H₂Wood – BlackForest – Biointelligente Wasserstoff-Erzeugung aus Holz und Altholz im Schwarzwald

Herausforderung und Ziel

Aufgrund seines hohen Waldanteils ist die Wirtschaft des Schwarzwald stark auf die Nutzung von Holz ausgerichtet. Dabei fallen bedeutende Mengen an Holzabfällen an, z. B. Restholz, Altholz und Produktionsabfälle, die derzeit teilweise kostenintensiv entsorgt werden müssen. Für eine nachhaltige und regionale Wertschöpfung will das Projekt »H₂Wood – BlackForest« diese Holzabfälle als lokale Ressource zur Herstellung von Biowasserstoff und biobasierten Produkten erschließen.

Lösungsansatz

Als Grundlage für die Umsetzung einer holzbasierten Kreislaufwirtschaft in der Region werden Aspekte und Potenziale einer wasserstoffbasierten Nachhaltigkeit im Schwarzwald sowie Szenarien für eine beschleunigte Reduzierung von CO₂‑Emissionen untersucht. Die durch Fraunhofer IPA und Universitäts Institut IFF durchgeführten Analysen richten sich an das holzverarbeitende Gewerbe, an Mobilitätsdienstleister, Technologieunternehmen sowie an Energieversorger, die Kommunen und die Land-/Stadtkreise und werden in einer Wasserstoff‑Roadmap für die Region Schwarzwald zusammengefasst.

Für die verfahrenstechnische Realisierung wird ein Anlagenkonzept zur Gewinnung von Biowasserstoff aus Holzabfällen mittels biotechnologischer Prozesse als Alternative zu thermochemischen Verfahren analysiert und bewertet. Der erste Schritt hierbei ist die Vorbehandlung des Alt- und Restholzes, um chemische Bestandteile aus Klebstoffen oder Lacken zu entfernen, gefolgt von der Fraktionierung des Holzes und der Spaltung der hierbei gewonnenen Cellulose in Zucker. Für die Umwandlung der Holzzucker in Wasserstoff werden am Fraunhofer IGB zwei Fermentationsverfahren mit wasserstoffproduzierenden Mikroalgen und Bakterien untersucht und miteinander verknüpft.

Zur Demonstration der technischen Machbarkeit und Gewinnung erster Betriebsdaten werden die Prozessstufen anhand der am Fraunhofer IGB im Labormaßstab ermittelten Auslegungsdaten als semi-mobile Module aufgebaut und in einer automatisierten Anlage am Campus Schwarzwald integriert.

Auswirkung und Anwendungspotenziale

Durch die Verminderung von CO₂‑Emissionen unterstützt das Vorhaben die Erreichung der Klimaschutzziele. Zum einen ersetzt der regenerativ hergestellte Energieträger Biowasserstoff bisherige fossile Energieträger, etwa in den Sektoren Mobilität und Industrie. Zum anderen verknüpft der biotechnologische Ansatz die energetische Verwertung der Holzabfälle mit einer stofflichen Nutzung, indem das bei der biotechnologischen Umwandlung aus dem Holz freigesetzte CO₂ in Form von kohlenstoffbasierten Koppelprodukten gebunden wird. Damit leistet die kombinierte stoffliche Verwertung von Altholz und Holz-Produktionsabfällen auch einen Beitrag zur Etablierung einer auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Kreislaufwirtschaft mit biobasierten Produkten für die Lebensmittel- und Futtermittelindustrie sowie die Chemie.