Energie,  Ökologie

Strom aus Kartoffelsalat

Wie aus Essensresten der Mensa Energie wird

Mittagszeit. Der Magen rebelliert. Nach der Vorlesung besucht Stefan, wie viele andere Studierende, die heiligen Hallen der Essensausgaben der Poppelsdorfer Mensa. Im Eifer des Gefechts – der vom Hunger getriebene Überlebenskampf ums Essen ist unerbittlich – trifft Stefan eine eher unglückliche Entscheidung und greift zum Kartoffelsalat. Unglücklich, weil die Temperaturen dieses Sommers das Wachstum von Mikroorganismen in leicht verderblichen Lebensmitteln, wozu Kartoffelsalat nun mal zählt, unterstützen.

Tobias Landwehr und Kathrin Schlüßler

Kurz: Der Kartoffelsalat war sauer. Stefan alsdann auch. Worst case – Hunger nicht gestillt und Essen für die Tonne gekauft. Gut, dass ihm keiner in den Weg kam, sonst hätten Sie von dem Fall in den Tagesmedien gehört. Als Stefan den Übeltäter, immer noch hungrig vor sich hin grummelnd, in die Tonne kratzen will, hält ihn eine äußerst freundliche Küchenfrau – sie sind den Umgang mit missmutigen Studierenden gewohnt – davon ab: „Schmeißen Sie den bitte nicht in die Tonne; der kommt gesondert. Da machen wir Biogas draus.“

Vom Kartoffelsalat zum Energieträger

Was passiert nun also mit dem verdorbenen Kartoffelsalat? Dazu müssen wir weiter ausholen: Die meisten verdorbenen Lebensmittel landen in der grünen Tonne. Laut VO 852/2004 über Lebensmittelhygiene gilt es dabei vier Punkte einzuhalten, die v. a. die hygienische Lagerung und umweltfreundliche Entsorgung betreffen. Lebensmittel dürfen dabei weder direkt noch indirekt kontaminiert werden. Klingt umständlich? Ist es auch. Vor allem die Sache mit der Hygiene dürfte sich bei diesen Temperaturen eher schwierig gestalten. Und die Tatsache bleibt: Essensreste schmeißen wir immer noch einfach weg.

Laut der Studie „Ermittlung der weggeworfenen Lebensmittel […] in Deutschland“ der Universität Stuttgart aus dem Jahr 2012 werfen wir rund 11 Mio Tonnen (t) Essen weg. Einen Großteil davon (61 %) privat. Aber gleich danach kommen mit 17 % (1,9 Mio t) Großverbraucher wie Kantinen, Gaststätten oder Krankenhäuser. Heruntergerechnet werfen Kantinen in Deutschland pro Jahr demnach zwischen 147.000 und 402.000 t Lebensmittel in den Müll. Das entspricht rund 10 Mio vollgepackten Einkaufswagen. Berechnen wir pro Kubikmeter 60 Euro Entsorgungskosten, ist der finanzielle Aspekt, neben den ethischen und umweltrelevanten Bedenken, ebenfalls erheblich: Über 24 Mio Euro (bei m³=1 t und 402.000 t Abfall).

Also zahlt Stefan für den ollen Kartoffelsalat und auch noch für dessen Entsorgung?! Frechheit! Schweinesystem! Ruhig, Stefan, warte den Rest der Geschichte ab.
Einige Großverbraucher wie die neue Mensa in Poppelsdorf sind da moderner. Sie schließen die Lücke bei den ungenutzt weggeworfenen Essensresten mit einer Nassmüll­entsorgungsanlage. Hier gibt es verschiedene Ausführungen. Entweder ganz einfach als Tank, der über die Abfalltonnen aus den Küchen per Hand gefüllt wird. Oder mit vollautomatischen Rohrleitungssystemen, die mit Vakuum saugen oder mit Druck die Lebensmittelreste direkt in den Tank befördern. Am Ende bleibt eine Masse, die die Betriebe als Energieträger zurück in den Kreislauf geben können, anstatt sie wegwerfen zu müssen.

