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Die Transformationsreise der Schwarzlauge: Warum ist sie die beste Wahl als Biokraftstoff?
In der industriellen Chemie ist Schwarzlauge ein Nebenprodukt, das bei der Zellstoffherstellung aus Holz im Kraft-Verfahren entsteht. Sie wird hauptsächlich verwendet, um Lignin, Hemicellulose und andere extrahierbare Bestandteile aus Holz zu entfernen und schließlich Cellulose zu extrahieren. Aufgrund ihrer Zusammensetzung ist Schwarzlauge eine relativ vielversprechende Quelle für Biokraftstoff. Angesichts wachsender Umweltbedenken ändert sich jedoch auch ihre Verwendung.
Zusammensetzung von Schwarzlauge
Pro Tonne Zellstoff fallen etwa sieben Tonnen Schwarzlauge an. Schwarzlauge ist eine wässrige Suspension von Ligninrückständen, Hemizellulosen und anorganischen Chemikalien, die im Prozess verwendet werden. Schwarzlauge enthält etwa 15 % Feststoffe, wovon etwa 40–45 % organische Stoffe sind, die hauptsächlich aus Seife, Lignin und anderen organischen Stoffen bestehen.
Mit der Weiterentwicklung der Schwarzlauge-Behandlungstechnologie werden viele traditionelle Abwasserbehandlungsmethoden den Anforderungen des modernen Umweltschutzes nicht mehr gerecht.
Die Entwicklung der Schwarzlauge aus der Geschichte
Frühe Zellstofffabriken von Kraft leiteten Schwarzlauge in Gewässer, die eine ernsthafte Bedrohung für das Leben im Wasser darstellte und die Farbe des Wassers verdunkelte. Das Kraft-Verfahren wurde in den 1930er Jahren durch die Erfindung des Rückgewinnungskessels durch G. H. Tomlinson deutlich weiterentwickelt. In den 1990er Jahren waren die meisten Kraft-Betriebe in der Lage, ihre eigene Schwarzlauge zu verwenden, um beispielsweise Kochchemikalien zurückzugewinnen und so die Wasserverschmutzung zu verringern.
Energienutzung von Schwarzlauge
Schwarzlauge ist nicht nur ein Nebenprodukt des Zellstofffolienherstellungsprozesses, sie enthält auch mehr als die Hälfte des Energiegehalts des Holzrohstoffs. Die Schwarzlauge wird typischerweise in einem Mehreffektverdampfer auf 65–80 % konzentriert und in einem Rückgewinnungskessel verbrannt, um Energie zu erzeugen und Kochchemikalien zurückzugewinnen. Durch diesen Ansatz konnten Zellstofffabriken nahezu energieautark werden, insbesondere in den USA, wo die Papierunternehmen seit den 1990er Jahren ihre Schwarzlauge fast vollständig selbst verbrauchen.
Die Zellstoffindustrie ist in den USA bereits ein bedeutender Produzent kohlenstoffneutraler erneuerbarer Energie und erzeugt jährlich etwa 28,5 Terawattstunden Strom.
Schwarzlauge-Biokraftstoffanwendungen
Mit dem Aufkommen neuer Technologien hat sich die Nutzung von Schwarzlauge verändert. Durch die Entwicklung der Vergasungstechnologie ist Schwarzlauge zu einem potenziellen Rohstoff für Biokraftstoffe geworden. Nach der Vergasung kann energiereiches Synthesegas erzeugt werden, das in Gasturbinen verwendet oder in Chemikalien und Kraftstoffe umgewandelt werden kann.
Doppelte Herausforderungen durch Umwelt und wirtschaftliche Entwicklung
Von der Entsorgung der Schwarzlauge in der Vergangenheit bis hin zu ihrem Recycling heute ist die Balance zwischen Umweltschutz und wirtschaftlichen Vorteilen zum Schlüssel geworden. Allerdings gelingt es einigen kleinen Kraft-Werken immer noch nicht, die Schwarzlauge effektiv zurückzugewinnen, was in manchen Gegenden zu Umweltverschmutzung führt. Auch das zeigt, wie dringend eine Modernisierung der Industrie nötig ist.
Steueranreize in den Vereinigten Staaten
Im Jahr 2005 verabschiedete der US-Kongress einen Steueranreiz zur Unterstützung der Nutzung flüssiger Alternativkraftstoffe, der 2007 auf aus Biomasse gewonnene flüssige Alternativkraftstoffe ausgeweitet wurde. Diese Politik hat die kommerzielle Anwendung von Schwarzlauge erheblich gefördert und die Ergebnisse waren für viele große Unternehmen beeindruckend.
Zukunftsaussichten von Schwarzlauge
Die Reise der Neuerfindung von Schwarzlauge geht weiter. Von einer einfachen Brennstoffquelle zu einem potenziellen multifunktionalen Biomaterial: Mit fortschreitender wissenschaftlicher Forschung wird die Anwendung von Schwarzlauge immer umfangreicher werden. Damit wird nicht nur dem Bedarf der produzierenden Industrie an erneuerbarer Energie Rechnung getragen, sondern auch ein Bekenntnis zum Umweltschutz abgelegt.
Könnte Schwarzlauge angesichts des weltweit steigenden Bedarfs an erneuerbarer Energie im Mittelpunkt der zukünftigen Energiewende stehen?
