Kohlenstoffmaterialien

Karbonisierungsprozesse können unterschiedlichste Biomassen zu Kohlenstoffmaterialien umwandeln: Bei trockenen Biomassen durch die sogenannte langsame Pyrolyse, bei nassen Substraten durch hydrothermale Karbonisierung. Mögliche Anwendungen der Produkte sind

• Aktivkohlen zur Reinigung von Luft/Gas oder (Ab-)Wasser,
• Speichermedien für Wasserstoff,
• Elektrodenmaterialien für Batterien und Brennstoffzellen, Superkondensatoren und in Adsorptionskolonnen zur Trennung von Methan und CO2.

Auch hier zeigt sich die enge Verbindung zu Biogasanlagen, denn aus Gärresten sind Materialien herstellbar, die ihrerseits Biogas durch Abtrennung von Kohlendioxid aufwerten (Presse: Filter aus Gärresten sorgt für hochwertiges Biogas).

Mit Biomasse als Ausgangsstoff entstehen Materialien, die besser sind als die auf dem Markt befindlichen. Der Grund ist die Integration von Stickstoff aus der Biomasse und die Ausbildung spezieller Strukturen, dem sogenannten „hard carbon“.

Superkondensatoren und Natrium-Batterien, die Elektroden aus „hard carbon“ erfordern, sind besonders interessant im Kontext der e-Mobilität (TEDx Stuttgart: Warum Kaffee auch für e-Auto gut ist). Eine ebenfalls zukunftsträchtige Anwendung sind mikrobielle Brennstoffzellen, die zusammen mit der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie sowie der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Julia Fritz-Steuber entwickelt werden. Hierbei werden organische Substanzen aus Schmutzwasser mit Hilfe von Bakterien aus der Biogasanlage abgebaut, wobei Strom erzeugt wird.

Um Phosphat als Struvit abzutrennen kann die hydrothermale Karbonisierung eingesetzt werden. Es gibt andere Verfahren zu Gewinnung von Struvit aus der flüssigen Phase. Das Hohenheimer Verfahren ist eines der wenigen, das aus Klärschlämmen oder der separierten festen Phase von Gärresten Phosphor bis zu 80 % als Struvit gewinnen kann (Presse: Neue Methode verwandelt Klärschlamm in unbedenklichen Dünger).