Methan managen – Vom Bitcoin-Mining zum nachhaltigen Flugkraftstoff

Methan von einer Klimabombe zu einer Ressource

Methan (CH₄), die Hauptkomponente von Erdgas, ist ein Treibhausgas (THG) 28‑mal wirksamer als CO2. Daher können Methanemissionen die globale Erwärmung kurzfristig beschleunigen. Die einzige „gute Nachricht“ ist, dass es 12 Jahre in der Atmosphäre bleibt, im Gegensatz zu Jahrhunderten für CO2.

Aber selbst wenn es schließlich in der oberen Atmosphäre zerstört wird, verursacht es weiterhin einen Treibhauseffekt, indem es sich in CO2 umwandelt.

Methanemissionen sind daher ebenso, wenn nicht sogar wichtiger als CO2-Emissionen im Hinblick auf das Klima und gehören zu den bedeutendsten Treibhausgasen.

Quelle: EPA

Methan entsteht aus vielen Quellen, von denen zahlreiche direkt mit menschlichen Aktivitäten verbunden sind.

Die erste ist fossiler Brennstoff, wobei Lecks von Erdgas die Hauptquelle darstellen, aber auch Lecks aus Kohlebergwerken und Ölvorkommen.

Eine weitere Quelle ist die Landwirtschaft, die entsteht, wenn organisches Material ohne Sauerstoff fermentiert. Dies geschieht hauptsächlich im Verdauungssystem von Wiederkäuern wie Rindern, Schafen und Ziegen (enterische Fermentation). Es kann jedoch auch in überfluteten Reisfeldern und jedem Haufen organischen Materials mit schlechter Belüftung vorkommen.

Schließlich sind Deponien eine weitere bedeutende Quelle, die voller vergrabenem organischem Material sind, das zu Methan zersetzt. Abwasseranlagen sind eine ähnliche Quelle organischen Materials, das bei Nichtintervention Biogas erzeugen würde.

Quelle: EPA

Methan könnte ein noch größeres Problem darstellen wegen des sogenannten „Feuer‑Eises“, einer Form von fest gefrorenem Methan (Methanhydrate), das im tiefen Ozean vorkommt, sowie Methanlagerstätten, die im arktischen Eis eingeschlossen sind.

Die Klimaerwärmung könnte diese natürlichen Methanvorräte destabilisieren, was zu mehr Emissionen, weiterer Erwärmung und erneutem Destabilisieren führt – ein katastrophaler Rückkopplungskreislauf. Wir haben dieses Thema ausführlicher in „Methan zu managen könnte entscheidend sein, um Klimaziele zu erreichen – Woher es kommt und was dagegen unternommen wird?“ diskutiert.

Doch das sollte nicht alles nur Untergangsstimmung sein. Methan ist ein wertvoller Energierohstoff und eine kraftvolle Quelle organischen Materials, das industriell genutzt werden kann.

Eine kürzlich entdeckte Methode könnte sogar helfen, Methan aus Deponien in nachhaltigen Flugkraftstoff umzuwandeln.

Aus Müll zu Flugkraftstoff

Ein zentrales Problem bei der Nutzung von Biogas ist, dass es eine der beiden Optionen erfordert:

1. Ein umfangreiches Pipeline‑Netz aufzubauen, um es zu Industrie‑ und Stadtzentren zu transportieren, um fossiles Erdgas zu ersetzen.
2. Eine Möglichkeit zu finden, es vor Ort zu nutzen.

Diese Einschränkung besteht, weil Biogas sehr flüchtig ist und in dieser Form nicht leicht über lange Strecken transportiert werden kann. Es handelt sich um ein sehr anderes Kohlenwasserstoff mit längeren Ketten (wie Öl), das in einer dichteren flüssigen Form leicht transportierbar ist.

Parallel dazu sind einige Wirtschaftssektoren schwer zu dekarbonisieren, wie die Luftfahrt, die nach wie vor zu 100 % auf flüssige Kohlenwasserstoffe angewiesen ist, um einen ausreichend dichten Treibstoff für den Flug bereitzustellen.

Daher wäre es sinnvoll, Biogas aus Deponien und Abwasseranlagen zu sammeln und in wertvollen Flugkraftstoff umzuwandeln.

Wir haben Biogas und seine aktuelle Nutzung ausführlich in unserem Artikel „Kohlenstoffneutrales Biogas – Top 5 Biomethan‑Aktien “ diskutiert.

