Kaffeesatz lässt sich nachhaltig verwerten, unter anderem als Dünger und zur Gewinnung von Methan. (Bild: Petra Nowack - peno - Fotolia)
Aufgrund seines hohen Anteils an Stickstoff ist er auch ein gern genutzter Gartendünger. Diese Zweitverwertung leistet bereits einen Beitrag zu umweltfreundlicher Abfallwirtschaft. Aber damit ist das Potenzial der Kaffeereste noch nicht ausgeschöpft. Wissenschaftler des Paul Scherrer Instituts (PSI) in der Schweiz haben sich mit der Frage beschäftigt, wie sich daraus Energie in Form von Methan gewinnen lässt.
Damit sich die Sache lohnt, haben sie nicht nur ihre eigenen Kaffeefilter zusammengelegt. Stattdessen arbeiteten sie mit dem Lebensmittelkonzern Nestlé zusammen. Denn in dessen Produktion von Instant-Kaffeepulver fällt Kaffeesatz in großen Mengen an. Daher besteht ein großes Interesse daran, prozessbedingte Abfälle zum einen so gut es geht zu reduzieren und zum anderen unvermeidbare Abfälle nutzbar zu machen. Bei organischen Abfällen verbreitet ist der Nutzen als Tierfutter, Kompostierung und energetische Verwertung, etwa in Biogasanlagen.
Insbesondere das Potenzial, aus den Abfällen Energie zu gewinnen, ist dabei noch lange nicht ausgeschöpft. Hier setzen die Forscher des PSI an. In einem Pilotversuch erhitzten sie die Rückstände aus der Herstellung von löslichem Kaffee in einer speziellen Versuchsanlage auf eine Temperatur von rund 450 °C und setzten sie einem Druck von etwa 300 bar aus. Unter diesen Bedingungen geht das im Kaffeesatz enthaltene Wasser in den überkritischen Zustand über. Das hat den Vorteil, dass sich die im Kaffeesatz enthaltenen Nährsalze, nicht wie in normalem Wasser auflösen, leicht abtrennen lassen. In einem nächsten Prozessschritt entsteht mithilfe eines Katalysators aus dem Kaffeesatzrest Methan. Prinzipiell lässt sich dieses Verfahren auf alle organischen Abfälle mit ausreichendem Wasseranteil anwenden.
Frédéric Vogel, Leiter der Gruppe Katalytische Verfahrenstechnik am PSI: „Die Herausforderung liegt in den verschiedenen Zusammensetzungen der organischen Abfälle, für die das Verfahren jeweils optimiert werden muss.“
Verfahren spart Energie und Kosten
Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend: Rund 60 % der im Kaffeesatz enthaltenen Energie haben die Wissenschaftler auf diese Weise in Methan umgesetzt. „Damit konnten wir die technische Machbarkeit der Gewinnung von Methan aus Kaffeerückständen zeigen“, sagt Frédéric Vogel, Leiter der Gruppe Katalytische Verfahrenstechnik am PSI und Professor für Erneuerbare Energien an der Fachhochschule Nordwestschweiz. Für einen belastbaren Praxistest bedarf es jedoch einer leistungsfähigeren Anlage: Erst dann lassen sich die Ergebnisse auf einen industriellen Massstab hochrechnen, so Vogel. Eine solche Anlage wird am PSI zurzeit aufgebaut. Der nächste, wichtige Schritt ist die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Denn nur, wenn es sich rentiert, lässt sich die Lebensmittelindustrie auch dafür interessieren.
Das gewonnene Methan lässt sich in das Erdgasnetz einspeisen oder für Stromerzeugung verwenden. Der große Vorteil des Verfahrens liegt darin, dass die oft feuchten Abfälle nicht erst aufwendig getrocknet werden müssen, damit aus ihnen Energie gewonnen werden kann. Dies spart Energie und senkt Kosten im Vergleich zu anderen Verfahren wie der Verbrennung. „Die Herausforderung bei unserem Ansatz liegt in den verschiedenen Zusammensetzungen der organischen Abfälle, für die das Verfahren jeweils optimiert werden muss“, erklärt Vogel. Eine wichtige Rolle spielt dabei der im Verfahren eingesetzte Katalysator, dessen Erforschung ebenfalls Forschungsthema am PSI ist.
Die Wissenschaftler denken unterdessen bereits darüber nach, wie noch mehr aus dem Kaffeesatz herauszuholen ist. Hier kehrt ihre Forschung zurück zur bekannten Verwendung als Dünger. Denn ihr Pilotversuch zeigte auch, dass die abgetrennten Nährsalze und insbesondere der darin gebundene Stickstoff Dünger von hoher Qualität abgeben könnten. [ak]
