Millionen Toilettengänge in Barcelona treiben seit fünf Jahren eine Buslinie an – ein grüner Kraftstoff aus Klärschlamm revolutioniert den Nahverkehr und steht erst am Anfang

Das, was ihr in der Toilette herunterspült, soll einen Bus antreiben? Ja, dank moderner Technik. (Bildquelle: Unsplash, Elliot Blyth und Claire Mueller)

Millionen Bürger verrichten auf der Toilette ihr Geschäft – und sorgen gleichzeitig für einen umweltfreundlichen öffentlichen Nahverkehr. In Barcelona läuft seit einigen Jahren ein Pilotprojekt, das den Kot der Einwohner in Biomethan umwandelt, um damit eine Buslinie zu betreiben – mit Erfolg.

Deshalb soll das Projekt jetzt ausgeweitet werden, denn die katalanische Stadt hat mit den Ausscheidungen ihrer Bürger noch einiges vor.

Auf der Toilette dem ÖPNV helfen

Unter dem Projektnamen Nimbus fährt die V3-Buslinie Barcelonas seit fünf Jahren ausschließlich mit Biomethan-Gas, hergestellt aus dem Kot der rund 1,5 Millionen Stadtbewohner. Dafür war nicht einmal eine Umrüstung von Motoren, Tanks oder Leitungen nötig.

TechSpot berichtet, dass hinter dem Projekt eine Kooperation des öffentlichen Wasserversorgungsunternehmens Veolia und dem Verkehrsunternehmen TMB steht. Als wissenschaftlicher Partner half die Autonome Universität Barcelona.

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Als Treibstoff-Raffinerie diente die Kläranlage Baix Llobregat. Die bekommt täglich 400.000 Kubikmeter Abwasser zugeführt, wovon 95 Prozent als Frischwasser wiederverwertet werden – vor allem für die Landwirtschaft, städtische Bewässerung, Grundwasserzufuhr und einige weitere Zwecke. Trinkwasser gehört für gewöhnlich nicht dazu, aber im Notfall, während extremer Dürren, wäre auch das möglich.

Als Nebenprodukt der Wasserwiedergewinnung kommen täglich außerdem 250 Tonnen Klärschlamm zusammen. Der Großteil davon wandert ebenfalls in die Landwirtschaft als Dünger für die Felder.

Doch das ist noch nicht alles: Pro Stunde nutzen die Forscher der Autonomen Universität Barcelona im Zuge von Nimbus vier Kubikmeter Klärschlamm (etwa 5 Tonnen). Hieraus stellen sie genügend Gas her, damit die Busse insgesamt 100 Kilometer täglich zurücklegen konnten.

Der Prozess dazu sieht grob so aus:

Aus dem Klärschlamm wird Biogas gewonnen, doch die Konzentration des Gases reicht nicht aus, um es pur als Treibstoff zu verwenden. Denn es besteht von Haus aus zum Großteil aus Methan, aber eben auch aus einem geringeren Teil Kohlenstoffdioxid.
Es wird deshalb gereinigt, um eine Methanreinheit von 90 Prozent zu erreichen. Hierzu wird ebenso Wasserstoff aus erneuerbaren Quellen (also grüner Wasserstoff) zugeführt, um abseits des natürlich vorkommenden Methans auch das Kohlendioxid in Biomethan umzuwandeln.

Heraus kommt ein Kraftstoff, der die Euro VI-Emissionsstandards erfüllt und nach Angaben der Forscher rund 80 Prozent weniger CO₂ freisetzt als herkömmliches fossiles Gas für Verbrennungsmotoren.

Dabei gilt der Kraftstoff als beinahe klimaneutral. Denn er setzt kein zusätzliches Kohlendioxid frei zu dem, das zuvor aus dem Klärschlamm extrahiert worden ist. Einzig geringe Mengen an Stickoxiden und Feinstaubpartikeln kommen neu in die Umwelt.

Aber, da kommt doch trotzdem CO₂ bei raus, wie kann der dann grün sein? Problematisch bei Co2-Ausstoß ist nicht der Ausstoß selbst – auch wir setzen ständig Kohlenstoffdioxid über unsere Atmung frei. Entscheidend ist, ob der Kohlenstoff zuvor in fossilen Lagerstätten steckte, also vor allem Öl, Kohle und Gas.
Herkömmliche Treibstoffe holen sozusagen den Kohlenstoff der Vergangenheit in die Gegenwart, wo er Teil der Zukunft wird. Es kommt durch ihn zur zusätzlichen Erwärmung der Atmosphäre. Im Gegensatz dazu war der Kohlenstoff im Klärschlamm ja zuvor bereits Teil der Gegenwart; er wird sozusagen im Kreis geführt: Luft - Nahrung - Mensch - Schlamm - Gas für Busse - Luft.

