Die meisten Pelletanlagen sind klein und verfügen über eine durchschnittliche Jahreskapazität von rund 9.000 Tonnen. Nach dem Pelletmangel im Jahr 2013, als nur rund 29.000 Tonnen produziert wurden, verzeichnete der Sektor ein exponentielles Wachstum und erreichte 2016 88.000 Tonnen. Bis 2021 dürfte die Produktion voraussichtlich mindestens 290.000 Tonnen erreichen.

Chile gewinnt 23 Prozent seiner Primärenergie aus Biomasse. Dazu gehört auch Brennholz, ein Brennstoff, der häufig zum Heizen von Privathaushalten verwendet wird, aber auch mit lokaler Luftverschmutzung in Verbindung gebracht wird. In den letzten Jahren haben neue Technologien und sauberere und effizientere Biomassebrennstoffe wie Pellets rasante Fortschritte gemacht. Dr. Laura Azocar, Forscherin an der Universität La Frontera, gibt Einblicke in den Kontext und den aktuellen Stand der Märkte und Technologien im Zusammenhang mit der Pelletproduktion in Chile.

Laut Dr. Azocar ist die Nutzung von Brennholz als primäre Energiequelle eine Besonderheit Chiles. Dies hängt mit den chilenischen Traditionen und der Kultur zusammen, aber auch mit der großen Waldbiomasse, den hohen Kosten fossiler Brennstoffe und den kalten und regnerischen Wintern in der zentral-südlichen Zone.

Ein Waldland

Um diese Aussage in einen Kontext zu setzen, sei erwähnt, dass Chile derzeit über 17,5 Millionen Hektar (ha) Wald verfügt: 82 Prozent Naturwald, 17 Prozent Plantagen (hauptsächlich Kiefern und Eukalyptus) und 1 Prozent Mischwald.

Dies hat dazu geführt, dass das Land trotz seines rasanten Wachstums – mit einem Pro-Kopf-Einkommen von 21.000 US-Dollar pro Jahr und einer Lebenserwartung von 80 Jahren – hinsichtlich der Heizsysteme für Privathaushalte noch immer unterentwickelt ist.

Tatsächlich stammen 81 Prozent der gesamten zum Heizen verbrauchten Energie aus Brennholz. Das bedeutet, dass derzeit rund 1,7 Millionen Haushalte in Chile diesen Brennstoff verwenden, was einem jährlichen Gesamtverbrauch von über 11,7 Millionen m³ Holz entspricht.

Effizientere Alternativen

Der hohe Brennholzverbrauch hängt auch mit der Luftverschmutzung in Chile zusammen. 56 Prozent der Bevölkerung, also knapp 10 Millionen Menschen, sind jährlich einer Feinstaubkonzentration von 20 mg pro m³ unter 2,5 pm (PM2,5) ausgesetzt.

Etwa die Hälfte dieser PM2,5-Emissionen ist auf die Verbrennung von Brennholz zurückzuführen. Dies ist auf verschiedene Faktoren zurückzuführen, wie etwa schlecht getrocknetes Holz, geringe Effizienz der Öfen und schlechte Isolierung der Häuser. Obwohl die Verbrennung von Brennholz als CO2-neutral gilt, führt die geringe Effizienz der Öfen zu CO2-Emissionen, die denen von Kerosin- und Flüssiggasöfen entsprechen.

In den letzten Jahren hat das gestiegene Bildungsniveau in Chile zu einer stärkeren Gesellschaft geführt, die begonnen hat, Forderungen im Zusammenhang mit der Bewahrung des Naturerbes und dem Schutz der Umwelt zu äußern.

Darüber hinaus ermöglichte eine exponentielle Entwicklung der Forschung und die Ausbildung von qualifiziertem Humankapital dem Land, diese Herausforderungen durch die Suche nach neuen Technologien und Brennstoffen zu bewältigen, die den bestehenden Bedarf an Heizenergie decken. Eine dieser Alternativen ist die Pelletproduktion.

Herdschalter aus

Das Interesse an der Verwendung von Pellets in Chile begann um 2009, als mit dem Import von Pelletöfen und -kesseln aus Europa begonnen wurde. Die hohen Importkosten stellten jedoch eine Herausforderung dar, und die Akzeptanz verlief schleppend.

