Christel beim Holzsägen (Foto: Blume)


Ein Überblick: Energie aus Holz und Pflanzenresten

Pflanzenreste bestehen aus organisch-chemischen Verbindungen und sind deshalb brennbar. Hierzu tragen vor allem Cellulose und der typische Holzstoff Lignin bei. Aber auch andere Inhaltsstoffe wie Fette und bestimmte Kohlenwasserstoffe, die Terpene, müssen genannt werden.

Beim Verbrennen von Pflanzenresten wird Wärme freigesetzt, die wir zum Heizen und Kochen oder zur Energieumwandlung nutzen können. Das ist nicht verwunderlich, denn die Biomasse ist ja gespeicherte Sonnenenergie. Bei jeder Art von Abbau der Biomasse wird diese Energie wieder frei, egal ob durch Veratmung, Vergärung oder durch Verbrennung.

Formal wird bei der Verbrennung zwar genauso viel Kohlenstoffdioxid freigesetzt wie gerade vorher durch die Pflanzen gebunden worden ist oder anschließend gebunden wird. Bedenkt man aber, dass der Wirkungsgrad schon aus technischen Gründen bei der üblichen Holzfeuerung mit 5 % sehr gering ist (die meiste Wärme geht bei einem Ofen im wahrsten Sinne durch den Schornstein oder beim Kochen über dem Lagerfeuer am Topf vorbei), so ist die Verfeuerung von Holz sicherlich nicht die große Alternative zum fossilen Rohstoff, der unter hohem technischen Aufwand verbrannt wird. In entsprechend technisch ausgefeilten Anlagen kann der Wirkungsgrad natürlich erhöht werden. Oftmals dient Holzfeuer aber nur zur "gemütlichen" Dekoration (wie Kamin- oder Lagerfeuer), vergleichbar mit Reklame- oder Repräsentationsbeleuchtung von Hochhäusern.

Hinzu kommt, dass die Verbrennung von Biomasse nicht so einfach wie die von Heizöl oder Erdgas verläuft. Zunächst muss man bei Pflanzenresten (vor allem bei nicht völlig trockenen) eine wesentlich höhere Aktivierungsenergie als bei fossilen Brennstoffen aufwenden. Dadurch wird das Holz zersetzt und es bilden sich brennbare Gase, das so genannte Holzgas, die sich teilweise im Kondensat niederschlagen. Dieses enthält Alkohole wie Methanol, Aldehyde, Carbonsäuren wie Essigsäure, Kohlenwasserstoffe (auch ungesättigte) und viele andere, niedermolekulare und zugleich gut brennbare organische Verbindungen, die z. T. giftig sind. Dazu gehören auch die Phenole. Darunter versteht man die Alkohole aromatischer Kohlenwasserstoffe.

Während des 2. Weltkriegs und in der Nachkriegszeit fuhren viele Kraftfahrzeuge mit einem außen angebrachten "Gasgenerator", in dem Holz erhitzt und destilliert wurde. Mit dem Holzgas wurden die Fahrzeuge angetrieben.

Der hohe Wassergehalt frischer Pflanzen verringert den Heizwert beträchtlich und sorgt für vermehrten Ausstoß von Schadstoffen, wie du von qualmenden Kartoffelfeuern weißt. Aus diesem Grunde darf man in Kamin und Ofen nur ein bis zwei Jahre abgelagertes, also getrocknetes Holz oder Pflanzenmaterial verwenden. Das verhindert auch das Feuchtwerden und "Durchschlagen" des Kamins.

Ein weiterer Nachteil: In Holz und anderen Pflanzenresten ist mehr Stickstoff gebunden als in Erdgas oder Erdöl. Damit ist von vornherein die Menge an Stickoxiden, die sich beim Verbrennungsvorgang bildet, höher. Dasselbe gilt für Schwefel. Bei Feuerung mit Pflanzenresten ist die Luftbelastung beträchtlich, weil die Abgasreinigung entfällt.

