Biokraftstoffunternehmen verzichten auf Biomasse und wenden sich Erdgas zu

Calysta Energy, ein kürzlich vorgestelltes Startup mit Sitz in Menlo Park, Kalifornien, plant, Dieselkraftstoff herzustellen, der halb so viel kostet wie herkömmlicher Diesel. Es hat im kleinen Maßstab gezeigt, dass Mikroorganismen, die sich auf natürliche Weise von Erdgas ernähren, zur Herstellung von Diesel und anderen Chemikalien manipuliert werden können, und prognostiziert, dass das Verfahren weitaus billiger sein wird als herkömmliche thermochemische Verfahren zur Herstellung flüssiger Kraftstoffe aus Erdgas .

Das Unternehmen versucht, wie viele andere auch, von billigem Erdgas zu profitieren, das durch Fracking ermöglicht wird (siehe Natural Gas Changes the Energy Map und King Natural Gas ). Einige, wie Primus Green Energy, entwickeln Varianten bestehender thermochemischer Ansätze – sie verwenden ein Verfahren von Exxon, um Benzin herzustellen. Coskata, ein Biokraftstoffunternehmen, das ursprünglich Ethanol aus Holzspänen und anderen Zellulosequellen herstellen wollte, gab kürzlich bekannt, dass seine erste kommerzielle Anlage keine Biomasse verwenden wird. Stattdessen wird es mithilfe von Mikroorganismen Erdgas in Ethanol umwandeln, ein Prozess, der in einer kleinen Pilotanlage etwa fünf Jahre lang demonstriert wird. Calysta erhofft sich durch die Herstellung von Diesel ein viel größeres Marktpotenzial als das für Ethanol. Und es sagt, dass sein biologischer Ansatz weniger Kapital erfordern wird als thermochemischer wie der von Primus.

Calysta-CEO Alan Shaw sagt, dass viele der Fortschritte in der Biologie, die bei der Herstellung von Biokraftstoffen aus Zellulosequellen wie Holzspänen angewendet werden, auch auf die Umwandlung von Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas, angewendet werden können. Die Forscher von Calysta haben natürlich vorkommende Organismen modifiziert, die sich von Methan ernähren (siehe Kohlefressende Mikroben könnten große Mengen an Erdgas erzeugen). Die Organismen können das Gas in Lipide umwandeln, die dann in konventionellen Raffinerien in einen dieselähnlichen Kraftstoff umgewandelt werden können. Neben der Demonstration des Verfahrens im kleinen Maßstab im Labor hat das Unternehmen gezeigt, dass die Mikroorganismen Propylenoxid produzieren können, eine Chemikalie, die zur Herstellung von Polyurethankunststoffen verwendet wird.



Fortschrittliche Biokraftstoffunternehmen – darunter Codexis, bei dem Shaw bis Anfang dieses Jahres CEO war – hatten Schwierigkeiten, ihre Technologie zu kommerzialisieren. Unter der Führung von Shaw erhielt Codexis von Shell fast 400 Millionen US-Dollar, um Biokraftstoffe aus Zellulosequellen zu entwickeln. Shaw verließ Codexis unter dem Druck des Vorstands, nachdem sich der Aktienkurs des Unternehmens schlecht entwickelt hatte. Im August, wenige Monate nach seinem Ausscheiden, gab das Unternehmen bekannt, dass Shell die Finanzierung seiner Biokraftstoffforschung einstellen werde.

Shaw, der die Bemühungen von Codexis leitete, zellulosehaltige Materialien in einfache Kohlenhydrate umzuwandeln und diese dann in Kohlenwasserstoffe und andere flüssige Kraftstoffe umzuwandeln, sagt nun, dass er zu Unrecht dachte, dass aus Biomasse hergestellte Biokraftstoffe Kraftstoffe aus Erdöl ersetzen könnten.

Biomasse reicht nicht aus, sagt er. Kohlenhydrate sind kein Ersatz für Öl. Darin lag ich falsch, und ich gebe es zu. Das wird niemals Öl ersetzen, weil die Ökonomie nicht funktioniert. Sie können Kohlenhydrate nicht nehmen und sie wirtschaftlich in Kohlenwasserstoffe umwandeln.

Shaws Wechsel von Biomasse zu Erdgas negiert jedoch einen der Hauptgründe für die Umstellung auf Biokraftstoffe. Einigen Analysen zufolge kann die Herstellung von Diesel aus Erdgas mehr Treibhausgasemissionen verursachen als die Herstellung von Diesel aus Öl. Aber es gibt einen potenziell großen Markt für aus Erdgas gewonnenen Flüssigkraftstoff, insbesondere wenn Calysta seine Kostenziele erreichen kann. Die wirtschaftlichen Modelle des Unternehmens legen nahe, dass es halb so viel Diesel produzieren kann wie die konventionelle Version – selbst wenn die Erdgaspreise auf das Doppelte des heutigen Niveaus steigen.

Das Problem mit Biomasse, sagt Shaw, ist die grundlegende Chemie. Ethanol aus Zucker herzustellen ist wirtschaftlich, aber er argumentiert, dass Ethanol Kraftstoffe aus Öl nicht ersetzen kann – es hat eine geringere Energiedichte und ist schwieriger zu transportieren als Kohlenwasserstoffe wie Diesel. Die Herstellung solcher Kohlenwasserstoffe aus Zucker sei ein Nichtstarter, sagt er, weil dabei ein Großteil des Kohlenstoffs im Zucker auch als Kohlendioxid verloren gehe. Es ist ein Todesstoß, dass dieser maximale Ertrag bei etwa 30 Prozent liegt, sagt er. Dies ist kein vielversprechender Ort, um mit der Produktion von Grundchemikalien und Kraftstoffen zu beginnen, bei denen 80 Prozent der Kosten auf Rohstoffe entfallen.

Die Umwandlung von Erdgas in flüssige Brennstoffe ist bereits möglich, aber der konventionelle Prozess erfordert riesige, teure thermochemische Anlagen, wie zum Beispiel eine 20 Milliarden US-Dollar teure Gas-to-Liquids-Anlage, die Shell in Katar baut. Shaw sagt, dass die Pflanzen von Calysta viel kleiner sein könnten. Dies würde es dem Unternehmen ermöglichen, auf gestrandetes Erdgas zurückzugreifen – Ressourcen, die einzeln zu klein oder zu weit abgelegen sind, um die Kosten der Infrastruktur zu rechtfertigen, die erforderlich ist, um das Gas auf den Markt zu bringen. Insgesamt sind die gestrandeten Erdgasquellen riesig und machen nach einigen Schätzungen bis zur Hälfte der weltweiten Reserven aus. Die Umwandlung des Gases in einen flüssigen Brennstoff vor Ort würde den Versand auf den Markt deutlich günstiger machen.

Nicht alle sind sich einig, dass die Herstellung von Biokraftstoffen aus Biomasse ein zum Scheitern verurteiltes Unterfangen ist. Tom Foust, ein Forscher am National Renewable Energy Laboratory in Golden, Colorado, sagt, dass die Preise sowohl für Erdgas als auch für Zucker schwanken. Bei den derzeit niedrigen Gaspreisen habe Erdgas einen Vorteil, sagt er, aber es sei zu einfach zu sagen, dass Erdgas für immer und ewig der bevorzugte Rohstoff sei.

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