„Die meisten Pelletwerke sind klein und haben eine durchschnittliche Jahreskapazität von etwa 9.000 Tonnen. Nach Problemen mit der Pelletknappheit im Jahr 2013, als nur etwa 29.000 Tonnen produziert wurden, verzeichnete der Sektor ein exponentielles Wachstum und erreichte 2016 88.000 Tonnen. Bis 2021 wird ein Wert von mindestens 290.000 Tonnen prognostiziert.

Chile bezieht 23 Prozent seiner Primärenergie aus Biomasse. Dazu gehört auch Brennholz, ein Brennstoff, der häufig zum Heizen von Haushalten verwendet wird, aber auch mit der örtlichen Luftverschmutzung verbunden ist. In den letzten Jahren machen neue Technologien und sauberere und effizientere Biomassebrennstoffe wie Pellets zügig Fortschritte. Dr. Laura Azocar, Forscherin an der Universität La Frontera, bietet 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 Primärenergiequelle eine Besonderheit Chiles. Dies hängt mit den chilenischen Traditionen und der chilenischen Kultur zusammen, außerdem mit der Fülle an Waldbiomasse, den hohen Kosten für fossile Brennstoffe und den kalten und regnerischen Wintern in der zentral-südlichen Zone.

Ein Waldland

Um diese Aussage zu kontextualisieren, sollte erwähnt werden, dass Chile derzeit über 17,5 Millionen Hektar (ha) Wald verfügt: 82 Prozent Naturwald, 17 Prozent Plantagen (hauptsächlich Kiefern und Eukalyptus) und 1 Prozent Mischproduktion.

Dies hat dazu geführt, dass das Land trotz des schnellen Wachstums mit einem aktuellen Pro-Kopf-Einkommen von 21.000 US-Dollar pro Jahr und einer Lebenserwartung von 80 Jahren in Bezug auf Hausheizungssysteme nach wie vor unterentwickelt ist.

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

Effizientere Alternativen

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

Ungefähr die Hälfte dieses PM2,5 wird auf die Verbrennung von Brennholz zurückgeführt. Dies ist auf eine Reihe von Faktoren zurückzuführen, wie z. B. schlecht getrocknetes Holz, niedrige Ofeneffizienz und schlechte Isolierung von Häusern. Obwohl davon ausgegangen wird, dass die Verbrennung von Brennholz neutral gegenüber Kohlendioxid (CO2) ist, führt die geringe Effizienz der Öfen zu CO2-Emissionen, die denen von Kerosin- und Flüssiggasöfen entsprechen.

In den letzten Jahren hat der Anstieg des Bildungsniveaus in Chile zu einer stärkeren Gesellschaft geführt, die begonnen hat, Forderungen im Zusammenhang mit der Erhaltung des Naturerbes und dem Schutz der Umwelt zu stellen.

Darüber hinaus hat eine exponentielle Entwicklung der Forschung und die Schaffung von fortschrittlichem Humankapital es dem Land ermöglicht, diesen Herausforderungen durch die Suche nach neuen Technologien und neuen Brennstoffen zu begegnen, die den bestehenden Bedarf an Hausheizung decken. Eine dieser Alternativen war die Herstellung von Pellets.

Herd ausschalten

Das Interesse an der Verwendung von Pellets in Chile wurde etwa im Jahr 2009 geweckt. Damals begann der Import von Pelletöfen und -kesseln aus Europa. Allerdings erwiesen sich die hohen Importkosten als Herausforderung und die Akzeptanz verlief langsam.

Um seine Verwendung bekannter zu machen, startete das Umweltministerium 2012 ein Programm zum Austausch von Öfen und Heizkesseln für den Wohn- und Industriesektor. Dank dieses Austauschprogramms wurden im Jahr 2012 über 4.000 Geräte installiert, eine Zahl, die sich seitdem verdreifacht hat Einbindung einiger lokaler Gerätehersteller.

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

Nicht nur Holzpellets

Pellets werden in Chile hauptsächlich aus Radiata-Kiefern (Pinus radiata) hergestellt, einer häufigen Plantagenart. Im Jahr 2017 gab es in den zentralen und südlichen Gebieten des Landes 32 Pelletanlagen unterschiedlicher Größe.

- Die meisten Pelletanlagen sind klein und haben eine durchschnittliche Jahreskapazität von rund 9.000 Tonnen. Nach Problemen mit der Pelletknappheit im Jahr 2013, als nur rund 29.000 Tonnen produziert wurden, verzeichnete der Sektor ein exponentielles Wachstum und erreichte 2016 88.000 Tonnen und wird bis 2020 voraussichtlich mindestens 190.000 Tonnen erreichen, sagte Dr. Azocar.

Trotz der Fülle an Waldbiomasse hat diese neue „nachhaltige“ chilenische Gesellschaft bei Unternehmern und Forschern Interesse an der Suche nach alternativen Rohstoffen für die Produktion verdichteter Biomassebrennstoffe geweckt. Es gibt zahlreiche nationale Forschungszentren und Universitäten, die Forschung in diesem Bereich entwickelt haben.

An der Universität von La Frontera hat das Zentrum für Abfall- und Bioenergiemanagement, das zum BIOREN Scientific Nucleus gehört und mit der Abteilung für Chemieingenieurwesen verbunden ist, eine Screening-Methode zur Identifizierung lokaler Biomassequellen mit Energiepotenzial entwickelt.

Haselnussschale und Weizenstroh

Die Studie hat ergeben, dass Haselnussschalen die Biomasse mit den besten Eigenschaften für die Verbrennung sind. Darüber hinaus zeichnet sich Weizenstroh durch seine hohe Verfügbarkeit und die Umweltbelastung durch die übliche Stroh- und Stoppelverbrennung aus. Weizen ist eine wichtige Nutzpflanze in Chile, die auf rund 286.000 Hektar angebaut wird und jährlich etwa 1,8 Millionen Tonnen Stroh erzeugt.

Im Fall von Haselnussschalen könnte diese Biomasse zwar direkt verbrannt werden, die Forschung konzentriert sich jedoch auf ihre Verwendung zur Pelletproduktion. Der Grund liegt in der Herausforderung, feste Biomassebrennstoffe zu erzeugen, die sich an die lokale Realität anpassen, wo die öffentliche Politik dazu geführt hat, Holzöfen durch Pelletöfen zu ersetzen, um die Probleme der lokalen Luftverschmutzung zu bewältigen.

Die Ergebnisse waren ermutigend, vorläufige Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese Pellets den Parametern entsprechen würden, die für Pellets holzigen Ursprungs gemäß ISO 17225-1 (2014) festgelegt wurden.

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

Torrefaction, ein thermischer Prozess, der bei moderaten Temperaturen in einer inerten Umgebung durchgeführt wird, wurde speziell für diesen landwirtschaftlichen Reststoff optimiert. Erste Ergebnisse deuten auf einen deutlichen Anstieg der gespeicherten Energie und des Brennwerts bei moderaten Betriebsbedingungen unter 150 °C hin.

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

Die bevorstehenden Herausforderungen zielen darauf ab, Technologien zu finden, um den Gehalt an Mikroelementen in torrefizierten Weizenstrohpellets zu reduzieren, um ein Produkt zu erhalten, das auf den nationalen Markt gelangen kann und so zur Bekämpfung der Umweltprobleme beiträgt, die das Land betreffen.