Plasma zur Herstellung von Flugkraftstoff

Forscher der University of Sydney, Australien, und der Xi’an Jiaotong University in China haben einen Weg entdeckt, ein Verfahren zur Nutzung von Methan zu verbessern, das atmosphärisches nicht‑thermisches Plasma (NTP) genannt wird. Ein großer Vorteil dieses Verfahrens ist, dass es CO2 und Methan aufnehmen und bei Raumtemperatur in nützliche Kohlenwasserstoffe umwandeln kann, wodurch der Kapitalbedarf und die Komplexität des Projekts drastisch sinken.

Das Problem bei NTP ist, dass es nur sehr einfache Kohlenwasserstoffverbindungen wie Ameisensäure (HCOOH), Ethanol (CH3CH2OH), Isopropanol (CH3CHOHCH3) und Essigsäure (CH3COOH) erzeugen kann.

In einer wissenschaftlichen Veröffentlichung mit dem Titel „Long‑Chain Hydrocarbons from Nonthermal Plasma‑Driven Biogas Upcycling“, veröffentlicht im Journal of the American Chemical Society, kündigten die Forscher an, dass sie mit der NTP‑Methode komplexere Kohlenwasserstoffe erzeugen konnten.

Quelle: JACS

Sie entdeckten, dass bei Anwendung von NTP auf ein Gasgemisch, das reich an Methan und arm an CO2 ist, das Endergebnis deutlich mehr komplexe Kohlenwasserstoffe enthält. Es erzeugt zudem gasförmige Produkte, hauptsächlich Synthesegas (H2 und CO), sowie flüssige Alkohole und Säuren.

Synthesegas ist der primäre Rohstoff für fast die gesamte petrochemische Industrie. Sauerstoffhaltige Produkte, wie Alkohole und Carbonsäuren, können ebenfalls in gesättigte langkettige Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden.

Quelle: JACS

Somit kann der Großteil des Methans (Biogas) aus Deponien in petrochemische Rohstoffe und flüssige langkettige Kohlenwasserstoffe umgewandelt werden, die zur Herstellung von Flugkraftstoff verwendet werden.

Effizienter und grüner Prozess

Das Sahnehäubchen ist, dass die Forscher durch Kontrolle der Methankonzentration die Zusammensetzung des Endprodukts steuern konnten.

Der Prozess kann also weiter optimiert werden, um genau den Kohlenwasserstoff zu erzeugen, den wir benötigen, um kohlenstoffneutralen Flugkraftstoff aus Methanemissionen zu produzieren.

Da NTP ein Plasma unter atmosphärischen Bedingungen erzeugt, benötigt es weder Wärme noch Druck. Das reduziert den Energiebedarf drastisch, sodass der Prozess vollständig mit erneuerbaren Energiequellen betrieben werden könnte.

Das Ende der Methanverschwendung

Diese neue Nutzung von Plasma, um Methan in Flugkraftstoff umzuwandeln, ist eine von vielen Innovationen, die darauf abzielen, bisher verschwendetes Methan zu nutzen.

Ein weiteres Beispiel für solche Innovation ist die Nutzung von Abfallmethan zum Bitcoin‑Mining. Dies ist besonders relevant für Methan aus Quellen wie abgelegenen Ölbohrungen oder Kohlebergwerken. Diese Art von Methan wird meist abgefackelt, seine Energie geht verloren und ein großer Teil des Methans gelangt unverbrannt in die Atmosphäre.

Das zeigt, dass kurzfristige Kritik an Innovationen, etwa der Energieverbrauch von Bitcoin und Kryptowährungen oder die Unmöglichkeit, Flugkraftstoff „grün“ zu machen, oft kurzsichtig ist und die Möglichkeit von Synergien zwischen neuen Technologien nicht berücksichtigt.

Unternehmen zur Methannutzung

1. Greenlane Renewables Inc. (GRN.TO)

Greenlane ist auf die Aufwertung von Biogas spezialisiert, also den Prozess, Biogaserzeugung zu bestehenden Anlagen wie Klärwerken oder Deponien hinzuzufügen. Mit 140 weltweit eingesetzten Systemen ist das Unternehmen Branchenführer Nr. 1.

Quelle: Greenlane

Greenlane liegt seiner Konkurrenz deutlich voraus, gemessen am Gesamtvolumen des mit seiner Technik erzeugten Biogases, sogar vor Industriegrößen wie Air Liquide. Außerdem ist zu beachten, dass abgesehen von Air Liquide und Wartsila (bei denen Biogas nur einen kleinen Teil der Gesamtaktivität ausmacht) die größten Konkurrenten von Greenlane wie Prodeval, DMT oder Bright Biomethane nicht börsennotiert sind.

