt es in einem aktuellen Bericht der BBC, dass das Startup ihnen nicht erlaubt habe, den Prozess aufzuzeichnen, was einen YouTube-Nutzer zu der Bemerkung veranlasste: „Woher kommt die Energie, die sie für ihren „geheimen Prozess“ verbrauchen? Kohle?“ Das Unternehmen hat diese Informationen nicht veröffentlicht.

Laut firmeninterner CO2-Berechnung, wie sie in einem MIT-Technologiebericht berichtet wurde, entfernt der Prozess typischerweise 0,85 Tonnen Kohlendioxid pro Tonne Biomasse, wenn das Unternehmen seine eigenen Pyrolysatoren einsetzt.

Letztes Jahr gab das Unternehmen auf seiner Website bekannt, dass der Prozess das Äquivalent von 5.000 Tonnen CO2 sicher entfernt hat – die bisher größte Menge an langfristiger Kohlenstoffentfernung (für das Unternehmen). Aber diese Menge mag im Vergleich zu den Millionen Tonnen Kohlendioxid pro Jahr, die Unternehmen wie CarbonCapture Inc. angeblich aufsaugen, winzig erscheinen.

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Die Menge an Nettokohlenstoff, die der Prozess speichert, hängt davon ab, was mit dem Pflanzenmaterial ohne menschliches Eingreifen passiert wäre. Beispielsweise können zertrampelte Pflanzen und Bäume, die wegen ihres Holzes geerntet werden, vorübergehend Kohlenstoff speichern.

Charm könnte seinen Pyrolyseprozess auch durch die Einführung eines CO2-neutraleren Transportansatzes verbessern. Durch den Einsatz von Diesel-Lkw für den Transport des Bioöls verursacht das Unternehmen im Wesentlichen seine eigenen Emissionen. Könnten elektrisch angetriebene Lkw die Mathematik verbessern? Es ist unklar, aber es könnte interessant sein, es herauszufinden.

Was den Transport betrifft, wissen wir auch nicht, wie wirtschaftlich es ist, Bioöl zwischen landwirtschaftlichen Betrieben und Lagerorten zu transportieren.

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Laut der Website des Unternehmens bereitet Charm das Bioöl auf und injiziert es dann in von der EPA (Environmental Protection Agency) regulierte Injektionsbrunnen, die für die Verwendung als Industriebrunnen oder Salzkavernen zertifiziert sind. Viele dieser Hohlräume im Untergrund der Erde wurden von Öl- und Gasunternehmen hinterlassen.

Kurz gesagt, der Prozess ähnelt dem umgekehrten Ölbohren, wobei die gleiche Infrastruktur aus Pumpen, Filtern und Injektionseinheiten zum Pumpen des Bioöls in den Untergrund und zum Nachfüllen der Bohrlöcher verwendet wird. Letztendlich sinkt das Bioöl ab und verfestigt sich (härtet) an Ort und Stelle für eine dauerhafte Lagerung aus.

Elena Bionysheva-Abramova/ iStock

Laut Prof. Saeed Salehi, der im MIT Technology Review zitiert wird, liegen möglicherweise nicht genügend Daten vor, um zu sagen, dass diese Injektion 100 % sicher ist. Saheli ist Professor für Erdöl- und Geologieingenieurwesen und spezialisiert sich auf geologische Kohlenstoffspeicherung und Bohrlochintegrität an der University of Oklahoma.

Der Professor weist darauf hin, dass jahrelange Forschung erforderlich sein könnte, um zu zeigen, dass pflanzliches Bioöl in diesen Räumen sicher und dauerhaft gespeichert werden kann. Denn das Bioöl hat eine andere Chemie als das Erdöl und Erdgas, die bereits in Salzkavernen gelagert werden.

Darüber hinaus bestehen zahlreiche Fragen und Bedenken hinsichtlich des Leckagerisikos in geologischen Speichern. Wir müssen nur an die vielen gescheiterten Kohlenstoffabscheidungsprojekte der Vergangenheit erinnern – darunter das 2,7 Milliarden Dollar teure Kohlenstoffabscheidungsprojekt Salah in Algerien. Aufgrund von Bedenken hinsichtlich der Integrität des Siegels und seltsamer Bewegungen des darunter eingeschlossenen Kohlendioxids wurde die Injektion (die 2004 begonnen hatte) im Jahr 2011 ausgesetzt.

Während die beim Salah-Projekt aufgetretenen Probleme mit Kohlendioxid und nicht mit Bioöl zusammenhängen, handelt es sich dennoch um typische Probleme im Zusammenhang mit der Nutzung erschöpfter Öl- und Gasvorkommen. Daher dienen sie als Beispiele dafür, was auch in den US-Salzkavernen anzutreffen sein könnte.

Andere Bedenken beziehen sich auf die Auslösung von Erdbeben, wenn die Kohlenstoffbindung in großem Maßstab erfolgt – wie eine Studie der University of California in Santa Cruz darlegt.

Dennoch behauptet das Unternehmen im selben MIT-Tech-Review, dass sich der größte Teil seiner technischen Anstrengungen auf die Kohlenstoffbindung konzentriert habe. Dazu gehören Analysen, um die Untergrundchemie und -geologie zu ermitteln, die sich am besten zum Einschließen und Verfestigen des Bioöls eignet.

Charm hebt auf seiner Website auch hervor, wie sich sein Ansatz von jenen großvolumigen Wasserinjektionsbrunnen unterscheidet, die zu einer Erdbebengefahr führen könnten. Dies liegt daran, dass Charm sein Bioöl in viel geringeren Mengen und Raten einspritzt.

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Tatsächlich sind Maisbauern auf große Mengen landwirtschaftlicher Abfälle angewiesen. Sie pflügen es unter, um die Erosion zu reduzieren und dem Boden Nährstoffe zurückzugeben, oder verkaufen es zur Verwendung als Einstreu oder Ergänzungsfuttermittel für Rinder. Wenn Unternehmen wie Charm viele dieser „Reste“ aufkaufen, könnten die Landwirte dazu ermutigt werden, zusätzliche Feldfrüchte anzubauen, was das Problem der globalen Erwärmung weiter verschärfen würde.

Daher stellt sich die Frage, ob die Strategie von Charm auf lange Sicht skalierbar sein wird, da Landwirte bereits einen erheblichen Teil ihrer „Abfall“-Ernte nutzen und verkaufen.

Darüber hinaus nutzen Unternehmen wie LanzaJet, Schlumberger New Energy und Chevron diese Pflanzen und Pflanzenabfälle bereits zur Energieerzeugung. Eine derart wachsende Nachfrage nach Mais und ähnlichen Nutzpflanzen könnte den Preis für landwirtschaftliche Abfälle erhöhen, was für ein relativ kleines Unternehmen wie Charm eine Herausforderung darstellen würde.

Dennoch endet die Innovation für Charm nicht mit geologisch gelagertem Bioöl. Tatsächlich ist es genau das Gegenteil. Das Unternehmen gibt gegenüber IE bekannt, dass es derzeit eine Technik zur Vergasung des Bioöls kommerzialisiert. Wie viel Energie wird dieser Prozess von fest über flüssig bis jetzt gasförmig erfordern? Wir kennen die Details einfach (noch) nicht.

Laut Cohn beabsichtigt Charm, einen „Syngasstrom“ zu erzeugen, der zur Herstellung von kohlenstoffnegativem Stahl verwendet werden könnte. Wir halten Sie darüber auf dem Laufenden!