Vom Energieträger zur Kraft/Energie

Bestimmte Dienstleistungsunternehmen haben sich auf Vertrieb und Transport bei der Lebensmittelverwertung spezialisiert. Sie schließen Verträge mit den Großverbrauchern über die regelmäßige Abholung bestimmter Mengen der Energiemasse und stellen diese dann bspw. Energielandwirten zur Verfügung.
Lebensmittel, das können sich sicher alle vorstellen, „vergammeln“ mit der Zeit – bei unserem Kartoffelsalat ging das deutlich schneller als Stefan annahm. Diesen Prozess der Gärung, können wir uns mittlerweile mit Hilfe von Biogasanlagen zu Nutze machen; also in Energie umwandeln.

Dabei setzen Mikroorganismen unter anaeroben Bedingungen (Abwesenheit von Sauerstoff) Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette in mehreren Stufen zu Methan, Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser um. Während der Hydrolyse werden Makromoleküle (z. B. die Stärke aus den Kartoffeln in unserem Kartoffelsalat) in ihre Bestandteile (Zucker) zersetzt. In der aciden Phase versauert das Substrat; es entstehen v. a. Ammoniak, CO2, Essigsäure und Wasserstoff. In Stufe drei bestimmen v. a. acetogene Mikroorganismen das Geschehen, d. h. solche, die Essigsäure (Acetat) bilden. In Phase vier (= Methanogenese) übernehmen dann urtümliche Archeen und bilden aus den vorhandenen Zwischenprodukten Methan. Diese Stufen lassen sich nicht strikt voneinander trennen und laufen häufig parallel ab, wobei jedoch jede Phase durch bestimmte Bedingungen (pH, Temperatur, Substratart und -menge) ihr Optimum erreicht.

Der Energiegewinn aus der anaeroben Gärung ist deutlich geringer als bei einem aeroben (Anwesenheit von Sauerstoff) Abbau, sodass der Eintrag an Biomasse in die Biogasanlage hoch sein muss. Die Zufuhr passiert in den meisten Fällen kontinuierlich; es gibt jedoch auch batch-Fermenter, die, einmal angesetzt, bis zum Ende der Gärprozesse nicht nachgefüllt werden.

Das so entstandene Biogas kann dann in einem Blockheizkraftwerk verbrannt werden. So entstehen Elektrizität und Wärme. Oft geschieht das direkt vor Ort. Kombinierte dezentrale Elektrizitäts- und Wärmenetze sind in der Lage, Haushalte in der Nähe mit Energie zu versorgen. Dadurch steigt der Wirkungsgrad enorm. Auch die Abwärme aus dem Gärprozess (Der Fermenter benötigt eine Temperatur von 30 bis 35 °C.) kann einen Anteil zur Wirtschaftlichkeit einer Biogasanlage beitragen, wenn sie effektiv genutzt wird (Gebäudeheizung, Getreidetrocknung). Alternativ speisen die Energielandwirte das Biogas ins Gasnetz ein. Da Biogas laut Bundesnetzagentur mit fossilem Erdgas kompatibel ist, können die vorhandenen Leitungen und Speicher genutzt werden, ohne dass eine neue Infrastruktur benötigt würde.
2013 erzeugten über 7.500 Biogasanlagen 27 Mio Megawattstunden (MWh) Strom und konnten so 4,3 % des deutschen Bedarfs abdecken. Dazu kamen noch über 13 Mio MWh Wärme, was 0,9 % des deutschen Wärmebedarfs entsprach.

Zurück zum hungrigen Protagonisten unserer Geschichte. Mit diesem Wissen ist das Kartoffelsalat-Malheur für Stefan nun deutlich besser verdaulich. Sein Hunger war nicht umsonst und sein Mittagsessen wurde dem ressourcenschonenden Verwertungskreislauf wieder zugeführt.
Doch trotz solcher ausgeklügelten Systeme für die Verwertung von Essens- und Küchenabfällen, die auch noch ein deutliches Ausbau-Potential haben, sollten Konzepte zur Vermeidung von Müll nicht unter den Tisch fallen. Der Schluss, dass man mit Weggeworfenem etwas Gutes tut, ist eben nur bedingt richtig. Wir erinnern an die enormen Kosten, die dadurch entstehen. Weniger verschwenden ist nach wie vor die Devise. Zum Beispiel können Hungrige die Menge selbst bestimmen – gut, manchmal sind die Augen größer als der Magen, aber man kennt sich ja doch besser, als die essensverteilende Person. Hier wird dann nach Gewicht für die selbstgewählte Portion bezahlt, was Abfälle deutlich reduziert.