Gegenüber der französischen Tageszeitung Le Monde äußerten sich die befragten Einwohner durchgehend positiv und unterstützend – aber auch überrascht. Denn das Projekt lief fast unbemerkt ab.

Auf den Bussen stand zwar der Vermerk: »Dieser Bus fährt mit Biomethan, das aus ökologischem Klärschlamm hergestellt wird.« Daraus lasen aber wohl die wenigsten folgerichtig »Ihr betreibt diesen Bus mit eurem eigenen Kot.« Allerdings sind auch keinem der Befragten Gestank oder sonstige Unregelmäßigkeiten aufgefallen.

In Zukunft werden noch mehr Menschen mithilfe des grünen Treibstoffes unterwegs sein: Mit ihm soll in Barcelona künftig noch eine zusätzliche Buslinie betrieben werden. Als Teil des Projektes SEMPRE-BIO soll so der nächste Schritt gegangen werden, um das Verfahren hochzuskalieren.

Aus den vier Kubikmetern pro Stunde sollen zwölf werden. Diese Verdreifachung stellt aber letztendlich nur den ersten Schritt von wahrscheinlich noch weiteren dar.

Als Fernziel haben sich die Produzenten des Kraftstoffes eine lokale Produktion in möglichst vielen Ländern nach industriellen Maßstäben gesetzt. Dementsprechend arbeiten sie auch bereits mit je einem Klärwerk in Belgien und Frankreich zusammen.

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Batterie versus Biomethan

Biomethan hat als Gas einen buchstäblich gewichtigen Vorteil gegenüber Batterien, denn Batterien wiegen viel und haben eine geringere Energiedichte:

Methan ist da viel leichter und trägt zusätzlich pro Kilogramm Gewicht mehr Energie mit sich
Methan wird während der Fahrt verbrannt, eine Batterie bleibt die Fahrt über gleich schwer.
Dadurch dass der Bus während der Fahrt also leichter wird, verbraucht er gleichzeitig auch weniger Energie. Bei PKW hat das kaum einen Effekt, bei schwereren Vehikeln über lange Distanzen aber durchaus.

Die Testlinie in Barcelona führt durch die Randbezirke der Metropole, wo die Abstände zwischen den Haltestellen und damit die Wegstrecken deutlich länger ausfallen als im Zentrum. Hier kommt die höhere Effizienz pro Kilogramm Treibstoff sehr gelegen.

Vor einem ähnlichen Dilemma steht auch die Luft- und Schifffahrt: Weite Strecken, großer Energiebedarf, aber keine Nachtankgelegenheit. Abseits von Wasserstoff kristallisiert sich bei der Schifffahrt derzeit vor allem ein Treibstoff heraus: Grünes Methanol.

Nicht verwechseln! Methanol vs. Methan: Die Verwechslungsgefahr ist aufgrund der sprachlichen Nähe erheblich, aber Methan und Methanol sind chemisch zwei völlig unterschiedliche Stoffe. Methan, eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Wasserstoff mit der Summenformel CH₄, ist der Hauptbestandteil von Erdgas. Methanol ist ein Industriealkohol, der sich chemisch betrachtet, aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid (Kohlen- und Sauerstoff) zusammensetzt.

So sollen Frachtschiffe, die möglichst wenig CO₂ während der Fahrt ausstoßen, als Rückgrat für den globalen Frachttransport dienen. Seit etlichen Jahrzehnten sorgen sie nämlich für erhebliche Verschmutzungen – kühlten die Erde unabsichtlich aber auch ab.

In die Tanks von Flugzeugen werden aller Voraussicht nach in den kommenden Jahrzehnten Wasserstoff oder sogenannte E-Fuels fließen. Hierfür brauchen wir sie, aber nicht für PKW (via Fraunhofer).

Derweil haben Forscher einen speziellen Liebling für den ÖPNV von morgen gewonnen: Seilbahnen. Sie dürften einem Großteil eher als exotische Verkehrsmittel aus dem Urlaub ein Begriff sein, aber sie umgehen Hürden und meistern gängige Herausforderungen vieler Städte – vor allem unter geografisch komplexen Bedingungen. Seilbahnen sind Straßen- oder U-Bahnen und auch Bussen genau da voraus, wo diese zu knabbern haben.

Dennoch werden wir in Zukunft mehr denn je einen auf jede Stadt möglichst optimal angepassten Mix an Verkehrsträgern benötigen. Hierbei nehmen im ÖPNV Busse und Bahnen, die mit Energie aus regenerativen Trägern unterwegs sind, eine zentrale Stellung ein. Der neue Kraftstoff aus Ausscheidungen könnte hier passgenau für die Tanks sein.