Quelle: Greenlane

Das Unternehmen bietet drei verschiedene Technologien zur Biogaserzeugung an (Membranen, Wasserwäsche und PSA‑Pressure‑Swing‑Adsorption), die je nach lokalen Bedingungen und Ausgangsmaterial am besten geeignet sind. Damit können Verunreinigungen wie Stickstoff, CO2, Sauerstoff oder potenziell toxische Stoffe aus dem Gas entfernt werden.

Im September 2023 brachte Greenlane eine neue Produktlinie mit schlüsselfertigen Designs für jeden Biogassektor (Zuckerrohrreste, Deponien, Gülle usw.) auf den Markt.

Es ist der einzige Anbieter, der alle drei Lösungen anbieten kann, was es zu einer guten Wahl für Kunden macht, die die bestmögliche Technologie für ihre individuellen Gegebenheiten einsetzen möchten.

Quelle: Greenlane

Ein wichtiger Wachstumsmarkt für das Unternehmen wird Brasilien (ein globaler Agrarmacht) sein, wo kürzlich ein Vertrag zur Einrichtung einer industriellen Produktionskapazität unterzeichnet wurde.

Der Vertrag wurde mit ZEG Biogás geschlossen, zu 50 % im Besitz von VIBRA, ehemals die Kraftstoffvertriebseinheit von Petrobras, dem staatlichen Ölunternehmen. Ziel ist es, in fünf Jahren an über 75 Standorten Produktion aufzubauen.

Da Greenlane kein Biogasproduzent, sondern ein Verkäufer der Maschinen zur Biogaserzeugung ist, sollte das Unternehmen als ein „Pick‑und‑Shovel“-Aktie betrachtet werden, deren Kurs das weltweite Tempo der Biogas‑Adoption widerspiegelt. Und es ist die größte börsennotierte Aktie in dieser Kategorie.

Als Unternehmen, das sich auf ingenieurtechnische Lösungen zur Sammlung von Biogas spezialisiert hat, sollte Greenlane stark von ständigen Verbesserungen bei der Monetarisierung und Nutzung dieser Ressource profitieren. Es kann Biogas nicht nur aus Deponien, sondern auch aus großen landwirtschaftlichen Betrieben gewinnen, wodurch es 2 der 3 wichtigsten Methanemissionsquellen abdeckt und nutzbar macht.

2. Biokraft International AB (BIOGAS.ST)

BioKraft verkauft und produziert Biogas in Schweden (230 GWh Biogas und BioLNG), Norwegen (155 GWh BioLNG) und Südkorea (60 GWh komprimiertes Biogas).

Im April 2023 beschloss das Unternehmen, in den deutschen Markt einzutreten, mit einer geplanten zukünftigen Erzeugung von 240 GWh in zwei Projekten, die bis 2025 fertiggestellt werden sollen.

Es hat insgesamt 875 GWh Biogas und 825 GWh BioLNG an neuen Projekten in der Pipeline, die für 2025‑2026 geplant sind.

Damit würde die aktuelle Produktionskapazität von 445 GWh bis 2026 auf 1.200 GWh erhöht. Das langfristige Ziel des Unternehmens ist es, bis 2030 insgesamt 3 TWh (3.000 GWh) zu erreichen. Fast alle neuen Projekte werden ihr Ausgangsmaterial aus Gülle und agrarbasierten Abfällen beziehen.

Quelle: Biokraft

Das Unternehmen hat in den letzten Quartalen aufgrund niedriger Verkaufspreise für Strom und Gas, insbesondere in Skandinavien, Verluste erlitten. Dies macht das Unternehmen teilweise zu einer Wette auf eine Erholung der europäischen Gaspreise.

Diese Methanversorgung könnte später weiter mit Plasma zur Herstellung von Flugkraftstoff oder Synthesegas genutzt werden, wodurch die Rentabilität dieser Aktivitäten verbessert würde.

Angesichts seiner aggressiven Wachstumsziele und der derzeitigen Unprofitabilität ist Biokraft die beste Wahl für Investoren, die bereit sind, ein Risiko einzugehen und darauf zu setzen, dass das Unternehmen sich dank des Vorstoßes in den deutschen Markt und möglicherweise einer Wendung des EU‑Gasmarktes insgesamt erholt.