Alternative Nutzung von Biogasanlagen – Wachse aus Biogas für die Kosmetikindustrie

Nahaufnahme einer Dose mit Biowachs
Professur für Reaktionstechnik am Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen der TU Bergakademie Freiberg entwickelt neue Katalysatoren für Fischer-Tropsch-Reaktor.

Ein im Januar 2017 gestartetes Kooperationsprojekt des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS mit vier Unternehmen aus Sachsen und der TU Bergakademie Freiberg zielt darauf ab, die Produktion von Biowachsen an einer Biogasanlage zu demonstrieren und hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit zu bewerten. 

Biogas wird bislang verstromt oder in Biomethan umgewandelt und in die entsprechenden Netze eingespeist. Da die Einspeisevergütungen stark von den förderpolitischen Rahmenbedingungen abhängen, könnte die zusätzliche Herstellung von Biowachsen aus Biogas künftig eine förderunabhängige Perspektive für den wirtschaftlichen Betrieb der aktuell 270 sächsischen Biogasanlagen sein. 

Aktuell werden in Deutschland über 8.000 Biogasanlagen betrieben. Die höheren Kosten, die für die Bereitstellung elektrischer Energie aus Biogas im Vergleich zu fossilen Energieträgern entstehen, werden nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) über eine Einspeisevergütung ausgeglichen. Diese Rahmenbedingungen haben in den letzten 20 Jahren zu einem deutlichen Zuwachs an Biogasanlagen geführt. Deren Wirtschaftlichkeit ist jedoch eng an die Einspeisevergütung gekoppelt. Eine Reduzierung dieser, wie sie in einer Novellierung des EEG vorgesehen ist, bedroht damit die Existenz zahlreicher bestehender Biogasanlagen.

Wirtschaftliche Unabhängigkeit durch alternative Biogasnutzung

Ansätze für eine förderunabhängige Wirtschaftlichkeit sind damit sowohl für Biogasanlagenbauer als auch für Betreiber von großer Bedeutung. "Ein mögliches Konzept ist die alternative Nutzung des Biogases zur Herstellung hochwertiger chemischer Produkte", erklärt Dr. Erik Reichelt, Wissenschaftler am Fraunhofer IKTS. "Die Umsetzung von Biogas zu Biowachsen stellt dabei eine aussichtsreiche Zukunftsoption für bestehende Anlagen dar", führt Reichelt fort.

Biogas besteht aus Methan und Kohlenstoffdioxid. Kohlenstoffdioxid ist bislang ein nicht nutzbares Abfallprodukt. Doch das kann man ändern, indem das im Biogas enthaltene Kohlenstoffdioxid zur Synthese von Wachsen genutzt wird. Zunächst wird Synthesegas erzeugt. Das geschieht – katalytisch unterstützt und bei sehr hohen Temperaturen – in einem Biogasreformer. Anschließend wird daraus über eine Fischer-Tropsch-Synthese das hochwertige Wachs synthetisiert – und das in Bioqualität. "Die Entwicklung entsprechender Katalysatoren, die vor allem effizient und langzeitstabil sind, ist dabei eine besonders große Herausforderung, der wir in unseren Arbeiten nachgehen werden", so Prof. Dr. Sven Kureti von der TU Bergakademie Freiberg.

Nutzung von Biowachsen in Kosmetikprodukten und als Schmierstoff

Diese Wachse sind aufgrund ihrer Reinheit insbesondere für die Kosmetikindustrie geeignet. Die meisten handelsüblichen Cremes basieren auf Erdölderivaten, die in einigen Fällen Unverträglichkeiten auslösen können. Biowachse hingegen sind weitaus verträglicher, da sie keine Verunreinigungen enthalten. Daher eröffnen Biowachse vor allem in der Naturkosmetikbranche lukrative Anwendungsmöglichkeiten.

Darüber hinaus sind Biowachse auch als Schmierstoffe einsetzbar. Die Reinheit der Wachse garantiert stets eine definierte Produktzusammensetzung und somit verlässliche Eigenschaften, die mit erdölbasierten Schmierstoffen nicht vollumfänglich erreichbar sind. Und Produktqualität ist ein wichtiges Kaufkriterium. Zudem bietet auch in dieser Branche ein Biosiegel einen deutlichen Wettbewerbsvorteil. 

Praxistest des Biowachsverfahrens und Prüfung der Wirtschaftlichkeit

Im Rahmen des dreijährigen SAB-Projekts, das aus EFRE-Mitteln gefördert wird, soll dieser aussichtsreiche Verfahrensansatz nun umfassender betrachtet werden. Im Fokus stehen insbesondere der Aufbau und der Betrieb einer Demonstrationsanlage zur Wachsherstellung an einer Biogasanlage. Auf Basis der erhaltenen Prozessdaten kann so abschließend die Wirtschaftlichkeit des Konzepts bewertet werden.

Flasche und Schale mit "Diesel" und "Wachs"In dem sächsischen Verbundvorhaben arbeiten verschiedene Unternehmen, Universitäten und Forschungseinrichtungen zusammen. So befasst sich die DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH mit der Entwicklung des Reformers. Dieser bildet zusammen mit dem am Fraunhofer IKTS entwickelten Fischer-Tropsch-Reaktor, für den die Professur für Reaktionstechnik am Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen der TU Bergakademie Freiberg neue Katalysatoren entwickelt, die Grundlage der Gesamtanlage. Diese Anlage wird von der Advanced Machinery & Technology Chemnitz GmbH geplant und aufgebaut. Die Firma Ökotec Anlagenbau GmbH, an deren Biogasanlage die Demonstration des Prozesses erfolgen soll, stellt dabei ihr Know-how im Bereich Biogas zur Verfügung und wird die Anlage betreiben. Die Sunfire GmbH übernimmt die wirtschaftliche Bewertung des Gesamtkonzepts. 

"Mit dem erfolgreichen Projektabschluss können wir eine Technologie anbieten, bei dem unsere Kunden erstmals eine Wahl haben zwischen Energieerzeugung und Herstellung von nachhaltigen Produkten. Für die Biogasbranche werden damit ganz neue Perspektiven aufgezeigt. Für unsere Firma bedeutet diese Innovation nicht nur eine Portfolioerweiterung mit Alleinstellungsmerkmal, sondern eine deutliche Stärkung unseres Unternehmens", resümiert begeistert Gerhard Wilhelm, Geschäftsführer der Firma Ökotec Anlagenbau GmbH.

(Ergänzte Meldung des Fraunhofer IKTS vom 23. Mai 2017)

Ansprechpartner: 
Prof. Dr. Sven Kureti, Tel. +49 3731 39-4551, Sven.Kureti@iec.tu-freiberg.de