Das in Frühjahr und Herbst von Hobbygärtnern praktizierte Verbrennen von Pflanzenresten ist nicht unproblematisch, da der typische Rauch ("Qualm") giftige und teilweise krebserregende Holz- und Pflanzendestillate enthält. Viele Gemeinden haben deshalb das Verbrennen untersagt und sammeln Pflanzenreste ein, um sie (gegebenenfalls nach Zerkleinern im Schredder) zu kompostieren. Vor allem verhindern sie dadurch auch, dass so nebenbei auch Omas altes Sofa mit verbrannt wird.

Der Qualm von Pflanzen und frischem Holz enthält den Holzteer oder Pech. Mit Pechfackeln erleuchtete man die Wohnräume. Pech (vor allem von der Birke) diente auch zum Abdichten von Booten, als Farbe und auch zum Kleben. Steinwerkzeuge der Steinzeit wurden so in Holzfassungen befestigt.

Nach dem Erhitzen des Holzes bei fehlender oder unzureichender Luftzufuhr ("Verschwelen") bleibt die Holzkohle, die selbst ein wertvoller Sekundärenergieträger ist, zurück. (Du kennst den Holzmeiler, den der Köhler betrieb. Das Verfahren wird auch heute noch genutzt. Allerdings geschieht das in großen Retorten. Die bei der Herstellung von Holzkohle anfallenden, in Holzgas und Holzteer enthaltenen Chemikalien werden dabei im großen Umfang industriell genutzt.)

Die schönste Anwendung der Holzkohle ist bekanntlich die beim Grillen. Die Holzkohle selbst ist schwer entzündbar, deshalb bedient man sich Zündhilfen. Wenn man die Holzkohle zuvor mit Ethanol tränkt, brennt dieser zuerst, wobei die Kohle wie ein Docht wirkt, der bald selbst in Brand gerät. Aber Vorsicht beim Anzünden! Und nie Alkohol nachgießen! Explosionsgefahr!

Belässt man es nicht nur beim Verbrennen der Pflanzen, sondern isoliert man zuvor gewisse Stoffgruppen, so kann man mit diesen Sekundärstoffen Motoren antreiben, also zur Energieumwandlung nutzen. Solche Inhaltsstoffe sind Fette und fette öle sowie Harze und Terpene.

Das Verbrennen von Fetten (pflanzlicher oder tierischer Herkunft) ist problematisch. Beim Zersetzen von Fett in der Hitze bildet sich aus dem Fett ein zu Tränen reizender Schadstoff, das Acrolein, ein ungesättigter Aldehyd. Deshalb sind die auf Fettbasis beruhenden Talglichter oder Öllämpchen von Kerzen, die aus festem Paraffin hergestellt werden, verdrängt worden.

Aus den Samen von Raps gewinnt man ein fettes Öl, das - chemisch verändert - als Biodiesel verkauft wird.

Terpene sind Gemische von cyclischen Kohlenwasserstoffen. Man kann die Terpene direkt als Treibstoff einsetzen oder sie wie Erdöl zuvor cracken und so veredeln. Im Gespräch sind die Terpene aus Nadelhölzern und aus Pflanzen wie der Wolfsmilch (Euphorbia) und sogar dem Löwenzahn. Terpene sind leicht entzündlich und tragen dazu bei, dass z. B. Tannenholz besser (aber auch rascher) brennt als Buchenholz, oder trockene Stängel von Wolfsmilchgewächsen (Euphorbia) wie Fackeln brennen.

Du kennst einige Terpene als ätherisches Öl der Schalen von Citrusfrüchte. Jeder hat diese schon einmal in die Flamme einer Kerze gesprüht und zugesehen, wie die Dämpfe unter Rußentwicklung verpuffen. (Große Mengen dieser Stoffe werden aus den Schalen von Citrusfrüchten gewonnen, die bei der Gewinnung von Orangensaft, Dosenobst usw. anfallen.)

Der Name Terpentin beschreibt übrigens die flüssige Fraktion, die man beim Destillieren von Baumharz gewinnt und deshalb auch ein hervorragendes Lösemittel für Harz und Lacke ist.


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Letzte Überarbeitung: 23. Januar 2012, Dagmar Wiechoczek