Um die Nutzung dieser Geräte zu popularisieren, startete das Umweltministerium 2012 ein Programm zum Austausch von Öfen und Heizkesseln im privaten und industriellen Bereich. Dank dieses Austauschprogramms wurden im Jahr 2012 über 4.000 Geräte installiert. Diese Zahl hat sich seitdem durch die Einbeziehung einiger lokaler Gerätehersteller verdreifacht.

Die Hälfte dieser Öfen und Kessel findet sich im Wohnbereich, 28 Prozent in öffentlichen Einrichtungen und rund 22 Prozent im Industriebereich.

Nicht nur Holzpellets

Pellets werden in Chile hauptsächlich aus Monterey-Kiefern (Pinus radiata) hergestellt, einer weit verbreiteten Plantagenart. Im Jahr 2017 gab es 32 Pelletanlagen unterschiedlicher Größe in Zentral- und Südchile.

Die meisten Pelletanlagen sind klein und haben eine durchschnittliche Jahreskapazität von rund 9.000 Tonnen. Nach dem Pelletmangel im Jahr 2013, als nur rund 29.000 Tonnen produziert wurden, verzeichnete der Sektor ein exponentielles Wachstum und erreichte 2016 88.000 Tonnen. Bis 2020 dürfte die Produktion auf mindestens 190.000 Tonnen steigen, so Dr. Azocar.

Trotz des Überflusses an Waldbiomasse hat diese neue „nachhaltige“ chilenische Gesellschaft das Interesse von Unternehmern und Forschern an der Suche nach alternativen Rohstoffen für die Produktion von verdichteten Biomassebrennstoffen geweckt. Zahlreiche nationale Forschungszentren und Universitäten forschen in diesem Bereich.

An der Universität La Frontera hat das Zentrum für Abfall- und Bioenergiemanagement, das zum wissenschaftlichen Kern BIOREN gehört und der Fakultät für Chemieingenieurwesen zugeordnet ist, eine Screening-Methode zur Identifizierung lokaler Biomassequellen mit Energiepotenzial entwickelt.

Haselnussschalen und Weizenstroh

Die Studie ergab, dass Haselnussschalen die Biomasse mit den besten Verbrennungseigenschaften sind. Weizenstroh zeichnete sich zudem durch seine hohe Verfügbarkeit und die geringen Umweltauswirkungen der üblichen Stroh- und Stoppelverbrennung aus. Weizen ist in Chile eine wichtige Nutzpflanze. Er wird auf rund 286.000 Hektar angebaut und liefert jährlich etwa 1,8 Millionen Tonnen Stroh.

Obwohl Haselnussschalen direkt verbrannt werden könnten, konzentriert sich die Forschung auf ihre Nutzung zur Pelletproduktion. Der Grund dafür liegt in der Herausforderung, feste Biomassebrennstoffe zu erzeugen, die den lokalen Gegebenheiten gerecht werden. Dort hat die Politik den Ersatz von Holzöfen durch Pelletöfen vorangetrieben, um der lokalen Luftverschmutzung entgegenzuwirken.

Die Ergebnisse sind ermutigend. Vorläufige Erkenntnisse lassen darauf schließen, dass diese Pellets die für Pellets holzartigen Ursprungs festgelegten Parameter gemäß ISO 17225-1 (2014) erfüllen.

Im Fall von Weizenstroh wurden Torrefizierungstests durchgeführt, um einige Eigenschaften dieser Biomasse zu verbessern, wie beispielsweise unregelmäßige Größe, geringe Schüttdichte und niedriger Heizwert.

Die Torrefizierung, ein thermischer Prozess bei moderaten Temperaturen in inerter Umgebung, wurde speziell für diese landwirtschaftlichen Rückstände optimiert. Erste Ergebnisse deuten auf eine deutliche Steigerung der gespeicherten Energie und des Heizwerts bei moderaten Betriebsbedingungen unter 150 °C hin.

Das im Pilotmaßstab mit dieser torrefizierten Biomasse hergestellte sogenannte schwarze Pellet wurde gemäß der europäischen Norm ISO 17225-1 (2014) charakterisiert. Die Ergebnisse waren vielversprechend: Dank der Torrefizierungsvorbehandlung konnte die Rohdichte von 469 kg pro m³ auf 568 kg pro m³ erhöht werden.

Die ausstehenden Herausforderungen zielen darauf ab, Technologien zu finden, mit denen sich der Gehalt an Mikroelementen in getorrefizierten Weizenstrohpellets reduzieren lässt, um ein Produkt zu erhalten, das auf den nationalen Markt gelangen kann und so zur Bekämpfung der Umweltprobleme des Landes beiträgt.